全麻原理

全麻原理包括全麻药的作用机理，至今尚无令人满意的定论。全麻对中枢神经的作用主要是使机体对疼痛不再引起反应，对当时外来刺激包括手术操作等失去应激反应能力，对近事丧失部分甚至全部的记忆力。
关于全麻的原理，可以从以下几个方面予以探索：
❶全麻如何产生，全麻药主要作用于中枢神经哪些部位，全麻药对中枢神经功能上有何改变。
❷运用生物化学和生物物理学理论知识分析推导全麻的发生和存在及全麻药的作用机理。
❸运用神经生理学和神经药理学知识从亚细胞结构、分子生物学角度对全麻原理作进一步的阐明。
关于全麻作用于中枢神经的部位，早期依据乙醚全麻的体征和分期，曾提出“进化层学说”，认为中枢神经在胚胎发育中为进化较晚的部位，全麻较浅时就处于抑制状态；而进化较早的部位，在全麻较深时才出现抑制。依此，全麻过程中，当以大脑皮质的抑制为最早、最明显，其次为丘脑（间脑）、中脑、桥脑和脊髓，延脑的抑制并不明显（除非已处于濒死前期）。但按照这一学说，难以解释氟烷等吸入全麻浅时即可出现呼吸抑制，硫喷妥钠等静脉全麻在刚进入全麻状态时血压即有所下降等现象。至于异常应激反应的消失程序，不同的全麻药差别很大，更难用该学说来作解释。
后人在研究清醒和知觉丧失的问题时，发现脑干 （中脑）部位网状激活系统的活动，尤其是自此向大脑皮质上行性正常传递，是保持清醒的必要条件。当低浓度或小量的吸入或静脉注射全麻药时，已能促使网状激活系统处于一定程度的抑制，清醒可不复存在，其时大脑皮质的活动可无改变，这就是“网状激活系统抑制学说”的观点。但临床上对此尚无法用脑电图描记予以核实。吸入或静脉注射不同的全麻药，作用于网状激活系统的先后强弱很不一致。
动物实验表明，凡神经冲动传递过程中要经过的多突触径路，浅全麻时可处于抑制；单突触和为数不多的多突触径路，深全麻时才受到影响。全麻药作用于组织结构的关键在于使突触功能处于暂时抑制状态，这便是全麻的“突触学说”。以氯胺酮为例，此药首先使丘脑向大脑新皮质的投射处于抑制，同时使部分与疼痛有关的边缘系统也有不同程度的抑制，而其余属于多突触径路的边缘系统和椎体外系统反可出现不同程度的兴奋。可见中枢神经突触的活动，不论抑制或兴奋，相互间的制约关系十分复杂。突触可能是神经组织结构中全麻作用的场所，但与解剖部位并不一致。各种全麻药，对不同突触的抑制作用有先后强弱之分，对中枢神经活动的干扰与否，是抑制还是兴奋，彼此各有其特性。全麻的突触学说还不能解释中枢神经活动在全麻状态下的分离现象。氯胺酮全麻曾被称为分离麻醉，但二者之间互不相容，氯胺酮引起的分离现象可能是全麻药的共性，如硫喷妥钠浅全麻时，痛反应反增强，当然，这也可以中枢神经活动的分离来解释。
根据生物细胞膜的理化通性，曾有学者设想：全麻药分子和生物细胞膜接触时，可能发生吸着或吸附、通透性改变或胶原凝集等现象，从而提出表面张力改变、细胞通透性改变以及胶原凝集等学说，但这些都是全麻药尤其是吸入全麻药作用的后果，而不是全麻产生的原理。
“微晶学说”或“水相学说”的倡导者认为脑组织的含水总量约占总重量的78%，当吸入全麻药到达中枢神经，可影响脑组织水分中离子和带电蛋白侧链的分布和排列。全麻药分子与周围的水分子结合，构成拢合物，水呈结晶样存在于拢合物内。凡是吸入全麻药所构成的微晶，其离解压与肺泡气最低有效浓度(MAC)的乘积为一常数。但这种常数误差大，灵敏性不高，静脉全麻药不能作同样的推理，又因微晶在电镜下无法追踪证实，因此这一学说也难以成立。
“热力学活性学说”认为吸入全麻药在神经细胞内外的分布，在达到平衡前和丧失平衡时，有热能方面的改变，在热力学中可用数量来表达，再结合自由能在热力学中的概念，运用自由能可计算功率（工作效率），又提出“自由能学说”。但是这些学说都很难解释全麻原理，因为全麻药进入了中枢神经后，只在发生作用的过程中才显有能量方面的变化。
依据细胞表面生物膜的性能，如极化、超极化和分子之间相互制约所需的能量，即范登华(van der Waals)力、膜面上脂层空隙内水填充的情况，及吸入全麻药形成的拢合物对生物膜可能发生的影响等，曾提出过不少臆说，但大多不够深入细致。
全麻期间脑组织的氧耗量常有所下降，硫喷妥钠静脉全麻时尤其明显，据此又有“窒息学说”的倡议。此外，还有全麻药作用于生物膜的设想并利用光谱、电子自旋共振和核磁共振等方法进行探讨。但在全麻作用下神经细胞的耗氧量减少，二氧化碳蓄积，乃是全麻药抑制了神经细胞内酶系活动的后果。光谱等分析结果，还难以和全麻原理相联系。
“脂溶性学说”或“脂质学说”的支持者，由橄榄油测定吸入全麻药在油/水中的分布系数，发现脂溶性越高，全麻效应越强。凡是临床上采用的吸入全麻药，以其油/水分布系数与肺泡气最低有效浓度MAC相乘，可得一常数，为2.1，误差不大。但是，仅凭药物的脂溶性，还难以全面说明全麻的原理。五十年代起，采用动物的大型神经细胞或以神经细胞的组织培养作为体外实验模型，做了大量深入细致的研究，结合神经药理和神经生理等多方面的理论，使全麻原理在“脂质学说”的基础上得到进一步的论证和发展。
在神经药理和神经生理学方面，由于分子生物学的进展，对神经细胞膜亚细胞结构的初步了解，推动和促进了全麻原理的探索，从而产生了以下几种学说。“脂质学说”认为神经细胞膜是由双叠的脂肪酸（一般是磷脂）分子构成，脂肪端排列向外，亲油疏水，在正常体温下呈液态，分子排列因条件的不同而挤紧或松开，膨胀或收缩；脂酸根排列向内，彼此连接，亲水疏油，分子排列比向外的脂肪端更加松散，移动幅度更大。在这双层脂肪酸分子所构成的膜上，镶嵌着大小不等的球形蛋白或脂蛋白分子团，一端或两端伸出膜面，这些分子团为钠（包括钾或钙）通路及各种受体的所在部位。
“临界容积学说”是在“脂质学说”的基础上补充而出现的。当脂溶性全麻药作用于脂质膜时，脂肪酸分子排列变形（松开和膨胀）超过了临界容积，于是蛋白分子团相应地受到挤压，关闭钠通路，出现全麻状态。如进入全麻状态的蝌蚪、蝾螈和鼠等，在高气压下得以复苏，就是由于外来压力重新整复了脂肪酸分子的排列，使其降到临界容积以下，使钠通路重新畅通之故。根据临界容积学说，不难解释高气压能催醒全麻的原理。但原始的临界学说过于粗糙，而且与实验结果有不符之处，因而不断被修正。“液态脂质说”认为，细胞膜脂层分子的排列呈均匀一致的液态，当接触了全麻药分子后，粘滞性降低，自由活动度增加，从而关闭钠通路。“相转说”认为，膜间镶嵌的蛋白需要其周围脂层分子的排列保持着一定的固相凝胶态，当全麻使这固相转呈液相时，钠通路关闭。“侧向分离说”认为，蛋白分子团周围一轮脂层的分子排列比较松散不齐，称为限界膜，在限界膜外围的脂层分子排列则比较紧密整齐，当这限界膜的分子象其外围脂层分子一样排列整齐时，钠通路开放。当限界膜丧失了整齐排列的次序时，钠通路关闭，即进入全麻状态。
临界容积学说的观点偏重在细胞膜脂层分子的活动方面。另外，已知脂层所镶嵌的蛋白结构上也有疏水区的存在，全麻药对此也有作用，并通过旋光度、旋光色散、X射线立体投影及荧光素酶等方法检查得到支持，据此便提出了全麻的“蛋白构型改变学说”。此外，根据全麻药有可能抑制细胞内线粒体的功能，使靠近细胞膜的微管先由数目增多或偶减终致可逆性消散的观点，提出了全麻的“微管学说”。但这些学说，至今还没有足够的证据予以完全肯定或否定。
生物细胞膜的最终表现，就生物物理现象说来，无非是低极化、极化、去极化或超极化，而就生物化学来说，与钠（包括钾甚至钙）通路的静止、开放（活跃）或关闭（停顿）相关。但钠通路的结构还没有完全搞清，低极化、极化、去极化或超极化在生物体各细胞内也不是等齐一致的，不同的药物对各种细胞的作用既有高度的选择性，又有程度上的差别和时间上的先后，全麻药对中枢神经的作用也是如此。所以仅从药物直接作用于神经细胞膜来解释全麻原理尚有它的局限性。
肌松药一般并不影响（或影响极微）终板前膜乙酰胆碱的释放，终板后膜受体与肌松药 （一般是乙酰胆碱的竞争者或有共性药物）结合，产生或改变微终板电位。突触的活动同样符合递质受体学说所阐明的规律，但在全麻药作用下，中枢神经细胞的突触前膜释放了哪些递质，与正常生理状态时有何异同，对后膜相应受体的选择性、灵敏性以及活动度的改变如何，尚需进一步研究。欲阐明全麻药作用机理，看来有必要从递质受体着手，研究由此所引起的细胞膜结构和功能方面的改变，以及钠、钾、钙的通渗性的变化；不仅要研究其直接影响，还要探索其间接作用，后者可能比前者更为重要。
经突触前膜释放的中枢神经递质，在正常生理状态时，以乙酰胆碱、生物胺(儿茶酚胺、五羟色胺等)和活性多肽等最为重要，在深全麻进入了濒死前期时，这些递质的释放都减少，究属原发性还是继发性，或原发与继发兼而有之，尚待查明。不同的全麻药，在由浅入深的过程中，递质释放的情况及其功能方面的改变，目前尚未确知。
对氨苯甲酸(GABA)和氨基乙酸等化学物质，可列为突触传导抑制物，正常时这些抑制物可与突触传导中的兴奋物如氨基丁酸、谷氨酸、生物胺等保持平衡，全麻时突触区GABA的破坏减慢，终致累积而失衡。浅全麻时(包括使用苯二氮䓬类药), 大脑皮质神经突触前膜区的GABA浓度升高，在脊髓前角则为氨基乙酸。GABA和氨基乙酸本身是否是递质，尚有争论，GABA可通过多巴胺和五羟色胺等的释放减少而生效。多巴胺可能主要是基底核和椎体外系的神经递质，但尚未证实。
内啡肽（包括脑啡肽）是活性多肽，其作用是与吗啡受体结合而止痛。疼痛由减轻到消失，可能是依突触前膜部位活性多肽的释放量而定。全麻的镇痛效应各药不同，有的甚至痛阈未变或反下降，这些均与内啡肽的释放和存在有关。
环单磷腺苷(cAMP)和环单磷鸟苷(cGMP)等均称为神经冲动传导的第二信使，前者尤其重要，并均能在血液中检得。儿茶酚胺等递质有迹象说明是通过cAMP的释放而发挥作用，cGMP可减弱某些神经细胞的兴奋，加强GABA的抑制。全麻时突触前后膜的cAMP等均有不同程度的增加或减少，不同的全麻药彼此不一，研究全麻原理时，对此不应忽视。
理论上讲，每种神经递质在突触后膜均应有其相应的特异受体，在中枢神经的不同部位，受体的分布和数量很不一致。如吗啡受体显然有它的局限性，多巴胺受体也如此。要阐明全麻原理，势必要研究在哪些条件或因素下，受体与递质相结合更为活跃，哪些情况则处于静止或不活动状态。目前已知深全麻时（尤其是在濒死前期），受体多数处于不活动状态，但全麻由浅入深时的情况尚属不明。
对于全麻原理的进一步研究，应从临床表现分项着手，如镇痛、记忆力丧失和无异常应激反应等方面作探索，并须阐明各种全麻药的共性和特性。至于有些传统的说法，如吸入全麻药以直接作用于神经细胞膜的可能性大些，静脉全麻药则间接通过递质和受体等因素更重要，大多属于臆测之说，少有科学依据，不应轻信。