Механизмы действия общей анестезии

(теории наркоза)

С момента открытия эфирного наркоза (К. Лонг и У. Кларк, 1842; У. Мортон, 1846) перед исследователями неизбежно возникал вопрос о сущности и механизмах его реализации.

Одной из первых попыток объяснить возможный механизм эфирного наркоза предпринял в 1848 г. Н. И. Пирогов. На основании многочисленных экспериментов на животных и опыте применения наркоза у больных он пришел к заключению, что наркотический эффект эфира проявляется лишь тогда, когда насыщенная его парами кровь «придет в соприкосновение с органами нервной системы».

Позднее исследователями в этой области был предложен ряд гипотез (т.н. «теории наркоза»), объясняющих своеобразный эффект наркотических веществ. В данном разделе представлено описание лишь тех, которые имеют значение для современного понимания механизма развития общей анестезии.

Авторы ранних теорий общей анестезии вплоть до начала XX в., исходя из единообразия клинической картины наркоза, пытались выработать унитарный механизм действия разных анестетиков. Так, одной из первых была коагуляционная теория (Кюн, 1864), основанная на способности диэтилового эфира и хлороформа вызывать своеобразное свертывание внутриклеточного белка с образованием зернистости в протоплазме. Позднее выяснилось, что подобные изменения происходят лишь в условиях очень высоких концентраций анестетиков, значительно превосходящих уровень, достигаемый в клинических условиях.

Липоидная теория (Германн, 1866; Мейер и Овертон, 1899—1901) была основана на двух установленных к тому времени фактах: значительной липоидотропности использовавшихся тогда наркотических веществ, а также высоком содержании липоидов в нервных клетках. Согласно этой теории, анестезия возникает благодаря растворению молекул анестетика в специфических гидрофобных молекулах. Бимолекулярный слой фосфолипидов в клеточных мембранах нейронов имеет в своем составе множество гидрофобных структур. Связываясь с этими структурами, анестетики расширяют фосфолипидный бимолекулярный слой до критического объема, после чего функция мембраны претерпевает изменения (теория критического объема). В дальнейшем было выяснено, что такая закономерность прослеживается в отношении большинства ингаляционных анестетиков, однако обнаружились исключения. Таким образом, связь между растворимостью общих анестетиков в жирах и силой их действия не оказалась универсальной.

В начале XX в. была предпринята попытка объяснить наркотический эффект применявшихся тогда общих анестетиков на основе изменений, вызываемых ими на границе водной и липопротеиновой фаз мембраны нервных клеток – теория поверхностного натяжения (Траубе, 1904) и адсорбционная теория (Лове, 1912). Последняя послужила основанием для построения очередной гипотезы, объясняющей наркотический эффект анестетиков их ингибирующим влиянием на ферментные комплексы, занимающие ключевое положение в обеспечении окислительно-восстановительных процессов в клетках (Варбург, 1911; Ферворн, 1912).

Отдельные исследования, свидетельствовавшие о подобном влиянии анестетиков на метаболизм клеток, привели к формированию гипоксической теории наркоза, в соответствии с которой торможение функции ЦНС при насыщении анестетиками жирного ряда возникает в результате нарушения энергетики клеток. Однако было выяснено, что в условиях общей анестезии клеточный метаболизм нарушается далеко не всегда. Гипоксические метаболические изменения в клетке обычно возникают лишь при высокой концентрации некоторых анестетиков в тканях, значительно превышающей использующуюся в клинических условиях. Не было получено также убедительных данных о снижении потребления кислорода клетками. Наконец, факт быстрого восстановления функций ЦНС после элиминации анестетика из организма вызывал серьезные сомнения в правильности основных положений гипоксической теории.

В 1961 г. Полинг предложил теорию водных микрокристаллов, объясняющую развитие наркотического состояния под влиянием общих анестетиков свойством последних образовывать в водной среде тканей своеобразные кристаллы. Они, как выяснилось, создают препятствие для перемещения катионов через мембрану клетки и тем самым блокируют процесс деполяризации и формирование потенциала действия. Однако дальнейшие исследования показали, что свойством кристаллообразования обладают не все общие анестетики. Те же из них, для которых характерен этот феномен, образуют кристаллы при концентрациях, превышающих использующиеся в клинической практике.

Из всех теорий наркоза, предложенных в первое столетие со времени начала изучения механизма действия наркотических средств, наибольшее развитие в дальнейшем получила мембранная теория (Хобер, 1907; Винтерштейн, 1916). Первоначально она, как и некоторые другие теории наркоза, базировалась на данных о влиянии наркотических веществ на физико-химические свойства клеточных мембран. Развитие наркотического состояния авторы связывали с нарушением проницаемости мембран нервных клеток для метаболитов. В таком виде рассматриваемая теория не заключала в себе новых существенных элементов по сравнению с ранее разработанными теориями наркоза.

Большое значение для дальнейшего развития мембранной теории наркоза имели результаты фундаментальных исследований электрического трансмембранного потенциала и роли электрических процессов, происходящих на мембране клетки, в формировании потенциала действия и распространении возбуждения как в пределах одного нейрона, так и при межнейронных контактах.