温度对普鲁卡因和布比卡因阻滞麻醉牛蛙坐骨神经的影响*

陈俊铭 牟宗霞

（暨南大学生命科学技术学院生物医学工程系，广州510632）

温度对普鲁卡因和布比卡因阻滞麻醉牛蛙坐骨神经的影响*

陈俊铭 牟宗霞△

（暨南大学生命科学技术学院生物医学工程系，广州510632）

目的：比较不同温度下不同浓度的普鲁卡因和布比卡因对牛蛙坐骨神经动作电位的影响。方法：将72只牛蛙共解剖出144根坐骨神经，随机分为3组，每组各48根，I组药物温度18℃，II组药物温度25℃，III组药物温度35℃，每组分为四个亚组，分别用1%和0.5%浓度的普鲁卡因和布比卡因对坐骨神经进行阻断，并采用多道生理信号记录仪采集神经动作电位，比较不同条件下药物对神经的阻滞时间以及在去掉药物后神经的再现时间。结果：相同温度相同浓度下，普鲁卡因与布比卡因相比较，麻醉起效稍慢，而去掉药物后的再现时间较短。对于同一阻滞剂来说，相同温度下，1%的比0.5%的阻滞起效快，且再现时间长；相同浓度下，I组18℃时，阻滞起效时间最长，II组25℃处于中间，III组35℃，药物阻滞起效时间最短，但再现时间无显著差异。结论：药物温度和药物浓度对阻滞剂的起效时间都有影响，同浓度的布比卡因的阻滞时间明显短于普鲁卡因，且阻滞持续时间长。

温度；普鲁卡因；布比卡因；动作电位；坐骨神经

神经病理性疼痛 (neuropathic pain, NP) 是慢性疼痛，是影响病人的正常生活的罪魁祸首[1]。对神经元的异常放电活动进行阻断是治疗NP的根本。而神经动作电位的产生起源于钠离子的内流，所以抑制钠离子内流是阻断动作电位的根本[2]。目前阻断神经传导的方法有物理、化学、手术等疗法。物理疗法常用热凝疗法、冷冻疗法、超短波、低中频电疗，而物理疗法的缺点是效果不明显，或者无法根治[3,4]。手术疗法如神经切断术、神经血管减压术等需要开刀且易对神经造成不小的损伤。化学疗法多采用麻醉药、乙醇、酚等神经破坏药物进行，以达到长期镇痛效果。目前各种阻断神经传导的方法中最基本有效的是神经阻滞疗法，是将药物注入于神经节、丛或神经干等神经附近[5～7]，这些药物能阻断钠离子的内流以阻断动作电位，此外还有调节神经和扩张病变部位微血管、改善病变组织血液循环的作用。而钠通道阻滞剂已被越来越多的研究学者证明是治疗疼痛的有效方式[8～11]。

但现有的钠通道阻滞剂数量较少（如普鲁卡因、河豚毒素、布比卡因、石房蛤毒素、美西律等）而且在使用中存在一些缺陷：如对钠通道的阻滞缺乏选择性，产生非靶标作用从而导致副反应, 以及生物利用度低, 神经阻滞作用时间不长等[11]。因此越来越多的学者致力于研究新的药物或者对现有药物进行改良[12～15]。如Li[12]合成了对Nav1.7进行温和的选择性抑制的新型α-氨基酰胺衍生物，同时可以提高生物活性，Jigar[13]利用转铁蛋白和乳铁蛋白作为配体研发拉莫三嗪纳米粒子以提高药物在体内的分布和延长作用持续时间。但研究钠通道阻滞剂对神经动作电位的作用机理是对现有药物和开发新药物的关键[16,17]，如Li[1]通过研究指出普鲁卡因能够有效治疗NPP是通过抑制JAK2/STAT3信号通路实现的， Porreca[16]也对神经病理性疼痛的靶向机制与鉴定进行了研究与总结。

但在实际应用中，影响钠通道阻滞剂药效的因素有很多，如药物的品种、浓度等，还有药物的温度因其影响药物的扩散浓度，从而影响药物起效时间，所以在治疗中我们应该考虑这些因素的影响。目前已有一些针对这些因素的研究[17～20]，如对温度对麻醉药药效的影响的研究[20]，但他们只是研究了体温和室温两种温度。另有研究[19]比较了普鲁卡因和布比卡因在起效时间和再现时间上的不同，但是他们的研究中没有给出具体的溶液浓度。因此本文将综合分析温度和药物浓度对钠通道阻滞剂的作用，并给出定量分析结果，选用国内外临床广泛应用的钠通道阻滞剂普鲁卡因和布比卡因为研究对象，采用随机分组对照的试验方法，研究两种药物在三种温度、两种浓度下的阻滞效果，对几种条件下的阻滞时间和去掉药物后神经的再现时间进行分析比较，总结出这两种因素对药物作用的影响规律，供临床应用参考。

方 法

1.药物

普鲁卡因（粉末状）、盐酸布比卡因（粉末状）由源叶生物科技有限公司生产，标准任氏液自配。

2.动物

72只牛蛙购于超市，雌雄不限，体重250±100 g。

3.仪器

MD3000生物信号采集处理系统、神经屏蔽盒由安徽正华生物仪器设备有限公司生产，蛙类解剖工具一套，恒温水浴锅。

4.实验方法

（1）坐骨神经及仪器准备：采用双毁髓法破坏脑和脊髓，然后按常规方法分离出坐骨神经干，两端用手术线结扎，置于任氏液中稳定20分钟。将神经标本放入神经屏蔽盒内的电极上，中枢端置于刺激电极上，外周端置于引导电极上[18]，并将电极与MD3000生物信号采集处理系统相连。如图1所示，MD3000的输出连接一对刺激电极，两对引导电极连接MD3000的CH1和CH2，地线接地，软件采样模式为示波法，刺激器触发叠加100次，采样频率为5～3 000 Hz，放大1 000倍，刺激模式选择主周期刺激，周期1 s，脉宽0.5 ms，刺激电流幅值可调。实验过程中用吸管吸取任氏液滴在神经上以保持湿润。

图1 实验装置图Fig.1 Diagram of the experimental setup

（2）实验方案：牛蛙的适宜环境温度为23～25℃，所以实验时室内温度通过空调分别保持为18 ℃，25 ℃，35 ℃。首先将普鲁卡因和布比卡因各配置1%和0.5%两种浓度的溶液（普鲁卡因常用浓度为0.5%～2%，布比卡因常用浓度为0.25%～1%[6]），然后将72只牛蛙144根坐骨神经随机分为3组，分别在室内温度为18 ℃，25 ℃，35 ℃下进行实验，每组又根据滴加的药物和浓度随机分为四组，最终根据温度、浓度和药物分为12组神经进行下列实验步骤：

逐渐增大刺激电流幅度，直到神经干动作电位不再随其增大而增大时，以此幅值作为后续实验刺激电流。

用水浴锅加热选定浓度（1%或0.5%）的选定药液（普鲁卡因或布比卡因）使其与环境温度一致，把一小撮棉花浸在药液中1分钟后[7]，将其附于刺激电极与接地电极之间的神经干上，开始计时。每隔1分钟记一次动作电位，直至动作电位消失，实验中不断滴加新的药液保证棉花上药液的温度维持不变。

动作电位消失后，移走神经干上的棉花，并将神经置于任氏液中，开始计时。每隔10分钟取出神经记一次动作电位，直到动作电位复现。

图2是MD3000记录软件上截取的动作电位的典型波形。通道1是神经干动作电位，通道3是刺激标记。实验时滴加药物后通道1波形峰值会慢慢变小直到消失，去掉药物后，又会慢慢恢复。

图2 电刺激下坐骨神经典型动作电位波形Fig.2 Typical action potential waveform of sciatic nerve under electrical stimulation

5.统计学处理

数据处理在SPSS 19.0中进行。结果用均数±标准差(±SD)表示，组间比较采用单因素方差分析，P＜ 0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.两种因素对起效时间的影响

表1是普鲁卡因和布比卡因两种浓度溶液在三种温度下的起效时间。从结果可以看出，对于同一药物，相同温度下，1%的药物起效时间明显短于0.5%的（P＜ 0.05，见表1），同时温度对起效时间有影响，温度越高，阻滞时间越短。在相同浓度相同温度条件下，与布比卡因相比，普鲁卡因的起效时间略慢（只有35℃时，0.5%的普鲁卡因和0.5%的布比卡因的起效时间P= 0.155 ＞ 0.05没有显著差异，其他都有显著差异P＜ 0.05）。

2.两种因素对再现时间的影响

表2普鲁卡因和布比卡因两种浓度溶液在三种温度下的再现时间。结果发现开始所加药物的温度对去掉药物后的神经动作电位的再现时间没有显著影响。此外，如表2所示，神经在用普鲁卡因后动作电位的再现时间远远小于布比卡因（P＜ 0.05），而对于同种药物来说，1%浓度的再现时间要长于0.5% 的（P＜ 0.05）。

讨 论

现在常用的钠通道阻滞剂有很多[6]，本研究选用的钠通道阻滞剂为普鲁卡因和盐酸布比卡因。这两种药物对神经有阻断作用，能使动作电位幅值降低、传导速度减慢、直至完全消失。普鲁卡因最早由Einhorn等人于1909年首次制得[6]，是国内外临床广泛应用的基本药物之一，其疗效确切、毒副作用小，已有近百年的应用历史，也曾经多年作为临床优先使用的局部麻醉药。布比卡因是于1957年首次合成，并被广泛用于神经阻滞和椎管内麻醉。

表1 不同温度下普鲁卡因和布比卡因的起效时间（单位：分钟,n =12,±SD）xTable 1 The onset time of procaine and bupivacaine at different temperature (unit: min, n=12,±SD)

表1 不同温度下普鲁卡因和布比卡因的起效时间（单位：分钟,n =12,±SD）xTable 1 The onset time of procaine and bupivacaine at different temperature (unit: min, n=12,±SD)

注：*P ＜ 0.05, **P ＜ 0.01, ***P ＜ 0.001, 与18℃相同浓度相同药物相比； #P ＜ 0.05, ##P ＜ 0.01, ###P ＜ 0.001, 与同一温度下1%普鲁卡因相比；△P ＜ 0.05, △△P ＜ 0.01, △△△P ＜ 0.001, 与同一温度下 0.5% 布比卡因相比。*P ＜ 0.05, **P ＜ 0.01, ***P ＜ 0.001, compared with the same drug with same concentration at 18℃ ; #P ＜ 0.05, ##P ＜ 0.01, ###P ＜ 0.001, compared with 1% Procaine at the same temperature; △P ＜ 0.05, △△P ＜ 0.01, △△△P ＜ 0.001, compared with 0.5% Bupivacaine at the same temperature.

组别Group 普鲁卡因Procaine 布比卡因Bupivacaine 1% 0.5% 1% 0.5%18℃ 8.75±1.22 13.17±1.19###△ 7.42±1.16#△△△ 12.17±0.94###25℃ 7.33±0.89** 11.92±1.24*###△ 6.50±1.00*#△△△ 10.83±1.19**###35℃ 6.42±0.79*** 11.00±1.65***### 5.67±.078***#△△△ 10.00±1.13***###

表2 不同温度下普鲁卡因和布比卡因的再现时间（单位：分钟,n =12,±SD）xTable 2 The recorvery time of procaine and bupivacaine at different temperature (unit: min, n=12,±SD)

表2 不同温度下普鲁卡因和布比卡因的再现时间（单位：分钟,n =12,±SD）xTable 2 The recorvery time of procaine and bupivacaine at different temperature (unit: min, n=12,±SD)

注：*P ＜ 0.05, **P ＜ 0.01, ***P ＜ 0.001, 与18℃相同浓度相同药物相比； #P ＜ 0.05, ##P ＜ 0.01, ###P ＜ 0.001, 与同一温度下1%普鲁卡因相比；*P ＜ 0.05, **P ＜ 0.01, ***P ＜ 0.001, compared with the same drug with same concentration at 18℃ ; #P ＜ 0.05, ##P ＜ 0.01, ###P ＜ 0.001, compared with 1% Procaine at the same temperature.

组别Group 普鲁卡因Procaine 布比卡因Bupivacaine 1% 0.5% 1% 0.5%18℃ 40.83±6.69 22.5±4.52***### 232.5±28.32***### 164±20.65***25℃ 40.00±7.39 23.33±4.92***### 249.17±15.05***### 159.17±22.34***35℃ 41.67±7.18 22.5±4.52***### 232.5±16.03***#### 162.5±24.91***

我们实验的结果是相同浓度下普鲁卡因的起效时间慢于布比卡因，这一结果看似与另一研究[19]的结果相反，但实际上他们实验中并没有注明所用普鲁卡因与布比卡因的浓度，因为布比卡因毒性大，所以在实际应用中布比卡因浓度不能太高，一般在0.5%左右，而普鲁卡因毒副作用小，其使用浓度一般在2%～4%，所以高浓度的普鲁卡因在实际的麻醉起效时间可以短于低浓度的布比卡因起效时间[6]。但我们的结果是相同浓度的普鲁卡因和布比卡因的比较，因此并不矛盾。

而结果中显示普鲁卡因的再现时间短于布比卡因，这一结果与先前研究[19]的结论一致。布比卡因是酰胺类局部麻醉药，因其亲脂性强，即与神经组织亲和力更强，所以持续时间长，而普鲁卡因与蛋白结合能力弱，所以其持续时间短[6]。对于温度对麻醉效果的影响，分析其原因可能是，温度越高，药物的扩散就会越快，所以能更快的浸透神经束里所有的神经纤维，使其起效时间就更快，这一规律与另一学者[20]对左布比卡因的研究结果一致，他的研究表明37 ℃的左布比卡因比24 ℃的左布比卡因起效快。

本次研究表明浓度和温度对局麻药的麻醉起效时间都有影响，且不同药物的起效时间和再现时间都有差异，为临床实际应用提供了理论参考。

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EFFECTS OF TEMPERATURE ON BULLFROG SCIATIC NERVE BLOCK ANESTHESIA USING PROCAINE AND BUPIVACAINE*

CHEN Jun-Ming, MOU Zong-Xia△
(Department of Biomedical engineering, Jinan university，Guangzhou 510632, China)

Objective: To compare the effects of procaine and bupivacaine under different temperature and different concentration on the excitability of the bullfrog sciatic nerve. Methods: 144 sciatic nerve from 72 bullfrog were dissected and randomly divided into 3 groups with 48 nerves in each group. The temperature of the drug is 18℃ for Group I, 25℃ for Group II, and 35℃ for Group III. Each group was divided into 4 sub-group. 1% and 0.5% procaine and bupivacaine were used to block the sciatic nerve for each sub-group, respectively. The action potential was recorded by a multi-channel physiological signal recorder. The onset time and recorvery time of the drug under different conditions were compared. Results: In the condition of same temperature and same concentration, the onset time of Procaine was signi fi cantly slower than that of bupivacaine. However, the recorvery time of Procain after removing the drug was much shorter than that of bupivacaine. For the same drug, the onset time of 1% concentration was faster than 0.5% at the same temperature and the recorvery time of 1% was longer than that of 0.5%. The onset time was also affected by the temperature. The onset time was reduced with the increase of the temperature. But the recovery time was not affected by the temperature. Conclusion: Both temperature and concentration could affect the oneset of the local anesthetics. Bupivacaine has shorter oneset time and longer recovery time than procaine at the same concentration.

Temperature; Procaine; Bupivacaine; Action potential; Sciatic nerve

10.3969/j.issn.1006-9852.2017.07.005

国家自然科学基金青年科学基金项目（31500796）

△通讯作者 mouzongxia@163.com