七氟烷代谢产物游离六氟异丙醇对大鼠苏醒期的影响

曹 锐，周 涛，张 敏，林芷萱，杨小霖

0 引 言

七氟烷因其味道芳香、血/气分配系数小、诱导及苏醒迅速等优点广泛应用于临床麻醉。进入体内的七氟烷，大部分以原型经呼吸道排出体外，少部分(2%～5%)可在体内进行生物转化，生成六氟异丙醇(hexafluoro-isopropanol, HFIP)，约85%的HFIP很快与葡萄糖醛酸基团结合成为无活性的结合型HFIP并经肾排出，而剩余15%的HFIP则以游离形式存在于体内，且具有生物活性[1]，可能影响七氟烷的麻醉效能。HFIP在SD大鼠的最低肺泡有效浓度(minimum alveolar concentration，MAC)为0.004 4%，表明其具有强大的麻醉效能[2]，可能对麻醉恢复质量产生影响。本实验拟通过使用2.32%浓度的七氟烷对SD大鼠进行麻醉，检测麻醉不同时长后大鼠血中游离HFIP的生成情况，并观察其对大鼠苏醒时间和运动协调能力恢复时间的影响，为七氟烷的相关研究及临床使用提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 实验动物选取8～10周龄，体重220～250 g的成年雄性清洁级SD大鼠52只，由川北医学院动物实验中心提供，实验动物使用许可证编号：SYXK(川)2018-076。SD大鼠饲养在温度20～26 ℃，湿度50%～60%，12 h光照/12 h黑暗的SPF级动物房中，麻醉前自由摄取水和食物。

1.2仪器与试剂SPB-3全自动空气源(北京中惠普分析技术研究所)；SPH-300A氢气发生器(北京中惠普)；Technologies 7890A气相色谱仪；7A-23D电动吸引器(江苏鱼跃医疗设备公司)；CP323C电子天平(奥豪斯仪器有限公司)；Ugo动物麻醉机(Ugo Basile，意大利)；七氟烷专用蒸发器(Vaor 2000，德国)；转棒疲劳仪(ZH-300B，安徽正华生物仪器设备有限公司),麻醉箱、温度检测仪、光照强度监测仪等。上述实验设备均由川北医学院麻醉实验中心提供。七氟烷，120 mL/瓶，购置于上海恒瑞医药有限公司；六氟异丙醇，10 mL/瓶，购置于Sigma aldrich公司。

1.3气相色谱仪配置及参数六通阀；250 μL定量环；气相色谱仪毛细管柱(型号HP-5)325 ℃，30.00 m × 320.00 μm × 0.25 μm；柱箱温度：45 ℃；氢离子火焰检测器温度：200 ℃；后进样口温度：100 ℃；氢气流速30 mL/min；空气流速400 mL/min，氮气流速20 mL/min。

1.4建立七氟烷和HFIP标准曲线配制已知浓度的HFIP或七氟烷标准气体，与本小组前期实验方法相同采用倍比稀释法建立峰面积和浓度的标准曲线方程，用于血液中HFIP浓度的测定以及七氟烷挥发罐的校正[3]。标准曲线方程需满足R2>0.999和其浓度范围需涵盖待测物质的浓度两个条件。

1.5大鼠运动协调能力训练参照Gong等[4]大鼠训练方法，在麻醉前1 d、麻醉前1 h使用上述转棒疲劳仪对大鼠进行运动平衡能力训练。打开仪器，设置转速为20 r/min，将大鼠置于转棒式疲劳仪上，记录大鼠在仪器上行走时间，若大鼠在仪器上行走时间<5 min就发生掉落，则让大鼠休息5～10 min后，再进行下一次训练；每天大鼠有5次机会进行训练，若大鼠能在仪器上连续行走5 min不掉落，则当天训练结束。选取能通过该训练的大鼠进行下一步实验。

1.6大鼠分组及麻醉后实验将通过训练的48只大鼠按随机数字表法随机分成3组(0.5 h组、1 h组、1.5 h组)，每组16只。3组大鼠分别接受2.32%浓度的七氟烷麻醉0.5 h、1.0 h及1.5 h。

设置室温为25 ℃，打开氧气瓶及麻醉机，调节氧流量为2 L/min，开启麻醉挥发罐至校正刻度，待5 min后麻醉箱内七氟烷浓度稳定在2.32%时，将大鼠放入麻醉箱中，并开始计时。每组大鼠麻醉至对应时间点后随机选取8只开腹经腹主动脉采血5～10 mL，参照本小组前期实验方法，在37 ℃下采用顶空二次平衡法测定SD大鼠血中游离HFIP含量和血/气分配系数[5-6]。剩余8只大鼠到达麻醉时间后迅速将其转移至另一通气良好的透明箱中，置于仰卧位，观察大鼠从停止麻醉到翻正反射恢复的时间，并记录为苏醒时间。大鼠翻正反射恢复判断标准为：处于仰卧位的大鼠能够恢复正常体位，即四脚同时着地的状态[7]。当大鼠翻正反射恢复后，以1.5 min作为间隔时间，在每个间隔时间段中进行1次运动协调能力测试。测试时将大鼠置于转速为20 r/min的转棒疲劳仪上，观察大鼠在仪器上的行走时间，当大鼠能在仪器上连续行走1 min不发生掉落时结束实验。观察大鼠从翻正反射恢复到通过转棒实验测试的时间，并记录为麻醉后大鼠运动协调能力恢复时间。在麻醉及苏醒过程中监测大鼠肛温。控制大鼠苏醒时的环境噪音在40～60分贝、光照强度在200～260勒克斯。完成实验后使用水合氯醛麻醉，并行颈部脱臼处死大鼠。

2 结 果

本次研究共使用52只SD大鼠在麻醉前进行运动协调能力训练，最终48只通过该训练，通过率约为92%。在37 ℃条件下测得SD大鼠HFIP血/气分配系数为453.18±74.20。

3组大鼠在使用1 MAC浓度的七氟烷麻醉后翻正反射均消失，经不同时间麻醉后血中游离HFIP含量、苏醒时间、运动协调能力恢复时间见表1。结果显示1 h组大鼠体内游离HFIP含量明显高于0.5 h组和1.5 h组(P<0.01)；0.5 h组大鼠麻醉后意识恢复时间最长，较1 h及1.5 h组差异有统计学意义(P<0.01)，但1 h和1.5 h两组间比较，大鼠麻醉后意识恢复时间差异无统计学意义(P>0.05)。3组大鼠麻醉后运动协调能力恢复时间差异无统计学意义(P>0.05)。

表 1 各组大鼠麻醉后血中游离HFIP含量、苏醒时间、运动协调能力恢复时间比较

3 讨 论

本小组前期研究发现，使用七氟烷麻醉后，少部分七氟烷经肝生物转化生成的游离HFIP在血中的含量与七氟烷麻醉时间及使用浓度密切相关。李明[8]等研究表明，在正常肝功能患者中，使用1 MAC浓度的七氟烷麻醉后，血中游离HFIP在1 h时达峰值(0.065%)，而后随着麻醉时间的延长而逐渐降低。Feng等[6]使用0.5 MAC、1 MAC、1.5 MAC浓度的七氟烷对患者进行麻醉后，观察到使用1 MAC浓度的七氟烷麻醉后生成的HFIP含量最高，且同样在麻醉后1 h时测得患者血中游离HFIP浓度最大(0.081%)，但当七氟烷麻醉浓度升高至1.5 MAC时，游离HFIP的生成反而受到抑制。尽管HFIP本身具有麻醉作用，但HFIP麻醉作用的体现与其生成量在脑中的分压密切相关。故本实验选择在前期实验中生成HFIP最大含量的1 MAC七氟烷浓度(大鼠为2.32%)对大鼠进行0.5 h、1 h、1.5 h麻醉[9]，旨在探讨其代谢产物游离HFIP对大鼠苏醒及运动协调能力恢复的潜在影响。

大量研究将翻正反射恢复作为啮齿类动物使用麻醉药物后苏醒的指标[10-13]。转棒实验可用于啮齿类动物运动协调能力的相关研究[14]，故本次实验通过观察大鼠麻醉后通过转棒实验的时间作为麻醉后运动协调能力恢复的时间[15]。在对仪器转数设置时，需综合考虑大鼠重量、旋转棒直径及摩擦力、训练周期长短等因素。前期本课题组实验结果显示，当本实验所用仪器转速设置为20 r/min时，大鼠运动协调能力训练通过率为90%，与Gong等[5]研究的通过率相似，故选择该转速对大鼠进行训练并对其运动协调能力恢复情况进行评估。由于环境温度、噪音分贝、光照强度等环境因素均可对动物觉醒、运动产生影响[16-17]。因此，本实验严格参照实验大鼠饲养环境要求进行，控制环境温度为25.5～26.5 ℃、环境噪音在40～60分贝之间、光照强度在200～260勒克斯之间。另因昼夜节律可能会对麻醉后翻正反射产生影响[18]，故该实验均安排在上午完成且在实验过程中，避免给予大鼠任何伤害性操作。

本研究发现，使用2.32%浓度的七氟烷麻醉大鼠不同时长后，血中游离HFIP生成量在麻醉1 h时最高，但并未导致大鼠麻醉后恢复时间明显延长。推测尽管HFIP有着潜在的麻醉作用，但因其组织/气分配系数很大(本研究测得血/气分配系数为453.18)，较低浓度的游离HFIP在脑组织中所产生的分压尚不足以对麻醉后恢复产生明显影响，这一结论与前期本小组实验结果相似[6，8]。本研究结果显示，使用2.32%浓度的七氟烷麻醉大鼠0.5 h后苏醒时间略长于麻醉1 h及1.5 h。产生这一现象的原因可能是由于在吸入麻醉初期以药物摄入为主，组织摄入药物速率大于排出速率[19]。麻醉0.5 h后停止使用七氟烷，其在大鼠体内可能尚未达到饱和，七氟烷在组织中的排出速率较达到饱和时的速率缓慢，从而导致0.5 h组大鼠停止麻醉后苏醒时间比1 h、1.5 h组略长。该结果可能具有一定的临床意义，推测在临床上1 h以内的短小手术单独使用七氟烷麻醉，患者的苏醒可能会受到暂时的影响，但尚需临床试验加以证实。同时本研究结果显示，使用2.32%的七氟烷麻醉大鼠0.5 h、1 h及1.5 h后，3组运动协调能力恢复时间比较无明显差别，推测3组大鼠反正反射恢复后靶器官(脑和脊髓)中麻醉气体分压相似，药物排除速率相同，从而导致3组大鼠运动协调能力恢复情况无显著性差异。但在临床麻醉实践中，高浓度、长时间使用七氟烷麻醉后，即使患者意识已经恢复，仍需密切观察患者运动协调能力恢复情况，避免因蓄积在脂肪、肌肉等组织中的麻醉药物再次转移到血液及脑组织中，而引起呼吸抑制等不良事件的发生。

综上所述，在1.5h内使用2.32%浓度的七氟烷麻醉大鼠后运动协调能力恢复时间不受麻醉时长的影响，但1 h以内的麻醉可使其麻醉恢复时间相对延长。血中七氟烷代谢产物游离六氟异丙醇含量对大鼠苏醒期无明显影响。