1,氙氣理化性質
氙位于元素周期表第54位,元素符號為Xe,最外層電子軌道處于飽和狀態(tài),呈電中性,是以單原子形式存在的惰性氣體.氙氣的分子量為131.3,在大氣中僅占0.00087%,比重為5.887g/L,其在水中溶解度為0.085-0.096/L, 熔點為-111.9℃,沸點為-107.1℃,無色無味,不會燃燒或爆炸,是常壓下惟1具有麻醉作用的氣體.用于麻醉時,其血氣分配系數(shù)為0.14,油氣分配系數(shù)為1.9,MAC值(人類)為0.71.氙難以得到或失去電子形成共價鍵,僅在極端非生物學條件下可形成氙氣的鹵化物,如XeF2,XeF4.綜上,氙氣具有以下的理化和藥理學特點:

(1),化學性質高度穩(wěn)定;
(2),不會燃燒或爆炸;
(3),血液組織中溶解度小;
(4),不與各種手術材料發(fā)生反應;
(5),在體內不產生代謝產物;
(6),組織器官毒性低微.

3,氙氣麻醉特點
3.1誘導蘇醒快
氙氣吸入麻醉時,其血氣分配系數(shù)為0.14,低于其他吸入麻醉藥物,如地氟烷 0.42,異氟烷 1.4,氧化亞氮 0.47.其誘導時間極短,僅為71秒.氙氣麻醉恢復時間與相同MAC濃度的氧化亞氮/異氟烷或氧化亞氮/7氟烷相比,時間縮短約2/3.即便應用于長時間手術,其麻醉恢復時間仍不會延長.與丙泊酚處于相同麻醉深度下相比,氙氣麻醉恢復時間明顯短于丙泊酚.因此,氙氣吸入麻醉的快速誘導和蘇醒不僅可安全應用于LC等短小手術,亦可應用于門診手術.同時,由于其有良好的鎮(zhèn)痛和器官保護作用,也利于"快通道"心臟手術麻醉和心血管功能的穩(wěn)定.
3.2心肌保護作用
氙氣對心血管系統(tǒng)影響較小,在吸入麻醉狀態(tài)下,血流動力學穩(wěn)定,心電圖,心臟指數(shù),血壓等未見顯著變化.離體豚鼠心臟實驗表明,40-80%的氙氣改變心率,房室傳導時間,左心室壓力,冠脈血流量,氧供和氧耗等方面均不顯著. 氙氣具有心肌保護作用:在兔局部心肌缺血再灌注模型中,氙氣可降低再灌注過程中心肌梗死面積.氙氣可通過預適應機制產生心肌保護作用(即預先應用刺激物或應急原可對稍候的損傷產生保護作用),缺血預適應可保護心肌組織在短期非致命性缺血階段不形成梗死灶.實驗表明,PKC和p38 MAPK 是氙氣預適應作用的關鍵介質;亦有實驗表明,氙氣也可產生類似于缺血后延遲適應的延遲心肌保護作用,其分子機制仍未確定,尚需進1步研究.
3.3具有鎮(zhèn)痛作用
氙氣具有鎮(zhèn)痛效能,在氙氣麻醉下,需要鎮(zhèn)痛藥芬太尼的用量與笑氣麻醉相比大為減少.在脊髓橫斷損傷大鼠模型,氙氣能直接抑制脊髓背側角傷害性反應.Ohara 等報道,氙氣的鎮(zhèn)痛作用不依賴阿片或腎上腺素能受體.同時,氙氣能激活中腦網狀結構系統(tǒng)可能意味著,其可能在脊髓以上水平部位也具有鎮(zhèn)痛作用.目前研究表明,氙氣的鎮(zhèn)痛作用機理與其他吸入麻醉藥物不同,可能是通過抑制NMDA受體產生的.
3.4神經保護作用
NMDA受體在急性神經損傷的發(fā)生發(fā)展過程中具有極其重要作用.因此,許多學者認為,NMDA受體拮抗劑可阻斷急性神經損傷病理生理過程.1系列體內體外動物模型試驗表明,氙氣是1種強效的神經保護藥物.低于麻醉濃度下,某些動物模型中氙氣IC50甚至僅為1個大氣壓的10-20%,便具有明顯的抗損傷保護作用.氙氣可減輕外源性神經毒素或氧氣-葡萄糖剝奪后神經-膠質細胞聯(lián)合培養(yǎng)體系發(fā)生的急性損傷.氙氣可預防缺血(大腦中動脈閉塞法),心肺轉流以及神經興奮性毒素所引起的急性神經損傷的形態(tài)學和功能學變化.
3.5毒副作用低
氙氣作為惰性氣體,幾乎不參與任何化學反應.在體內不進行生物轉化,吸入麻醉后仍以原形式經肺呼出.Froeba G等研究顯示,氙氣不會觸發(fā)惡性高熱反應.Burov N等報道未發(fā)現(xiàn)氙氣具有毒性反應的證據(jù);動物實驗顯示,氙氣無致突變性或致癌性.氙氣排放到大氣后不破壞臭氧層,不產生溫室效應,不燃燒或爆炸,對生態(tài)環(huán)境影響小.
3.6 其他
氙氣對呼吸道無刺激性,麻醉維持可用70%氙氣+30%氧氣.氙氣吸入不影響肺的順應性,因此可適用于慢性肺部疾患的老年病人.由于氙氣能潴留于內臟中空器官,腸腔和脂肪組織中,因此腸梗阻患者應禁用氙氣吸入麻醉.

4,氙氣麻醉作用機制
氙氣可調節(jié)與麻醉相關腦區(qū)域的若干靶分子,對新桿狀線蟲(C. elegans)研究在內的1些近期研究均認為,谷氨酸受體可能是氙氣麻醉作用的中樞靶分子,但目前尚無直接證據(jù)支持這1表述.目前認為,氙氣通過作用于中樞神經系統(tǒng)內多種受體,調控神經遞質釋放和第2信使途徑發(fā)揮其麻醉作用.
4.1受體效應
4.1.1谷氨酸受體
Crowder CM等指出,氙氣通過抑制興奮性谷氨酸信號轉導產生麻醉作用,但谷氨酸門控受體具體亞型尚不清楚.目前備受爭議的主要有以下3種突觸后谷氨酸門控離子通道:N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA),海人藻酸(KA),3-羥基-5-甲基4-異惡唑丙酸(AMPA).Crowder CM等運用藥物基因組學方法對C. elegans研究指出,氙氣通過抑制非NMDA受體產生"麻醉"作用.但由于C. elegans與人的基因差異巨大,因此C.elegans的"麻醉"可能只是其行為表型的改變,而與人的麻醉不同.
氙氣可非競爭性抑制大鼠離體培養(yǎng)海馬神經元NMDA受體亞型,但不抑制AMPA受體介導的谷氨酸突觸后快電流.快速給予AMPA受體天然激動劑谷氨酸后,AMPA受體則對氙氣無敏感性.Weigt HU等指出,緩慢將谷氨酸應用到離體培養(yǎng)皮質神經元后,氙氣可抑制AMPA和紅藻氨酸鹽介導的細胞膜電流.因此非NMDA受體是否是氙氣產生麻醉作用的靶位仍存爭議.但目前普遍認為,氙氣抑制NMDA受體信號
傳導是其產生麻醉作用的主要機制.
4.1.2 GABA A受體
許多揮發(fā)性吸入麻醉藥通過激動GABA A受體產生麻醉作用,而氙氣對培養(yǎng)大鼠海馬神經元GABA A受體卻無作用.在含有興奮性和抑制性突觸的離體培養(yǎng)神經元中,氙氣不影響GABA能抑制性突觸后電流,也不影響給予外源性GABA誘導的電流.但對人腎胚細胞和爪蟾卵內重組GABA受體復合物研究發(fā)現(xiàn),氙氣可增強GABA能抑制性突觸后電流傳導.由于氙氣對神經系統(tǒng)抑制性神經傳導幾乎無作用,因
此尚無證據(jù)表明GABA和甘氨酸受體參與了氙氣麻醉.
4.1.3 nACh受體
nACh受體存在于中樞神經系統(tǒng)突觸前膜和后膜,擁有多種亞基組合,異氟烷和丙泊酚可抑制nACh受體最常見亞型(α4)2(β2)3,對(α7)5卻無作用,而氟烷對兩種亞型均可抑制.氙氣能抑制爪蟾卵(α4)2(β2)3 nACh受體,對α4β4影響輕微.Suzuki T則進1步指出,氙氣以濃度依賴性方式,可逆性抑制nACh誘導的人類同效等價(α7)5 nACh受體電流,氙氣這1效應并非競爭性和電壓依賴性.盡管nACh受體對麻醉藥物高度敏感,但卻不被認為是氙氣麻醉作用的的關鍵靶位.
4.1.4其他受體
臨床常用濃度的氙氣可競爭性抑制5-羥色胺 3A型受體,其臨床意義尚待研究.雙孔鉀通道近來被認為是全身麻醉的靶位之1.鹵代類麻醉藥如氟烷,可激活這1超家族的許多成員,如TREK-1,TASK-3.Gruss等指出,氙氣可激活TREK通道,作用于TREK通道的胞漿面羧基端,氙氣對TASK通道無作用.雙孔鉀通道在氙氣麻醉中的作用尚待進1步研究.
4.2第2信使途徑
全麻藥物可在突觸水平影響鈣調依賴性神經遞質釋放,第2信使系統(tǒng)可能影響突觸后神經元對神經遞質的反應.神經元Ca2+穩(wěn)態(tài)失衡可影響大腦神經信號傳遞,促進麻醉狀態(tài)形成.在人內皮細胞,ATP可導致胞內鈣庫的Ca2+釋放和胞外Ca2+內流.而經過氙氣作用后,僅存在胞內Ca2+的釋放,胞外Ca2+內流則消失,若將氙氣移除,內皮細胞則恢復上述兩種變化.因此,氙氣可能通過抑制胞膜Ca2+產生麻醉作用.
NO作為中樞神經遞質可能在氙氣麻醉中發(fā)揮作用.在氟烷和異氟烷麻醉大鼠腦內,存在有NO依賴性cGMP降低區(qū)域.氙氣能提高脊髓,腦干和海馬cGMP水平,不影響神經元NO合酶活性,但目前尚未明確其與麻醉作用的具體機制.
4.3 神經遞質釋放
下丘腦是腦內調節(jié)內環(huán)境穩(wěn)定的關鍵中樞,其去甲腎上腺素能神經活動負責調節(jié)意識,心血管系統(tǒng)等.下丘腦后部負責調節(jié)自主神經系統(tǒng),去甲腎上腺素濃度升高可增強交感緊張性.與氧化亞氮相比,氙氣刺激大鼠下丘腦去甲腎上腺素能神經元活性能力更強.這可能是氙氣催眠和產生交感效應的機制. 運用微量滲析法實驗表明,氙氣可引起大鼠腦皮質Ach初期大量釋放,隨后逐漸下降.目前,氙氣對膽堿能系統(tǒng)的作用與其麻醉,鎮(zhèn)痛作用機制相關性仍不明了,尚待進1步研究.
5,展望
應用氙氣麻醉誘導蘇醒快,具有心臟和神經系統(tǒng)保護作用,同時產生鎮(zhèn)痛作用,毒副作用小.許多動物實驗中已經顯示出其更多優(yōu)良特性,如動物心臟和腦缺血再灌注損傷模型中,可產生顯著的器官保護作用.但目前,可供臨床麻醉應用的氙氣總量僅為其世界年產量的1/15,遠遠不能滿足臨床需要,因此大規(guī)模推廣尚存在1定困難.因此須加快基礎研究的廣度和深度,開展更多臨床試驗評估其作用,為其在臨床麻醉的應用開辟更為廣闊的空間.