Zinātnieki skaidro, kā strādā vispārējā anestēzija

Protams, ka viens no svarīgākajiem medicīnas sasniegumiem ir vispārējās anestēzijas atklāšana – tā izraisa bezsamaņu, novērš kustību kontroli un bloķē sāpes. Šis medicīnas atklājums ik dienu dod iespējas pārvērst bīstamas un traumatiskas operācijas drošā ķirurģijā. Taču, neskatoties uz tās nozīmi, zinātnieki joprojām līdz galam neizprot, kā darbojas vispārējās anestēzijas procesi.

Zinātniskajā žurnālā “Journal of Neuroscience” publicētajā pētījumā pētnieki no Okinavas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes (OIST) un Nagojas universitātes atklājuši, kā bieži lietota vispārēja anestēzija, ko sauc par izoflurānu, sinapsēs vājina elektrisko signālu pārnesi starp neironiem.

“Mēs atklājām, ka izoflurāns visu elektrisko signālu pārraidi nebloķē vienādi; anestēzijai bija visspēcīgākā ietekme uz augstākiem frekvenču impulsiem, kas nepieciešami tādām funkcijām kā izziņa vai kustība, un minimāla ietekme uz zemas frekvences impulsiem, kas vada dzīvībai atbalstošās funkcijas, piemēram, elpošanu,” saka profesors Tomujuki Takahaši (Tomoyuki Takahashi).

Sinapsēm signālus sūta presinaptiskie neironi, un tos saņem postsinaptiskie neironi. Vairumā gadījumu saziņa notiek ar ķīmiskiem ziņnešiem jeb neirotransmiteriem.

Ja presinaptiskā neirona galā nonāk elektroneirāls impulss, tas izraisa sinaptisko pūslīšu – sīku membrānu “pakešu”, kas satur neirotransmiterus – saplūšanu ar terminālo membrānu, atbrīvojot neirotransmiterus spraugā starp neironiem. Ja postsinaptiskais neirons jūt pietiekami daudz neirotransmiteru, tas izraisa jaunu aktivitāti pēcsinaptiskajā neironā.

Pētnieki izmantoja žurku smadzeņu slāņus, lai pētītu izmēru ziņā netipiski lielu sinapsi, ko sauc par Helda kaliksu. Zinātnieki izraisīja elektriskos signālus dažādās frekvencēs un pēc tam fiksēja pēcsinaptiskā neirona aktivitāti. Viņi konstatēja, ka, palielinoties elektrisko signālu frekvencei, izoflurānam bija spēcīgāka ietekme uz transmisijas jeb pārneses bloķēšanu.

Veicot papildu izpēti, pētnieki konstatēja, ka izoflurāns samazina izdalītā neirotransmitera daudzumu.

Tāpēc zinātnieki pārbaudīja, vai izoflurāns ietekmē kalcija jonu kanālus, kas ir svarīga sinaptisko pūslīšu (vezikulu) izdalīšanās procesa atslēga. Kad aktivitāte nonāk presinaptiskajā daļā, membrānā atveras kalcija jonu kanāli, ļaujot tajā ieplūst kalcija joniem. Sinaptiskie pūslīši šajā brīdī kontrolē un nosaka šo kalcija pieaugumu. Pētnieki konstatēja, ka izoflurāns pazemina kalcija pieplūdumu, bloķējot kalcija jonu kanālus, kas savukārt samazina pūslīšu izdalīšanās iespējamību.

Zinātnieki izteica hipotēzi, ka izoflurāns var samazināt atbrīvojamo sinaptisko pūslīšu skaitu, tieši bloķējot to izdalīšanās procesu ar ekocitozi vai netieši bloķējot ar endoktozi un pēc tam atkal piepildot ar neirotransmiteru, kas tūliņ ir gatavs atbrīvošanai.

Elektriski mērot presinaptiskā terminālās membrānas virsmas laukuma izmaiņas, kas palielinās ar eksocitozi un samazinās ar endoktozi, zinātnieki secināja, ka izoflurāns ietekmē sinaptisko pūslīšu izdalīšanos tikai un vienīgi ar eksocitozi, iespējams, bloķējot eksotiskos mehānismus.

“Tieši šeit, visticamāk, slēpjas izoflurāna anestezējošā efekta atslēga,” saka Takahaši.

Zinātnieki domā, ka augstas frekvences aktivitāte neironā izraisa tik lielu kalcija pieplūdumu, ka izoflurāns nevar efektīvi samazināt kalcija koncentrāciju, un saņemot anestēziju, šajā brīdī cilvēks atslēdzas. Sinaptisko stiprību vājina tieši eksikocītu bloki.

Kopumā eksperimentu sērijas sniedz pārliecinošus pierādījumus par to, kā izoflurāns vājina sinapses, lai inducētu anestēziju.

RigaBrain kabinetā klienti bieži stāsta par uzlabojumiem pēc seansiem tādās jomās, kas ir pasliktinājušās pēc vispārīgās anestēzijas.

Avots: Han-Ying Wang, Kohgaku Eguchi, Takayuki Yamashita, Tomoyuki Takahashi. Frequency-dependent block of excitatory neurotransmission by isoflurane via dual presynaptic mechanisms. The Journal of Neuroscience, 2020