МЕХАНИЗМЫ НАРКОЗА
Доктор медицинских наук В. Прозоровский
ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ
До середины XIX века никакого наркоза не знали и даже не предполагали, что когда-нибудь станет возможным оперировать так, чтобы больному было безопасно и небольно, а врачу удобно. И вдруг открытия посыпались одно за другим, как спелые груши под ветром. Видимо, и открытия созрели, и ветер новых идей был силен. Сейчас даже невозможно установить, кто, собственно, был первооткрывателем.
Официальной датой начала "наркозной эры" считается 16 октября 1846 года, когда американский врач Джон Уоррен впервые оперировал больного под эфирным наркозом. Изобретателями наркоза признаны Уильям Мортон, по профессии зубной врач, и его учитель, врач и химик Чарльз Джексон, который и предложил использовать эфир. Однако еще в 1780 году английский химик Хэмфри Дэви, производя испытания закиси азота на себе, написал: "Закись азота, по-видимому, обладает свойствами уничтожать боль". Но на его слова никто не обратил внимания. Зубной врач из Коннектикута (США) Хорас Уэлс попросил своего коллегу Джона Риггса удалить ему больной зуб во время действия закиси азота, что и было сделано в 1844 году. Боли он не почувствовал, что подтолкнуло Уэлса к применению закиси азота в своей практике. Хотя и нечасто, но закись азота применяют и сегодня, а эфир почти забыт. Так кто изобретатель?
С эфиром, кстати, тоже не "все чисто". Описание его получения путем перегонки смеси серной кислоты с винным спиртом дал еще в XVI веке немецкий ботаник и аптекарь Валериус Кордус. Отсюда произошло и первое название вещества - серный эфир (позднее его стали называть диэтиловым эфиром или просто эфиром). В начале XVIII века немецкий врач Фридрих Гофман предложил смесь эфира со спиртом в качестве успокаивающих капель, названных его именем; их применяли более ста лет. Чистый эфир был получен лишь в 1796 году Товием Ловицем, работавшим в Главной аптеке в Петербурге. Наркотизирующее действие эфира открыл, как это ни странно, английский физик Майкл Фарадей, который в 1818 году даже опубликовал статью на эту тему.
Умная мысль, как известно, никогда не приходит в единственную голову. Одновременно и независимо друг от друга немецкий химик Юстус Либих и французский аптекарь Эжен Суберан получили новое летучее вещество, которое назвали хлороформом. Никто из них о его наркотизирующем действии не знал. Это установил профессор акушерства Эдинбургского университета Джеймс Симпсон. Не удовлетворенный действием эфира при обезболивании родов, он стал пробовать разные летучие жидкости и, естественно, наткнулся на хлороформ. Уже 15 ноября 1847 хлороформ был применен на практике.
Далее началась настоящая гонка за новыми препаратами и новыми методами их применения. Все перечисленные средства были либо газами, либо легко испаряющимися жидкостями, и потому их вводили через дыхательные пути (в то время через простую маску) - ингаляционно, то есть путем вдыхания. Такой метод затруднял операции на лице или в положении больного на животе. Это привело Николая Ивановича Пирогова к попыткам вводить наркотические препараты в прямую кишку, то есть неингаляционно, что, впрочем, имело свои недостатки.
В 1899 году профессор Генрих Дрезер сообщил о создании нового активного снотворного - гедонала, производного уретана. Используя это снотворное, профессор Военно-медицинской академии Николай Павлович Кравков разработал способ наркотизации с предварительным введением медикамента. Сначала больному давали таблетку гедонала, которая обеспечивала глубокий сон, а на его фоне - хлороформ. При этом и наркотизация протекала спокойней, и хлороформа требовалось меньше.
Позднее было предложено введение одного гедонала внутривенно. Первая операция с применением внутривенного наркоза выполнена в 1909 году в клинике Сергея Петровича Федорова в Петербурге. Неингаляционный гедоналовый наркоз, который назвали "русским способом наркоза", стал вытеснять хлороформ. Вскоре, впрочем, он был заменен гексеналом, производным барбитуратов (к ним относится, в частности, фенобарбитал). Химические формулы упомянутых первых средств, использованных для наркоза, чрезвычайно отличаются одна от другой, хотя и вызывают почти одинаковый эффект. Добавим, что наркоз можно вызвать и электротоком и гипнозом.
ЧТО ЖЕ ТАКОЕ НАРКОЗ?
Слово "наркоз" происходит от греческого narke, что значит оцепенение, онемение. Согласно учебнику по фармакологии, это состояние, характеризующееся обратимым угнетением центральной нервной системы, проявляется выключением сознания, подавлением чувствительности (в первую очередь болевой), рефлекторных реакций и снижением тонуса мышц.
Такое определение описывает лишь внешнюю картину, но не дает характеристики наркоза и не вскрывает механизм его возникновения. Начать с того, что несведущий человек затруднится отличить состояние наркоза от сотрясения мозга, солнечного удара и даже обморока. Потеря сознания происходит во время простого сна, не говоря уже о коме (греч. koma - глубокий сон) любого происхождения. Конечно, при всех этих состояниях потеря сознания сопровождается нарушением функции жизненно важных органов и систем. При наркозе такого быть не должно, и это надо бы оговорить в определении. Кроме того, кома может возникнуть как результат передозировки наркотизирующего средства, следовательно, речь в определении идет не о наркозе вообще, а об относительно безопасном хирургическом наркозе.
Наркоз без потери сознания - рауш-наркоз, предложенный, кстати, Н. И. Пироговым, - самая первая стадия наркоза, при которой устраняется только чувствительность, что достаточно для проведения мелких операций.
Сравнительно недавно увлекались так называемым "наркозом без наркоза", по медицинской терминологии - нейролептаналгезией. Больному вводили сильный нейролептик дроперидол, который устраняет передачу нежелательных рефлексов с оперируемого органа на другие органы и системы, предупреждает шок, а плюс к тому подавляет страх, напряжение, рвоту и усиливает действие и без того мощного анестетика фентанила. При этом больной не теряет сознание.
С другой стороны, барбитураты, используемые и сейчас для неингаляционного наркоза, например гексенал и тиопентал, не подавляют чувства боли, то есть не являются анестетиками! Оказывается, простого глубокого сна может быть достаточно для выполнения операции.
Именно поэтому такие сильные снотворные теперь называют гипнотиками. В американской литературе указывается, что при тиопенталовом наркозе 10 процентов оперируемых чувствуют боль, что неоднократно становилось причиной судебных исков. Все же этот факт дает понять, почему при гипнозе можно оперировать вообще без химического вмешательства. Теперь имеются прекрасные анестетики, которые не расслабляют мускулатуру, например кетамин.
Для выполнения некоторых операций приходится дополнительно вводить вещества, которые только расслаблением мышц и занимаются, - миорелаксанты. Но не всегда оно нужно, это расслабление. Вот поэтому сейчас от термина "наркоз" уже практически отказались. Теперь говорят "общая анестезия". Да оно и удобней: легче различать общую анестезию от местной, для достижения которой используются совсем другие вещества - местные анестетики типа новокаина, лидокаина и им подобных.
Этот регулятор подачи эфира, изобретенный Луи Обреденом, применяли вплоть до 70-х годов XX века. На дыхательной маске закреплен тонкостенный металлический шар, внутри которого находятся пропитанные эфиром кусочки фетра. Выдыхаемый пациентом воздух собирается в пакете. С помощью специального устройства можно регулировать подачу эфира, свежего воздуха и обратное вдыхание из пакета.
Действительно, для операции главное - устранить все ощущения, а сон любой глубины, подавление рефлексов и расслабление мышц можно вызвать при необходимости другими веществами. Так что хирургический наркоз - это общая анестезия в сочетании с гипнотиками, транквилизаторами, нейролептиками, веществами, блокирующими патологические рефлексы, и миорелаксантами, благодаря чему удается получить полностью безопасное и лишенное неприятных ощущений состояние, которое обеспечивает хирургу возможность произвести необходимое вмешательство.
Но почему же многие вещества, такие разные, способны приводить человека в состояние, сходное с типичным хирургическим наркозом? Наркоз, вызываемый кетамином или эфиром, не может обеспечиваться тем же механизмом, что и наркоз после введения инертного газа ксенона или тем более гипнотического внушения. Тут идут одни предположения.
СКОЛЬКО ВЕЩЕСТВ, СТОЛЬКО ТЕОРИЙ?
Мозг - чудесное скопление нервных клеток числом порядка 1010, то есть десять миллиардов штук. Все они имеют по нескольку отростков, которые вроде бы переплетаются, но на самом деле нигде не соприкасаются. Импульсы по отросткам передаются при помощи электричества, но оно выполняет лишь роль спускового крючка. Нервное окончание, получив удар током, выстреливает мелкими молекулами передатчиков-медиаторов, которые, войдя в соприкосновение с клеткой-мишенью, меняют ее состояние. Она либо возбуждается, либо тормозится, либо полностью теряет чувствительность, замирает.
Первая теория, объясняющая действие наркотизирующих веществ, создана в 1875 году французским физиологом Клодом Бернаром и названа коагуляционной. Было отмечено, что под действием эфира и хлороформа происходит обратимая коагуляция (свертывание) внутриклеточных белков в изолированных нейронах. Однако в 1938 году русский хирург П. И. Макаров доказал, что при прижизненном наблюдении за клетками во время хлороформного наркоза никакой коагуляции не происходит - концентрация наркотика для этого слишком мала.
Следующая теория Э. Овертона и Г. Мейера, созданная в 1899 году, названа липидной. Предполагалось, что наркотические вещества действуют тем сильнее, чем лучше растворяются в липидах (жирах). Но после получения новых веществ, в частности гексенала и тиопентала, а также стероидных анестетиков (виадрил и другие), которые плохо растворимы в жирах, а действуют сильно, эта теория сохранилась лишь в той части, что вообще-то наркотики должны в какой-то мере действительно быть жирорастворимыми. Оно и понятно, совсем не растворимые в жирах вещества не могут ни пройти сквозь гематоэнцефалический барьер мозга, ни проникнуть внутрь клетки через клеточную мембрану.
Пересказывать все теории в исторической последовательности нет смысла. Их было много - протеиновая, теория изменения поверхностного натяжения мембран, термодинамическая, теория образования водных кристаллов, теория нарушения окислительных процессов, - но все они давали лишь частичное объяснение для какой-то группы веществ. В настоящее время наиболее популярна мембранная теория. Согласно этой теории, включение молекул наркотизирующего вещества в мембрану клеток затрудняет проникновение через нее активных ионов, в частности натрия, калия и кальция, осуществляющих генерацию электрических потенциалов действия. В результате электроактивность нейронов нарушается. Поскольку большинство наркотических веществ химически инертно, то предполагается, что они вступают с мембраной не столько в химическое, сколько в физическое взаимодействие.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТОРМОЗ
А теперь еще одна неожиданность. В 1950 году американские химики У. Робертс и С. Френкель обнаружили в мозге новую аминокислоту, которую они назвали гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК). Было странно, что эта кислота не встраивается в белки, а находится как бы в свободном плавании. Зачем? Ответ получили через десять с небольшим лет. Английский ученый К. Крньевич подвел слабый раствор ГАМК к одной из корковых клеток, воспринимающих чувствительные импульсы. Каково же было его удивление, а затем и восторг, когда он установил, что ГАМК подавила реактивность чувствительных клеток коры мозга, то есть является тормозным веществом. Японские авторы сделали еще проще. К чувствительной зоне коры они подвели плавающий электрод, а на него сверху надели бумажку, смоченную ГАМК. Тот же результат. Японский опыт позднее был воспроизведен автором этой статьи.
Потом обнаружили , что ГАМК тормозит не только клетки, воспринимающие импульсы, но и клетки, их генерирующие. Дальше - больше. И вот наконец установили, что это вещество является тормозным медиатором примерно для 20-30 процентов нервных клеток. Были составлены карты действия ГАМК в мозге, причем они совпали с теми зонами, которые ответственны за сон и боль.
Мало того, при окислении ГАМК образуется оксибутират, который оказался наркотизирующим средством, хотя и слабым. Так было доказано, что наркоз может быть не только мембранным, но и синаптическим, а именно - вызывать эффект в результате химической реакции с теми участками клеток-испол нительниц, которые подчиняются специальным химическим командам.
Кстати, вещества бензодиазепиновой группы и барбитураты оказывают центральное успокаивающее, противосудорожное и расслабляющее мышцы действие, активируя рецепторы, чувствительные к ГАМК.
Логично было бы предположить, что в противовес универсальному тормозному фактору должен существовать и универсальный активирующий фактор. Действительно, таковым оказалась известная с 1866 года и широко распространенная в организме, в том числе и в мозге, глутаминовая кислота, а также ее амид - глутамат. В 1974 году Д. Куртис и Г. Джонстон (США) установили, что при воздействии глутамата на молчащие нервные клетки в них возникает активность, что и позволило отнести глутаминовую кислоту к возбуждающим аминокислотам.
В XIX веке часто применяли хлороформную маску, сконструированную немецким врачом Куртом Шиммельбушем. С помощью специального держателя на лицо пациента накладывали компресс - пропитанную хлороформом ткань. Чтобы действие наркоза не ослабевало, время от времени ткань дополнительно смачивали хлороформом. Наибольшая опасность состояла в передозировке и блокаде дыхательных путей.
Примерно в те же годы в нашей стране был введен в практику новый неингаляционный общий анестетик кетамин (кеталар, калипсол). Кетамин обладает выраженным анальгетическим эффектом благодаря химической активации опиатных рецепторов мозга; при этом из депо высвобождаются эндогенные анальгетики - энкефалины. Особый интерес представляет способность кетамина блокировать некоторые рецепторы глутамата, снижая таким образом как общую активность мозга, так и опосредуемое через них восприятие боли.
Итак, окончательного, тем более универсального ответа на вопрос о механизме действия веществ, вызывающих наркоз, нет. Предварительно можно сказать, что общие анестетики могут быть разделены на две группы: вещества, взаимодействующие с мембранами нейронов за счет своих физических свойств, и вещества, оказывающие избирательное химическое действие на определенные клеточные рецепторы, участвующие в формировании ощущения боли.
Неясностей остается достаточно. Так и не решен вопрос о том, каким же образом столь разнообразные вещества и воздействия способны вызывать практически неразличимую картину наркоза. Возможно, что в мозге высших животных сохранилась некая универсальная система, которая у низших организмов участвует в пассивной защитной реакции оцепенения и мнимой смерти. Если это так, то активировать ее способны самые разные стимулы и воздействия на различные отделы мозга. Сказанное нельзя даже рассматривать как гипотезу, только лишь как предположение.
ФЕНТАНИЛ И БОРЬБА С ТЕРРОРИЗМОМ
Во время операции по освобождению заложников, захваченных террористами в октябре 2002 года в Москве, спецслужбы применили фентанил (об этом было заявлено официально). Поскольку анальгетик фентанил применяется как наркотизирующее вещество (о чем упоминалось выше), стоит поговорить о нем подробнее.
Вo всех странах, помимо боевых отравляющих веществ смертельного действия типа зарина, существовали и существуют теоретически несмертельные отравляющие вещества, условно называемые "полицейскими ", которые, разумеется, могут быть использованы и в боевых условиях, а поэтому держатся в полусекрете. На смену слезоточивым газам неминуемо должны были прийти другие. И пришли.
В последние годы в международных научных журналах публиковались статьи о том, что в качестве полицейского оружия (будем именовать его так) могут быть использованы вещества психотропного действия, которые не включены в Конвенцию о запрещении производства и хранения отравляющих веществ. В числе прочих упоминались и производные морфина. Достаточно хорошо известно, что морфин - это не только болеутоляющее, но и наркотическое, а следовательно, психотропное вещество. В терапевтических дозах морфин и синтетические морфиноподобные вещества типа промедола действуют в мозге только на чувствительные к опию (опиоидные) клетки, подавляя боль. Но уже в минимально токсических дозах сам морфин снижает восприятие окружающего, подавляет активность, вызывает безразличие и полусонное состояние - не явь, но и не сон, тем более, не наркоз. Выражаясь образно - обалдение.
При введении токсических доз морфинов возбуждается рвотный центр и угнетается дыхательный центр. По мере синтеза новых веществ дошли и до фентанила, сходного по строению с промедолом, но примерно в 100 раз более активного. На практике оказалось, что фентанил обеспечивает обезболивание достаточное, чтобы произвести хирургическую операцию. Второе его достоинство - быстрота наступления эффекта, от 1 до 5 минут. Недостаток для хирургии заключается в кратковременности действия - 15-30 минут. Для полицейских целей это как раз достоинство. Правда, полицейским хотелось бы, чтобы побочные действия фентанила - одурманивание, спастическое сокращение мышц, рвотный эффект - были более выражены. А вот угнетение дыхательного центра в любом случае является недостатком, поскольку при отсутствии аппарата для искусственного дыхания может обернуться катастрофой.
По-видимому, во время спецоперации в театральном центре использовали одно из производных фентанила, возможно диметилфентанил. Хотя это вещество не приводит к гибели здоровых взрослых людей, но, как все опиоиды, оно опасно для детей, для больных бронхиальной астмой, диабетом и для тех, кто находится в состоянии сильного стресса. А таковых среди заложников было много. Именно это, а также недостаточная подготовленность медицинских служб для оказания помощи большому количеству пострадавших стали причиной гибели людей.
Да, большинство токсических эффектов как самого морфина, так и синтетических опиоидов устраняется их антагонистами - налорфином и налоксоном, однако угнетения дыхания они не снимают, а обеспечить всех аппаратами для принудительной вентиляции легких было нереально.
Есть и еще один момент. Дело в том, что все синтетические опиоиды, начиная с фентанила, - порошки или их растворы. Но не будешь же бегать за каждым террористом со шприцем! Однако еще на заре появления первых ядов типа ДЛК (диэтиламид никотиновой кислоты), вызывающих психозоподобные состояния, были сконструированы специальные аэрозольные генераторы, позволяющие создавать целые облака, включающие твердые частицы столь малых размеров, что они не задерживаются даже стандартными противогазами. Для успеха операции в театральном центре требовалось очень быстро насытить аэрозолем зрительный зал, что и было сделано. Гораздо проще применять этот метод в небольших закрытых помещениях. Не скрою, меня удивляло, что такие операции до настоящего времени не предпринимались при освобождении заложников в самолетах.
См. в номере на ту же тему
статья РЫЖЕВОЛОСЫЕ СИЛЬНЕЕ ЧУВСТВУЮТ БОЛЬ
Статьи по теме
Читайте в любое время
