Механизм нейро-мышечной передачи.

История миорелаксантов

По праву одним из первых миорелаксантов можно считать экстракт «кураре», из растений родов Strychnos Toxifera, Chondrodendron и др. (Южная Америка).

История открытия и применения кураре долгая и увлекательная. Первые сведения о кураре проникли в Европу более 400 лет назад, после возвращения экспедиции Колумба из Америки. В течение многих веков индейцы, обитающие по берегам Амазонки и Ориноко, применяли его для охоты — раненые животные погибали от паралича. Изготовление кураре было покрыто тайной, которой владели лишь колдуны.

В 1617 году английский путешественник и писатель Уолтер Райли отправился путешествовать в оринокские джунгли, находящиеся в северной части Амазонки, сопровождаемый переводчиком и местными индейцами. Райли был крайне заинтересован тем фактом, что подстреленные ими животные умирали от малейших ранений, наносимых стрелами туземцев. Когда он попросил объяснить, в чем же загадка, те ответили, что наконечники пропитаны жидкостью, называемой туземцами "кураре", что в дословном переводе означало "жидкость, которая быстро убивает птиц". Уолтер решил проверить действие яда на себе, сделав небольшой надрез и капнув всего две капли. Их хватило, чтобы он потерял сознание и после долго приходил в себя.

После работ путешественника и естествоиспытателя фон Гумбольдта, проведенных в 1805 г., начались поиски растений — источников кураре. Оказалось, что кураре из восточных областей Амазонки содержится в растениях рода стрихнос (Strychnos).

Именно с помощью кураре Клод Бернар впервые показал, что точкой приложения фармакологических веществ может быть область соединения нерва с мышцей (Bernard, 1856). В клинике же кураре, видимо, впервые применил Уэст в 1932 г.: он использовал высокоочищенные препараты этого вещества у больных со столбняком и спастическими состояниями.

В 1935 г. Кинг (King) выделил из кураре его основной естественный алкалоид - тубокурарин. Впервые мышечный релаксант тубокурарин (интокострин) был использован в клинике 23 января 1942 г. в Монреальском Гомеопатическом госпитале доктором Гарольдом Гриффитом (Гарольд Гриффит (1894-1985).Президент канадской ассоциации анестезиологов (с 1943) )и его помощником Энидом Джонсоном при операции аппендэктомия под циклопропановым наркозом 20-летнему водопроводчику. Это стало вехой в развитии анестезиологии. До этого при общей анестезии применялись только ингаляционные анестетики (закись азота, эфир, циклопропан и хлороформ), что затрудняло выполнение некоторых оперативных вмешательств из-за недостаточной миорелаксации. Для достижения значительного расслабления мышц приходилось углублять анестезию, что способствовало частому развитию сердечно-сосудистых и респираторных осложнений. Единственной альтернативой в данном случае была местная анестезия. Использование мышечных релаксантов значительно облегчало интубацию трахеи и позволяло проводить наркоз на поверхностном и более безопасном уровне.

В 1949 г. Бове и его сотрудники опубликовали данные о нескольких синтетических курареподобных веществах, в том числе — галламине (Bovet, 1972). Ранние исследования зависимости активности таких веществ от их структуры привели к разработке полиметилен-ди-триметиламмониевых соединений — так называемых метониевых производных(Barlow and Ing, 1948; Patonand Zaimis, 1952). Самым мощным из них как миорелаксант оказался декаметоний, содержащий в полиметиленовой цепи 10 атомов углерода (рис. 9.2). Гексаметоний, содержащий 6 таких атомов, на нервно-мышечное проведение не действовал, но зато оказался мощным ганглиоблокатором.

В 1949 г. было описано курареподобное действие суксаметония хлорида, и вскоре его стали применять для кратковременной миорелаксации. Так, в 1952 г. Theselff и Folders с сотрудниками внедрили в клиническую практику сукцинилхолин, который явился революционным препаратом в анестезиологии, обеспечивая более выраженный нейромышечный блок, очень быстрое начало действия и его короткую длительность, и, соответственно, значительно облегчая интубацию трахеи. В следующее десятилетие в практической анестезиологии появились синтетические и полусинтетические препараты, являвшиеся альтернативой d-тубокурарину: галламин, диметилтубокурарин, алкуроний. В 1967 г. Baird и Reid первыми сообщили о клиническом применении синтетического аминостероида панкурония. В начале 80-х годов появились два новых миорелаксанта средней длительности действия – атракурий и векуроний. В начале 1990 г. в США начали применяться два миорелаксанта длительного действия, практически не обладающие побочными эффектами: пипекуроний и доксакурий. Кроме того, в арсенале анестезиолога появился недеполяризующий миорелаксант короткого действия, который гидролизируются холинэстеразой плазмы (мивакурий) и препарат средней длительности действия – рокуроний.

Механизм нейро-мышечной передачи.

Ацетилхолин (АХ), являющийся передатчиком (нейротрансмиттером) в нервно-мышечном сочленении, синтезируется из холина и ацетил-кофермента А с участием холинацетилтрансферазы и хранится в везикулах нервного окончания. Нервный импульс (потенциал действия) вызывает деполяризацию нервного окончания, что сопровождается высвобождением АХ. Деполяризация и высвобождение АХ происходят после вхождения в клетку нервного окончания ионов кальция. Поступления потенциала действия вызывает перемещение везикул в активные зоны, расположенные в аксональной мембране. В этих зонах везикулы сливаются с мембраной, высвобождая АХ в синаптическую щель.

В каждом нервном окончании имеется около тысячи активных точек, и поступление каждого потенциала действия приводит к опорожнению 200-300 везикул. Кроме того, небольшие кванты АХ, предположительно эквивалентные содержимому одной везикулы, вскрываются в синаптическую щель спонтанно, вызывая мини-потенциалы концевой пластинки (МПКП) на постсинаптической мембране, однако этого недостаточно для генерации мышечного ответа на данный стимул. Точки активного выброса АХ располагаются точно напротив АХ-рецепторов на складках постсинаптической мембраны, лежащей на поверхности мышцы.

Синаптическая щель (пространство между нервным окончанием и мышечной мембраной) имеет ширину всего60 нм. В ней содержится ферментацетилхолинэстераза, разрушающая АХ после выполнения им своей роли – передачи нервного импульса на мышцу. Этот фермент (и в более высоких концентрациях) присутствует и в складках постсинаптической мембраны. Холин, высвобождающийся при разрушении АХ, проходит через пресинаптическую мембрану назад для повторного использования в синтезе АХ. На постсинаптической мембране в области синаптических складок находятся никотиновые АХ-рецепторы, которые организованы в отдельные группы (кластеры).

Каждый кластер (около 0,1 мкм в диаметре) содержит несколько сотен рецепторов. Каждый рецептор состоит из пяти субъединиц, две из которых идентичны (α-субъединицы с мол. массой 40 000 дальтон). Остальные три имеют несколько больший размер и обозначены какβ-, δ- и ε- субъединицы. В мышцах плода вместоε – субъединицы находитсяγ-субъединица. Каждая субъединица представляет собой гликолизированный протеин (цепочку аминокислот), закодированную тем или иным геном. Рецепторы представлены в виде своеобразных цилиндров, пронизывающих мембрану и имеющих в центре канал –ионофор, который обычно закрыт. Каждаяα-субъединица имеет на своей поверхности одну зону связывания АХ, которая также способна связываться и с нейромышечными блокаторами.

Для активации рецептора обеα-субъединицы должны быть заняты; это приводит к структурному изменению рецепторного комплекса, что вызывает открытие центрального канала (ионофора) между рецепторами на очень короткое время – около1 мс . При открытии ионофора начинается перемещение катионовNa+, K+, Ca2+ иMg2+ в соответствии с их концентрационными градиентами, т.е. калий и магний будут выходить из клетки, а кальций и натрий – входить в нее. Основное изменение заключается в притоке Na+ (ток в зоне концевой пластинки) с последующим оттоком K+. Такое перемещение ионов через большое количество рецепторных каналов в итоге понижает трансмембранный потенциал в области концевой пластинки, вызывая ее деполяризацию и генерируя мышечный потенциал действия, что приводит к мышечному сокращению.

В состоянии покоя трансмембранный потенциал составляет примерно-90 мВ (заряд с внутренней стороны мембраны отрицательный). В нормальных физиологических условиях деполяризация происходит при снижении трансмембранного потенциала до-50 мВ. Как только потенциал концевой пластинки достигает этого критического порога, запускается потенциал действия«все или ничего», который проходит по всей сарколемме, активируя процесс мышечного сокращения посредством выброса Ca2+ из саркоплазматического ретикулума. Зона концевой пластинки деполяризуется всего лишь на несколько миллисекунд, после чего происходит ее реполяризация и она вновь готова к передаче следующего импульса.

Каждая молекула АХ участвует в открытии одного ионного канала только до момента ее быстрого разрушения ацетилхолинэстеразой; молекулы АХ не взаимодействуют с какими-либо другими рецепторами. Факторами определенной гарантии нейро-мышечной передачи являются большое количество высвобождающегося АХ и число свободных постсинаптических АХ-рецепторов. Надо сказать, что АХ выбрасывается значительно больше, нежели этого требуется для запуска потенциала действия в нейро-мышечном соединении.

АХ-рецепторы присутствуют и в пресинаптической мембране. Как предполагается, существует механизм положительной обратной связи для стимуляции высвобождения АХ. Некоторые из высвободившихся молекул АХ возвращаются к пресинаптической мембране, стимулируя указанные пресинаптические рецепторы и обусловливая перемещение везикул с АХ к активным зонам аксональной мембраны. У здоровых людей постсинаптические АХ-рецепторы находятся только в нейромышечном синапсе; при многих патологических состояниях, поражающих нейромышечные соединения, АХ-рецепторы развиваются и на прилегающей поверхности мышцы. Избыточный выброс калия из больных или отечных мышц при введении сукцинилхолина, по-видимому, явля-

ется результатом стимуляции этих внесинаптических рецепторов. Они появляются при многих состояниях, таких как полинейропатии, тяжелые ожоги, мышечная патология.

Классификация миорелаксантов

С практической точки зрения наиболее популярна классификация, предложенная Дж. Саваресом более 30 лет назад, основанная на механизме и продолжительности действия.

В Российской Федерации зарегистрированы и доступны (по состоянию на 2013 г.) следующие миорелаксанты:

 Суксаметоний (Дитилин, Листенон)

 Атракурия безилат (Тракриум, Атракурия безилат, Атракуриум-Медарго, Риделат-С, Нотриксум)

 Цисатракурия безилат (Нимбекс)

 Рокурония бромид (Эсмерон, Рокуроний Каби)

 Пипекурония бромид (Ардуан, Веро-пипекуроний, Аперомид, Пипекурония бромид)

Показания к применению

Основными показаниями для применения миорелаксантов являются:

1. Облегчение условий для обеспечения проходимости дыхательных путей (ларингоскопии, интубации трахеи);

2. Облегчение условий для искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) во время общей анестезии (удержания дыхательной трубки в горле);

3. Обеспечение миорелаксации для выполнения оперативного вмешательства (создание оптимальных условий для работы хирурга: неподвижность пациента на операционном столе, создание достаточного внутрибрюшного объёма для выполнения лапароскопических операций и т.п.).

Расслабление мускулатуры позволяет хирургу выполнять операции любой продолжительности и локализации с максимальным удобством и минимальной травматичностью. Глубокая миорелаксация также необходима для выполнения ряда диагностических процедур: трахеобронхоскопии, лапароскопии и т.п., некоторых манипуляций на костях и связках.

С позиции анестезиолога, релаксация во время индукции анестезии необходима, прежде всего, для облегчения ларингоскопии и интубации трахеи. Правильное применение миорелаксантов существенно облегчает визуализацию гортани и интубацию трахеи и снижает риск повреждений структур гортани (голосовых связок). Мышечная релаксация также позволяет сокращать дозы анальгетиков, гипнотиков, внутривенных и ингаляционных анестетиков за счёт блокады автономных рефлексов. Вне процесса общей анестезии, к миорелаксантам приходится прибегать в отделениях интенсивной терапии при проведении ИВЛ (в норме - на фоне медикаментозной седации), купировании судорожных синдромов и т.д.

Ограничения применения

Миорелаксанты не должны применяться или применяться с осторожностью в следующих случаях:

1. При отсутствии условий обеспечения проходимости дыхательных путей и ИВЛ.

Применение миорелаксантов возможно при наличии подготовленного рабочего места анестезиолога. Анестезиолог должен иметь возможность обеспечить вентиляцию и оксигенацию после введения миорелаксанта (прогнозирование риска трудной вентиляции и интубации, планирование последовательности действий, специальное оборудование и устройства для обеспечения проходимости дыхательных путей).

2. У пациентов, находящихся в сознании.

Миорелаксанты не обладают анальгетическим и гипнотическим эффектом, поэтому во время миорелаксации необходимо контролировать адекватность обезболивания и подачу анестетика. Исключением является применение небольших доз недеполяризующих миорелаксантов для выполнения прекураризации.

3. При риске развития аллергической реакции (аллергическая реакция в анамнезе)