薄禄龙 李金宝 邓小明
上海第二军医大学附属长海医院麻醉科
氙气（xenon；Xe）被发现具有麻醉作用已逾50年，但由于其在大气中含量稀有，生产造价高而限制了其临床应用。近年来，一系列临床研究均证实氙气吸入麻醉安全有效，其药物动力学优良，镇痛效应可、安全性能高，同时具有良好的心脑血管保护作用，临床应用前景广阔。本文试就氙气全麻作用机制进行综述探讨。
1、氙气理化性质
氙位于元素周期表第54位，元素符号为Xe,最外层电子轨道处于饱和状态，呈电中性，是以单原子形式存在的惰性气体。氙气的分子量为131.3,在大气中仅占0.00087%,比重为5.887g/L,其在水中溶解度为0.085-0.096/L, 熔点为 -111.9℃,沸点为-107.1℃，无色无味，不会燃烧或爆炸，是常压下惟一具有麻醉作用的气体。用于麻醉时，其血气分配系数为0.14，油气分配系数为1.9，MAC 值（人类）为0.71。氙难以得到或失去电子形成共价键，仅在极端非生物学条件下可形成氙气的卤化物，如XeF2、XeF4。综上，氙气具有以下的理化和药理学特点：
(1)、化学性质高度稳定；
(2)、不会燃烧或爆炸；
(3)、血液组织中溶解度小；
(4)、不与各种手术材料发生反应；
(5)、在体内不产生代谢产物；
(6)、组织器官毒性低微。
2、氙气麻醉发展历史
1898 年，Ramsay 和Travers 在蒸发液体空气时发现了氙气，并首先通过空气分馏而纯化。1935 年Berken 发现氙气具有麻醉属性，1946 年Lawrence 等将氙气作为麻醉剂进行系统研究，首次发表论文明确指出氙气对小鼠有镇痛作用。 1951 年Cullen 和Gross 在Science 上撰文《The anesthetic properties of xenon in animals and human beings, with additional observations on krypton》，首次完成氙气的动物实验和人体试验，对一18 岁睾丸切除病人实施氙气麻醉，较为详尽的描述了如何使用氙气，并指出氙气麻醉具有诱导迅速、血流动力学稳定、苏醒快等优点。1980 年Lachmann和Eedmann首次将氙气常规应用于临床麻醉，1995 年Messer Medial、Dräger 等组成的麻醉学家小组提出了 “氙气麻醉方案”，同年Messer Medical启动了氙气作为吸入麻醉药物的研究过程。然而，氙气造价的昂贵一定程度上限制了该气体的基础研究和临床应用。2001 年，氙气作为吸入麻醉药物进入市场。近几年来，随着氙气作为麻醉剂各种优良特性的显现，加之人们环保观念的增强，使得各国研究者对无污染、诱导苏醒迅速、具有心脏和神经系统保护作用的氙气充满了兴趣。
3、氙气麻醉特点
3.1 诱导苏醒快
氙气吸入麻醉时，其血气分配系数为0.14，低于其他吸入麻醉药物，如地氟烷 0.42、异氟烷 1.4、氧化亚氮 0.47。其诱导时间极短，仅为71 秒。氙气麻醉恢复时间与相同MAC浓度的氧化亚氮/异氟烷或氧化亚氮/七氟烷相比，时间缩短约2/3。即便应用于长时间手术，其麻醉恢复时间仍不会延长。与丙泊酚处于相同麻醉深度下相比，氙气麻醉恢复时间明显短于丙泊酚。因此，氙气吸入麻醉的快速诱导和苏醒不仅可安全应用于LC 等短小手术，亦可应用于门诊手术。同时，由于其有良好的镇痛和器官保护作用，也利于“快通道”心脏手术麻醉和心血管功能的稳定。
3.2 心肌保护作用
氙气对心血管系统影响较小，在吸入麻醉状态下，血流动力学稳定，心电图、心脏指数、血压等未见显著变化。离体豚鼠心脏实验表明，40-80%的氙气改变心率、房室传导时间、左心室压力、冠脉血流量、氧供和氧耗等方面均不显著。氙气具有心肌保护作用：在兔局部心肌缺血再灌注模型中，氙气可降低再灌注过程中心肌梗死面积。氙气可通过预适应机制产生心肌保护作用（即预先应用刺激物或应急原可对稍候的损伤产生保护作用），缺血预适应可保护心肌组织在短期非致命性缺血阶段不形成梗死灶。实验表明，PKC 和p38 MAPK 是氙气预适应作用的关键介质；亦有实验表明，氙气也可产生类似于缺血后延迟适应的延迟心肌保护作用，其分子机制仍未确定，尚需进一步研究。
3.3 具有镇痛作用
氙气具有镇痛效能，在氙气麻醉下，需要镇痛药芬太尼的用量与笑气麻醉相比大为减少。在脊髓横断损伤大鼠模型，氙气能直接抑制脊髓背侧角伤害性反应。 Ohara 等报道，氙气的镇痛作用不依赖阿片或肾上腺素能受体。同时，氙气能激活中脑网状结构系统可能意味着，其可能在脊髓以上水平部位也具有镇痛作用。目前研究表明，氙气的镇痛作用机理与其他吸入麻醉药物不同，可能是通过抑制 NMDA受体产生的。
3.4 神经保护作用
NMDA 受体在急性神经损伤的发生发展过程中具有极其重要作用。因此，许多学者认为，NMDA 受体拮抗剂可阻断急性神经损伤病理生理过程。一系列体内体外动物模型试验表明，氙气是一种强效的神经保护药物。低于麻醉浓度下，某些动物模型中氙气IC50甚至仅为一个大气压的10-20%，便具有明显的抗损伤保护作用。氙气可减轻外源性神经毒素或氧气-葡萄糖剥夺后神经-胶质细胞联合培养体系发生的急性损伤。氙气可预防缺血（大脑中动脉闭塞法）、心肺转流以及神经兴奋性毒素所引起的急性神经损伤的形态学和功能学变化。
3.5 毒副作用低
氙气作为惰性气体，几乎不参与任何化学反应。在体内不进行生物转化，吸入麻醉后仍以原形式经肺呼出。Froeba G 等研究显示，氙气不会触发恶性高热反应。Burov N 等报道未发现氙气具有毒性反应的证据；动物实验显示，氙气无致突变性或致癌性。氙气排放到大气后不破坏臭氧层，不产生温室效应，不燃烧或爆炸，对生态环境影响小。
3.6 其他
氙气对呼吸道无刺激性，麻醉维持可用70%氙气+30%氧气。氙气吸入不影响肺的顺应性，因此可适用于慢性肺部疾患的老年病人。由于氙气能潴留于内脏中空器官、肠腔和脂肪组织中，因此肠梗阻患者应禁用氙气吸入麻醉。
4、氙气麻醉作用机制
氙气可调节与麻醉相关脑区域的若干靶分子，对新杆状线虫（C. elegans）研究在内的一些近期研究均认为，谷氨酸受体可能是氙气麻醉作用的中枢靶分子，但目前尚无直接证据支持这一表述。目前认为，氙气通过作用于中枢神经系统内多种受体，调控神经递质释放和第二信使途径发挥其麻醉作用。
4.1 受体效应
4.1.1 谷氨酸受体
Crowder CM等指出，氙气通过抑制兴奋性谷氨酸信号转导产生麻醉作用，但谷氨酸门控受体具体亚型尚不清楚。目前备受争议的主要有以下三种突触后谷氨酸门控离子通道：N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）、海人藻酸（KA）、3-羟基-5-甲基 4-异恶唑丙酸(AMPA)。Crowder CM等运用药物基因组学方法对C. elegans研究指出，氙气通过抑制非NMDA受体产生“麻醉”作用。但由于C. elegans与人的基因差异巨大，因此C. elegans的“麻醉”可能只是其行为表型的改变，而与人的麻醉不同。
