Фізіологічні і фармакологічні особливості місцевої анестезії
Молекули всіх місцевих анестетиків складаються з трьох основних компонентів: ліпофіліческой частини, гідрофі- лического аміну і середньої ланцюга. Ліпофіліческая частина дозволяє місцевого анестетика проникати через жирові субстрати клітини в нервову тканину, гідрофіліческая (аминная) частина забезпечує розпад молекули і проникнення її через інтерстиціальну рідину в нерв.
Високоефективні анестетики мають збалансовані властивості. Зокрема, якщо агент має недостатньо виражену гідрофіліческая частина або позбавлений її, то його можна застосовувати тільки для аплікацій, тобто поверхнево. Ефективність * будь-якого анестетика залежить від багатьох факторів, з яких основним є КОС тканин. У нормі pH тканинної рідини становить 7,3- 7,4; pH розчину анестетика коливається від 3,8 до 6,5. У разі зсуву pH в кислу сторону велика частина анестетика піддається впливу катіонів, що забезпечує ефективність його дії. При запальному процесі pH тканини знижується до 6,0 або нижче, в результаті чого зменшується кількість анестетика, що проникає в нерв, а катіони, що знаходяться в надлишку, при цьому не виявляють необхідної активності. Таким чином, ефективність будь-якого анестетика залежить від pH тканини.
Нейрофізіологія. В основі місцевої анестезії лежать припинення проведення імпульсу по чутливих
нервових волокнах і блокада рецепторів. Анестетик, впливаючи на нервову мембрану, запобігає її деполяризацію, без якої неможливе проведення нервового імпульсу. Нервові клітини прямо або побічно беруть участь в процесах обміну і харчування нервової мембрани, яка відповідає за генерування і передачу імпульсу. Мембрана передає імпульс від периферії до центру. Якщо поширення імпульсу переривається, то усувається біль. Мембрана являє собою бімолекулярний ліпідний покрив, розташований між мономолекулярними шарами поліпептидів. Як видно на рис. 1, вона складається з протеїнових, жирових і білкових оболонок, розділених ієнами, аксоплазмой і екстрацеллюлярной рідиною.
Мал. 1 Розріз нерва 1 - ядро, 2 - клітина Шванна, 3 - мієлін; 4 - нервова мембрана; 5 - аксоплазма; 6 - ліпідний шар, 7 - протеїнова оболонка.
При метаболізмі нервової мембрани здійснюється контроль концентрації різних іонів в міжтканинної рідини. Зміна іонних градієнтів призводить до її деполяризації і зміни напрямку поширення імпульсу. Її висока стійкість до впливу зовнішніх факторів при патологічних станах пов'язана з порушенням проходження через неї іонів калію, натрію, хлоридів, які в нормі зазвичай проникають безперешкодно.
Нервове волокно оточене мієлінових шаром, який розташовується на нерві у вигляді циліндра, що складається з леммоцитов (клітини Шванна) і захищає його від зовнішніх впливів. Мієлін є абсорбційним бар'єром, і місцеві анестетики не завжди можуть проникнути через нього. Мієлінова шар може перериватися, оголюючи нервову мембрану. Ці прориви відомі під назвою вузлів. У цих місцях розчини анестетиків легко дифундують в нервову мембрану, викликаючи блокаду нерва.
Поширення імпульсу. Виникає електричний імпульс являє собою швидко змінюється потенціал мембрани, що поширюється від больової точки за типом хвилі деполяризації, яка називається потенціалом дії. У стані спокою зовнішня поверхня мембрани заряджена позитивно, внутрішня - негативно. При виникненні стимулу вона повільно зростає до певного рівня, званого порогом нервового волокна. Коли цей поріг досягає критичного рівня, виникає деполяризація. Якщо критичний рівень не досягається, то імпульс не виникає (ілюстрація принципу «все або нічого»). Після досягнення порогу різниця потенціалів збільшується, а потім відбувається реполяризация і потенціал мембрани повертається до початкового рівня, що спостерігається в стані спокою. Деполяризація і реполяризация відбуваються по всій довжині нервового волокна. Нервова мембрана, яка перебуває в стані спокою, є бар'єром для іонів натрію. Під час деполяризації іон натрію рухається в мембрані по натрієвих каналу. Зміна потенціалу призводить до виходу іонів калію ( «натрієвий насос»). Це викликає новий потенціал дії і зменшення різниці потенціалів по всій мембрані.
Все викладене вище можна виразити у вигляді резюме: згідно з сучасними уявленнями, процес передачі збудження і проникність мембрани залежать від стану клітини. Поширення імпульсу ділиться на три етапи: поляризацію, деполяризацію і реполяризації. На першому етапі внутрішньоклітинна концентрація калію перевищує концентрацію натрію, що перешкоджає
виникненню негативного потенціалу (потенціал спокою) на внутрішній поверхні мембрани, підтримуваного внутрішньоклітинними аніонами. Стабільно і положення іонів натрію, оскільки вони не можуть увійти в клітку, так як внаслідок поляризації мембрана в цей момент малопроніцаема для натрію (рис. 2). В подальшому, коли потенціал спокою знижується до відповідної порогової величини, збільшується проникність мембрани для іонів натрію, які під впливом іонного і електростатичного градієнтів проходять всередину клітини. В результаті цього відбувається деполяризація мембрани і виникає позитивний потенціал дії, що сприяє проведенню імпульсу по нервовій клітині (ріс.З). Слідом за порушенням настає рефрактерний період, в якому потенціал мембрани знижується до величини потенціалу спокою. У стані реполяризації нервова клітина підготовлена до сприйняття і проведення чергового імпульсу (Щекун B.C. 1976 г.).
Механізм впливу місцевих анестетиків полягає в гальмуванні поширення імпульсів і зміні проникності мембрани для іонів натрію, внаслідок чого неможлива її деполяризація. Точно так же змінюється проникність мембрани для іонів калію, але в меншому ступені. Під впливом місцевих анестетиків змінюється швидкість поширення імпуль-
Рис 2 Нервова мембрана в стані спокою
- - екстрацелюлярний
рідина;
- - натрієвий канал.
- - калієвий канал,
- - аксоплазма
Na сов, і таким чином досягається пороговий потенціал. По суті феномен деполяризації пов'язаний з просуванням іонів натрію по натрієвих каналах. Вважається, що дія всіх місцевих анестетиків здійснюється шляхом зміни прохідності натрієвих каналів нервової мембрани. Лідокаїн, новокаїн, мепівокаін пов'язують рецептори, розташовані на зовнішній поверхні нервової мембрани в натрієвих каналах (рис. 4) (Allen G.D. 1984).
Виникнення потенціалу дії призводить до поширення збудження на інші ділянки нервового волокна, до проникнення в аксоплазме іонів натрію і виходу іонів калію ( «натрій-калієвий насос *). Цей процес регулюється іонами кальцію, при підвищенні концентрації яких в позаклітинній рідині зростає мембранний поріг. Відомо, що місцевоанестезуючі засоби діють як синергисти кальцію.
Внаслідок розвитку запального процесу в тканинах, через які вводиться місцевий анестетик, виникає блокада натрієвого каналу на зовнішній поверхні мембрани (рис. 5). Такий же ефект можна спостерігати при токсичному впливі на рецептори мембрани. Таким чином, можна виділити ряд етапів розвитку потенціалу дії, під впливом місцевих анестетиків на тканини:
- зв'язування рецепторів в нервовій мембрані;
- зменшення проникності нервової мембрани для іонів натрію;
- зниження швидкості деполяризації, що приводить до блокади порогового потенціалу (пороговий потенціал не виникає);
- припинення розвитку потенціалу дії, що призводить до блокади імпульсного сигналу в нерві.
Оскільки місцевий анестетик діє на мембрану нервового волокна, при ін'єкції відбувається його дифузія через різні шари сполучної тканини.
Концентрація анестетика повинна бути достатньою, щоб він міг подолати вузли Раньвера. Найбільші труднощі дифузії виникають при контакті з епіневрі- їм, що представляє собою сполучну основу. Зовнішня оболонка епіневрій утворює нервовий «щит», що надійно захищає нерв від зовнішніх впливів. Приблизно 5000 нервових волокон займають площу в
- мм. Всі ці структури діють як бар'єр при русі анестетіческого агента до нервового волокна. Достатня концентрація розчину анестетика дозволяє йому не тільки проникнути в нервове волокно, а й забезпечити його повну блокаду. За допомогою сучасних місцевих анестетиків можна досягти цієї мети без порушення цілості або деструкції нерва.
В даний час блокаду нервових волокон прийнято ділити на три стадії:
- вимкнення больової і температурної чутливості;
- вимикання тактильної;
- вимикання пропріоцептивної чутливості і одночасно провідності рухових імпульсів, тобто наступ м'язової релаксації.
Відновлення різних видів чутливості йде в зворотному порядку: спочатку з'являються довільні м'язові скорочення і пропріорецептивні відчуття, потім відновлюється протопатическая чутливість і в останню чергу - епікрітіческая. У тому випадку, якщо необхідно продовжити блокаду за допомогою повторної ін'єкції, нову порцію розчину анестетика підводять до нервового стовбура в той час, коли починається відновлення функції деяких зовнішніх волокон. Процес йде в зворотному напрямку, і блокади вдається досягти швидше при меншому обсязі розчину анестетика і більш низькою його концентрації в порівнянні з початковою.