Под наркозом: как работает общая анестезия и почему она вызывает потерю сознания
---
Медицина немыслима без хирургии, а серьезные операции на живых пациентах без применения общей анестезии делят одну полку с процедурой пытки в каталоге наших представлений о мире. Врачи используют наркоз уже почти два столетия, но до сих пор механизм потери сознания оставался неизвестным. Теперь ученые выяснили, что происходит во время наркоза с организмом, и как постепенно глохнет передача нервных сигналов.
Gallo images
Почти каждый человек хоть раз в жизни подвергался анестезии. В основном, не считая действительно тяжелых случаев, как работает наркоз и что происходит с организмом, человек примерно понимает, сидя в кресле стоматолога и ожидая действия «заморозки» на определенный участок полости рта. В среднестатистическом сознании потенциального пациента как-то так работает и общий наркоз – просто вместо конкретной части тела, врачи «усыпляют» организм полностью. Однако данный процесс таит в себе множество нюансов и определенных трудностей, являясь, в некотором роде, еще одной операцией над телом человека. При этом механизмы действия наркоза, несмотря на общее понимание, остаются весьма индивидуальными.
Какие этапы наркоза существуют в современной медицине
Чтобы понять как работает наркоз и что происходит с организмом, было решено разделить «проваливание в небытиё» на ряд определённых стадий, позволяющих судить об успешности введёной дозы анестетика.
Photo by Tim Cooper on Unsplash
В начале XX века американский врач-анастезиолог Артур Гведел разработал систему определения этапов наркоза. Такой подход позволил рассчитать дозу и выявить особенности работы организма в моменты снижения мозговой активности. Данная методика остается стандартом и по сей день.
Классический разбор наркоза «по Гведелу» состоит из четырех основных стадий, хирургическая составляющая которого поделена на четыре уровня.
Сегодня механизм применения наркоза отточен, практически до совершенства. Благодаря этому, ежедневно сотни тысяч людей получают своевременное операбельное лечение и возможность жить.
Photo by Mehmet Turgut Kirkgoz on Unsplash
Первая операция с применением анестезии прошла в Бостоне в 1846 году. В стенах Массачусетской больницы пациент с опухолью за считанные секунды провалился в сон. Процедура прошла так, что в наше время про нее бы сказали: «Как по учебнику». В то время учебных материалов по работе с наркозом не было. Поэтому операция, являвшаяся историческим событием, прошла так, что по ней можно было эти материалы создать. Как работает общий наркоз, запечатлел Роберт Хинкли в своей знаменитой картине «Первая операция под эфиром».
Анестезию начали широко применять. Миллионы жизней были спасены. Постепенно исследователи стали лучше понимать принципы работы наркоза. Вместе с тем они искали способы улучшить его эффективность. На рубеже XIX и XX веков, через 55 лет после первой операции под наркозом, немецкий фармаколог Ханс Хорст Мейер и британский биолог Чарльз Эрнест Овертон почти одновременно и независимо друг от друга пришли к выводу, что эффективность анестезии зависит от растворимости липидов.
Липиды или, по-простому, жиры составляют важную часть клеточных мембран — оболочек. Мембраны, регулируют «взаимоотношения» кирпичиков живых тканей с внешним миром и другими системами организма: впускают в клетку вещества, выпускают отходы и даже служат «воротами» для проникновения вирусов и бактерий. Но общий наркоз работает как бог сновидений, заставляя пациента, пусть и кратковременно, но терять сознание, что является своего рода проблемой. Как ее решить? «Если качество анестезии зависит от липидного обмена, не поискать ли нам ответ на границах клеток?», — подумали ученые.
Анестезия работает как бог сна Морфей, заставляя человека помимо ожидания, ещё и достаточно тяжело приходить в себя после проведённой операции.
Photo by Sharon McCutcheon on Unsplash
Почти сто лет ушло на поиск решения этой непростой задачки, пока в 1997 году не вышла статья профессора Лернера. В ней ученый описывал снотворный липид олеамид, который обнаружил, пока изучал биохимию сна. Механизм потери сознания Лернер связал с деятельностью найденного липида. Что же помешало исследователю дальше углубиться в тайны погружения в сон и провести параллель с тем как работает анестезия при воздействии на организм? Что, в принципе, в течение более 150 лет не давало ученым объяснить механизм потери сознания из-за анестезии?
Как ученые поняли, что происходит под наркозом
Гениальные умы прошлого не имели под рукой микроскопов с разрешением меньше, чем длина волны видимого света. Именно такие нужны, чтобы разглядеть биологические кластеры, участвующие в сложных нейронных процессах. Открытие анестезии — тот самый случай, когда сначала создали и успешно применили, а потом поняли, как это работает. Ученые из Научно-исследовательского института Скриппса (Scripps Research) поделились своей версией механизма наркоза, ответственного за временное «отключение» пациента из окружающей реальности. Статья опубликована в трудах Национальной академии наук США (PNAS).
Чтобы понять, как работает общий наркоз, авторы работы подготовили для клеток бассейн, наполненный хлороформом, и посмотрели, что произойдет. Воздействие анестезии привело к тому, что липидные кластеры на границах клеток сильно увеличились в размерах. «Разбухание» нарушило плотную «упаковку» кластеров, и они рассыпались на части, как шары в бильярде после первого удара. Среди «шаров» ученые обнаружили особый фермент — фосфолипазу. Фермент подсветили флуоресцентным веществом и отследили под микроскопом его перемещение.
Для того чтобы механизмы действия наркоза на организм пациента прошли максимально эффективно и без особого вреда, перед проведением операций, врачи калибруют и подготавливают к работе наркозный аппарат.
Wikimedia.org
Фосфолипаза возомнила себя тем самым первым «шаром», что разбил ее родной кластер, и отправилась на поиски собственной «жертвы». Исследователи заметили, что в качестве липидного кластера «для битья» фосфолипаза чаще всего выбирает тот, который содержит ионные каналы калия. Эти каналы высвобождают калий, приводящий к отключению нерва: так пропадает сигнал.
Вот он — механизм, который 175 лет оставался неизвестным науке! Оставалось лишь проверить, действительно ли он протекает в живых организмах. Естественно, людей к такому тестированию не допустили. Проверку того, как работает наркоз и что при этом происходит, решили доверить плодовым мушкам. Ученые искусственно снизили у них выработку фермента фосфолипазы — той самой, что любит разрушать чужие липидные кластеры. В результате, потребовалась двойная доза анестезии, чтобы усыпить крохотных любительниц подгнившей картофельной кожуры.
Авторы работы надеются, что их открытие поможет не только лучше понять, что происходит под наркозом с организмом, но и повысить эффективность и безопасность проведения операций. Также данное исследование сможет выявить новые подсказки в объяснении других сокровенных тайн мозга: как мы засыпаем, просыпаемся, что происходит при этом с клеточными мембранами, нейронами и самим мозгом.
Gallo images
Почти каждый человек хоть раз в жизни подвергался анестезии. В основном, не считая действительно тяжелых случаев, как работает наркоз и что происходит с организмом, человек примерно понимает, сидя в кресле стоматолога и ожидая действия «заморозки» на определенный участок полости рта. В среднестатистическом сознании потенциального пациента как-то так работает и общий наркоз – просто вместо конкретной части тела, врачи «усыпляют» организм полностью. Однако данный процесс таит в себе множество нюансов и определенных трудностей, являясь, в некотором роде, еще одной операцией над телом человека. При этом механизмы действия наркоза, несмотря на общее понимание, остаются весьма индивидуальными.
Какие этапы наркоза существуют в современной медицине
Чтобы понять как работает наркоз и что происходит с организмом, было решено разделить «проваливание в небытиё» на ряд определённых стадий, позволяющих судить об успешности введёной дозы анестетика.
Photo by Tim Cooper on Unsplash
В начале XX века американский врач-анастезиолог Артур Гведел разработал систему определения этапов наркоза. Такой подход позволил рассчитать дозу и выявить особенности работы организма в моменты снижения мозговой активности. Данная методика остается стандартом и по сей день.
Классический разбор наркоза «по Гведелу» состоит из четырех основных стадий, хирургическая составляющая которого поделена на четыре уровня.
- I стадия. Стадия анальгезии – утрата болевых ощущений и в целом снижение болевого порога;
- II стадия. Стадия возбуждения. При ней расширяются зрачки, дыхание становится аритмичным и происходит гиперсаливация – увеличение слюнотечения;
- III стадия. Стадия хирургического наркоза. Она начинается с поверхностного наркоза, обусловленного выравниванием дыхания и движением глазных яблок;
- III стадия продолжается. Наступает легкий наркоз. Проявляется роговичный рефлекс, глазные яблоки перестают двигаться до начала пареза межреберных мышц;
- III стадия переходит в глубокий наркоз. Наблюдается расширение зрачков и полный парез межреберных мышц – слабость, напоминающая паралич;
- 4-й уровень III стадии — сверхглубокий наркоз. Обуславливается особенным дыханием, в следствие пареза диафрагмы;
- IV стадия. Стадия пробуждения.
Сегодня механизм применения наркоза отточен, практически до совершенства. Благодаря этому, ежедневно сотни тысяч людей получают своевременное операбельное лечение и возможность жить.
Photo by Mehmet Turgut Kirkgoz on Unsplash
Первая операция с применением анестезии прошла в Бостоне в 1846 году. В стенах Массачусетской больницы пациент с опухолью за считанные секунды провалился в сон. Процедура прошла так, что в наше время про нее бы сказали: «Как по учебнику». В то время учебных материалов по работе с наркозом не было. Поэтому операция, являвшаяся историческим событием, прошла так, что по ней можно было эти материалы создать. Как работает общий наркоз, запечатлел Роберт Хинкли в своей знаменитой картине «Первая операция под эфиром».
Анестезию начали широко применять. Миллионы жизней были спасены. Постепенно исследователи стали лучше понимать принципы работы наркоза. Вместе с тем они искали способы улучшить его эффективность. На рубеже XIX и XX веков, через 55 лет после первой операции под наркозом, немецкий фармаколог Ханс Хорст Мейер и британский биолог Чарльз Эрнест Овертон почти одновременно и независимо друг от друга пришли к выводу, что эффективность анестезии зависит от растворимости липидов.
Липиды или, по-простому, жиры составляют важную часть клеточных мембран — оболочек. Мембраны, регулируют «взаимоотношения» кирпичиков живых тканей с внешним миром и другими системами организма: впускают в клетку вещества, выпускают отходы и даже служат «воротами» для проникновения вирусов и бактерий. Но общий наркоз работает как бог сновидений, заставляя пациента, пусть и кратковременно, но терять сознание, что является своего рода проблемой. Как ее решить? «Если качество анестезии зависит от липидного обмена, не поискать ли нам ответ на границах клеток?», — подумали ученые.
Анестезия работает как бог сна Морфей, заставляя человека помимо ожидания, ещё и достаточно тяжело приходить в себя после проведённой операции.
Photo by Sharon McCutcheon on Unsplash
Почти сто лет ушло на поиск решения этой непростой задачки, пока в 1997 году не вышла статья профессора Лернера. В ней ученый описывал снотворный липид олеамид, который обнаружил, пока изучал биохимию сна. Механизм потери сознания Лернер связал с деятельностью найденного липида. Что же помешало исследователю дальше углубиться в тайны погружения в сон и провести параллель с тем как работает анестезия при воздействии на организм? Что, в принципе, в течение более 150 лет не давало ученым объяснить механизм потери сознания из-за анестезии?
Как ученые поняли, что происходит под наркозом
Гениальные умы прошлого не имели под рукой микроскопов с разрешением меньше, чем длина волны видимого света. Именно такие нужны, чтобы разглядеть биологические кластеры, участвующие в сложных нейронных процессах. Открытие анестезии — тот самый случай, когда сначала создали и успешно применили, а потом поняли, как это работает. Ученые из Научно-исследовательского института Скриппса (Scripps Research) поделились своей версией механизма наркоза, ответственного за временное «отключение» пациента из окружающей реальности. Статья опубликована в трудах Национальной академии наук США (PNAS).
Чтобы понять, как работает общий наркоз, авторы работы подготовили для клеток бассейн, наполненный хлороформом, и посмотрели, что произойдет. Воздействие анестезии привело к тому, что липидные кластеры на границах клеток сильно увеличились в размерах. «Разбухание» нарушило плотную «упаковку» кластеров, и они рассыпались на части, как шары в бильярде после первого удара. Среди «шаров» ученые обнаружили особый фермент — фосфолипазу. Фермент подсветили флуоресцентным веществом и отследили под микроскопом его перемещение.
Для того чтобы механизмы действия наркоза на организм пациента прошли максимально эффективно и без особого вреда, перед проведением операций, врачи калибруют и подготавливают к работе наркозный аппарат.
Wikimedia.org
Фосфолипаза возомнила себя тем самым первым «шаром», что разбил ее родной кластер, и отправилась на поиски собственной «жертвы». Исследователи заметили, что в качестве липидного кластера «для битья» фосфолипаза чаще всего выбирает тот, который содержит ионные каналы калия. Эти каналы высвобождают калий, приводящий к отключению нерва: так пропадает сигнал.
Вот он — механизм, который 175 лет оставался неизвестным науке! Оставалось лишь проверить, действительно ли он протекает в живых организмах. Естественно, людей к такому тестированию не допустили. Проверку того, как работает наркоз и что при этом происходит, решили доверить плодовым мушкам. Ученые искусственно снизили у них выработку фермента фосфолипазы — той самой, что любит разрушать чужие липидные кластеры. В результате, потребовалась двойная доза анестезии, чтобы усыпить крохотных любительниц подгнившей картофельной кожуры.
Авторы работы надеются, что их открытие поможет не только лучше понять, что происходит под наркозом с организмом, но и повысить эффективность и безопасность проведения операций. Также данное исследование сможет выявить новые подсказки в объяснении других сокровенных тайн мозга: как мы засыпаем, просыпаемся, что происходит при этом с клеточными мембранами, нейронами и самим мозгом.
Источник: polonsil.ru
Комментарии (0)
{related-news}
[/related-news]