恒河猴脊髓半断模型行脑和脊髓fMRI检查麻醉方案的实验研究

田肇隆，王小华，许亚超，李晓光，饶家声 ，赵 璨

(1.首都医科大学宣武医院麻醉科，北京 100053;2.北京航空航天大学，北京 100191)

恒河猴在器官代谢功能、体格特点及基因遗传水平最接近人类，成为近年来各种药物，疾病的病理生理机制研究的重要模型。功能核磁共振能够反应人体大脑及脊髓功能的变化，也成为近年来影像学及神经医学发展的热点。功能核磁的检查不同与其他的影像学检查，对动物的制动要求很高，但由于核磁对磁性物质的特殊要求，无法在操作的过程中给予动物呼吸支持及额外的监测，如何达到合适的麻醉深度并同时不影响动物的循环和呼吸是亟待解决的问题。我们研究小组通过建立半断脑和脊髓恒河猴模型，对44例半断模型脑和脊髓恒河猴实施fMRI期间最佳的麻醉实施方法、麻醉维持过程进行探讨，并对最终的麻醉效果进行评价。

1 材料与方法

1.1 麻醉药品

丙泊酚(10 mL/100 mg批号320040 Astra Zeneca UK Limited.UK);氯胺酮(批号 111207 2 mL:0.1 g古药 中国)。

1.2 实验动物及模型建立

采用军事医学科学院试验用恒河猴7只(实验动物合格证编号:SCXK-军2007-004)，均为雌性，体重4～7 kg，分别于正常状态下、脊髓T9-10半离断术后2周、1个月、2个月、3个月、6个月和 12个月进行FMRI和DTI，扫描过程中行冷刺激和疼痛刺激等。

1.3 麻醉方法

实验猴先实施基础麻醉:肌肉注射氯胺酮10 mg/kg，待猴入睡后送往实验地点，首先完成静脉穿刺建立持续静脉输液通道。采用9号套管针(贝朗公司)，输液器(北京伏尔特技术有限公司)连接三通，分别连接丙泊酚(10 mL/100 mg批号320040 AstraZeneca UK Limited.UK)200 mg/100 mL 0.9%NS和氯胺酮(批号111207 2 mL:0.1 g古药 中国)100 mg/20 mL，丙泊酚持续静脉滴注调整速度至0.3 mg/kg/min(约 3滴/kg/min)，氯胺酮 1 mg/30 min。麻醉完成后将恒河猴俯卧位于特制的动物实验架上，将猴的上门齿置于特制牙托上固定，以保持呼吸道通畅。进入fMRI室中，将恒河猴置于fMRI工作台上，再次调整以确定麻醉药滴注速度，测量各项监测指标。于fMRI开始前，静脉追加氯胺酮1 mg/(kg·bw)加深麻醉，首先进行头部结构扫描以及四肢冷刺激、疼痛刺激。头部扫描完成后更换线圈，改恒河猴为仰卧位，进行脊髓扫描(DTI)，再次调整确认麻醉药滴注速度，开始扫描至实验结束。整个操作期间测量并记录各时项监测指标，并根据动物的反应调整追加氯胺酮1 mg/(kg·bw)，加深麻醉。

1.4 麻醉监测指标

采用基础麻醉+持续静脉麻醉。并于麻醉开始前、麻醉诱导后、上实验架后、进入 fMRI室后、扫描前分别测量恒河猴的心率、呼吸频率、角膜反射、瞳孔对光反应等、生命体征变化(HR、RR)、麻醉深度变化(睫毛反射、瞳孔大小和对光反应程度)。

1.5 数据统计

2 结果

在整个实验过程中，实验动物安静、无体动、监测HR、RR、药物输注速度等均在正常范围内，监测数据见表1及表2。实验操作流程见1.3。其中一只因静脉穿刺针意外漏出致使麻醉药输注到皮下发生动物体动，重新静脉穿刺后顺利完成实验，全部恒河猴均在实验结束停药后30分钟内清醒安全返回动物房，无一例发生麻醉意外。

3 讨论

恒河猴是灵长目动物，生理学上和人类最为接近。对于模拟人类进行脑功能、血液循环、呼吸生理、内分泌、生殖生理等多方面的研究，是最为理想的实验动物［1］。小动物麻醉一般以腹腔注射、肌肉注射、单次用药为主，而较大的动物如实验时间较长，为保证实验的顺利进行，则需多次注射才能维持一定的麻醉深度［2］。本实验研究，对恒河猴进行脑和脊髓的功能磁共振过程历时约3 h，整个实验过程中要求恒河猴始终保持安静、无体动、否则直接影响功能磁共振成像的质量，同时实验过程中要保持呼吸道通畅。呼吸抑制、循环抑制、躁动等意外情况甚至会危及恒河猴的生命使整个实验受到影响并造成巨大浪费;此外，本实验中核磁共振对磁性设备的特殊要求，使得操作环境缺乏相应的监测设备、通气设备及抢救设备，使恒河猴围麻醉期的管理更为棘手。

为保证实验的顺利进行，我们根据文献报道，确定最佳的麻醉方案及麻醉给药剂量。在众多麻醉药物研究结果中，包括速眠新、氯胺酮、丙泊酚、利多卡因、异氟烷等［1，4，5］，我们选择氯胺酮和丙泊酚。首先，丙泊酚是目前临床上广泛使用、短效的静脉麻醉药，能够降低恶心呕吐，同时具有镇静镇痛作用，且目前尚未见用于猴麻醉的相关报道。在大型动物研究中，丙泊酚也只有用于小型猪麻醉的报道［6］。氯胺酮作用机制主要是选择性的抑制丘脑的内侧核，阻滞脊髓至网状结构的上行传导，兴奋边缘系统，并对中枢神经和脊髓中的阿片受体有亲和力。氯胺酮镇痛作用强、诱导迅速、苏醒期短、对呼吸影响轻微，对血管具有显著兴奋作用［7］。氯胺酮在单独使用麻醉猕猴时使用剂量为10 mg/(kg·bw)，而猕猴在从注药到苏醒的整个麻醉时间才达到35～45 min。若要达到外科麻醉的深度，氯胺酮的剂量要达 20 ～40 mg/(kg·bw)［8］。本实验小组针对本实验的实验方案进行了预实验，选择了实验兔3只(4～5 kg)，恒河猴1只5.3 kg，分别测试麻醉方法、用药剂量、监测动物的生命体征变化(HR、RR)、睫毛反射、瞳孔大小和对光反应程度，以及麻醉药对动物体感诱发电位的影响。最终确定了fMRI实验的麻醉用药方案:基础麻醉+静脉持续滴注丙泊酚间断配合氯胺酮加深麻醉，此种麻醉方法既可以维持麻醉深度又可以避免单次用药后动物过早苏醒影响实验的继续进行，并且在平稳的麻醉状态下动物不容易出现麻醉过浅而导致的体动，也不容易出现麻醉过深而产生的呼吸抑制而导致动物出现麻醉意外。

表1 7组恒河猴不同时相心率变化(次/分钟)(±s)Tab.1 The heart rate changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

表1 7组恒河猴不同时相心率变化(次/分钟)(±s)Tab.1 The heart rate changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

注:＊＊表示差异极显著性，*表示差异显著性。Note:＊＊Very significant difference ，*Significant difference.

动物组号(animal number)诱导后即刻(induction phase)诱导后10 min(10 min after induction)MRI(结构像)(structure phase of MRI)fMRI期(fMRI phase)DTI期(DTI phase)R1 120±31 112±8 115±10 132±3 97±5 R2 133±28 120±22 135±13 111±17 105±4 R3 136±21 134±24 121±8 108±11 100±8 R4 142±12 108±15 123±23 103±18 98±12 R5 132±20 132±15 114±16 111±10 90±8 R6 144±47 129±18 114±7 116±8 97±15 R7 122±22 126±17 124±18 121±20 110±14

表2 7组恒河猴不同时相呼吸变化(次/分钟)(±s)Tab.2 The breathing changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

表2 7组恒河猴不同时相呼吸变化(次/分钟)(±s)Tab.2 The breathing changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

注:＊＊表示差异极显著性，*表示差异显著性。Note:＊＊Very significant difference ，*Significant difference.

动物组号(animal number)诱导后即刻(induction phase)诱导后10 min(10 min after induction)MRI(结构像)(structure phase of MRI)fMRI期(fMRI phase)DTI期(DTI phase)R1 18±9 23±2 22±1 15±6 15±1 R2 18±9 23±8 22±2 14±3 12±4 R3 18±4 21±6 21±3 14±2 16±2 R4 18±7 19±5 19±8 20±3 21±2 R5 16±8 17±10 17±7 17±5 18±3 R6 18±6 20±9 20±7 14±7 16±5 R7 18±4 20±2 20±2 20±8 19±3

本研究中进行44次实验，无一例发生意外，说明基础麻醉 +持续静脉麻醉(氯胺酮 +丙泊酚)的麻醉方法是一种安全、简便、易行的对恒河猴的麻醉方法，为以后类似动物实验中动物的麻醉提供了一种可以借鉴和采用的麻醉方法。

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