实验动物的麻醉方法
日期:2022-11-11 编辑:实验动物中心 来源:江苏大学实验动物中心 访问量:

在动物处于正常的呼吸状态下,进入肺泡的麻醉气体可以和动脉血流维持一个动态的平衡,保证吸入动物都能进入相似的麻醉状态,减少动物组间的数据差异,增强实验结果的可重复性和实验数据的准确性。这一点对研究者来说是非常重要的。当然,吸入性*********也有短板:首先,吸入性麻醉需要特定的设备进行操作,无法使用鼻罩的大动物还需要气管插管,这对使用人员的操作技术提出了较高的要求;其次吸入性*********普遍具有挥发性强的特点,麻醉气体的泄露会对操作人员带来一定的职业安全隐患。

 

下面对常见的实验动物*********物进行介绍:

 

1.1   戊巴比妥钠(Sodium pentobarbital)

戊巴比妥钠属于巴比妥类*********,在《*********物和精神药物目录》中属于第二类精神药物,通常以注射液的形式进行销售。其优点包括:使用方便,可以肌内注射、腹腔注射(但其pH 值高,腹腔注射可引起疼痛) 或静脉注射;价格便宜;易于储存;麻醉起效快;麻醉持续时间较长。戊巴比妥钠在小鼠、大鼠、兔、 犬的代谢半衰期分别为 38、 100、 85 和 200 min。戊巴比妥钠的缺点也非常明显,包括:其属于法规管制药物,购买流程复杂;镇痛效果微弱, 手术结束后,需要额外使用镇痛药才能符合动物福利要求。

戊巴比妥钠是一种较为理想的安乐死药物,但是不推荐作为实验动物的全身性*********物。不可否认的是,戊巴比妥钠在实验动物研究中已有丰富的数据累积,因此在有充足的科学依据,且经过动物伦理委员会的审批,并有充足的兽医护理的前提下,仍可进行有条件的使用。

 

1.2   氯胺酮(Ketamine)

氯胺酮价格便宜,安全范围广,使用方便,在兽医临床上应用十分广泛。氯胺酮是非人灵长类、猫、猪短时麻醉的最佳选择之一,但对兔以及大鼠、小鼠的麻醉效果个体差异较大。与其他α-2 受体激动剂(美托嘧啶、赛拉嗪) 联合用药时,在犬、猫、猪、兔、啮齿类动物上均能达到理想的麻醉效果。使用氯胺酮时,需要配合阿托品或者格隆溴铵一起使用,以减少唾液的分泌。动物注射氯胺酮后会出现“分离麻醉”,即动物对周围环境出现了认知的错位,这主要是由于氯胺酮抑制了下丘脑的电生理信号传递,同时却能够刺激脑叶的活跃度。需要注意的是,与其他*********相比,动物被氯胺酮麻醉后,喉头反射和角膜反射依旧存在,或者只是一定程度的降低,这会对氯胺酮的使用量造成一定的误判。

氯胺酮具有良好的镇痛效果,且肌内注射的镇痛效果好于腹腔注射。但是氯胺酮溶液的pH 值较低, 10% 的氯胺酮注射液pH 值在3.5 左右,这容易刺激注射部位的肌肉,导致局部肌肉损伤 (在小动物身上尤其明显)。氯胺酮不易与血浆蛋白结合,进入机体后处于游离状态,能够快速分布到血流丰富的器官中,如大脑、肺脏。同时氯胺酮脂溶性高,很容易穿透血脑屏障,因此脑内的氯胺酮浓度比较高。

氯胺酮主要代谢产物为去甲氯胺酮,呈水溶性, 主要通过肾脏排出,因此减少肾脏的尿量分泌能够减缓氯胺酮的排出,延长氯胺酮的麻醉时间。氯胺酮可以通过兴奋交感神经来促进心肌的收缩力,增强心搏输出量,这对于处于麻醉的动物尤其重要。在使用氯胺酮麻醉灵长类动物时,对心率几乎没有影响。氯胺酮对呼吸的影响与剂量之间有相关性,但影响也非常小。

 

1.3   舒泰-50(Zoletil 50)

舒 泰 -50 又 称 替 拉 唑(Telazol),是 左 拉 西 泮(Zolazepam)和替来他明(Tiletamine)质量比1∶1 的混合物,通常能提供30 min 左右的外科麻醉时间。目前,舒泰-50 在国内为非管制药物。为增强药效,降低不良反应,舒泰-50 常和赛拉嗪或者美托嘧啶联合用药。

舒泰-50 中起到麻醉主导作用的是替来他明,作为N-甲基-D-天门冬氨酸 (N-Methyl-D-aspartic acid, NMDA) 受体抑制剂,在低剂量下对大鼠、小鼠有兴奋作用,高剂量下有一定的麻醉效果,但是对兔和豚鼠的麻醉效果不佳。舒泰-50 在猫、犬、猴、大鼠体内的半衰期分别是 2~4 h、1.2 h、1~1.5 h 和 30~ 40 min。低剂量舒泰-50 对多数动物的血液生化指标没有影响,但是大剂量肌内注射可以引起兔体内尿素氮和肌酐水平上升[16]。

 

1.4   阿佛丁(Avertin)

阿佛丁的有效成分为三溴乙醇 (Tribromoethanol, TBE),是质量分数为66.7% 的叔戊醇溶液。目前,阿佛丁是非管制药物,使用方便,麻醉时间短,麻醉起效快,在大鼠、小鼠的胚胎移植过程中应用广泛。

 阿佛丁在溶液配制后的放置过程中会产生毒性, pH 下降,生成代谢产物。动物注射阿佛丁后胃部和小肠的液体分泌会增加,有些动物还会出现肠梗阻现象, 这可能是导致动物死亡的主要原因。阿佛丁对动物的呼吸和心脏功能均有抑制作用,且安全范围窄。由于阿佛丁溶液的不稳定性,且不同动物个体对阿佛丁的敏感性差异很大,雌性动物敏感性高于雄性动物, 因此在使用过程中建议现配现用,尽量避免长时间的保存。

鉴于阿佛丁会引起动物的注射部位出现炎症或者腹膜炎,会给动物造成比较严重的痛苦,因此建议只在终点麻醉时使用,或者经过动物伦理委员会审核并有充足的兽医护理情况下,只在少数短时麻醉时使用。

 

1.5   丙泊酚(Propofol)

丙泊酚作为临床上常用的一种全身性*********,通常以静脉注射方式用药,麻醉起效快,麻醉效果确切。丙泊酚的体内清除率非常快,在犬、大鼠和猪体内大约为 50~80 mL·min-1·kg-1, 在兔体内更快,达到340 mL·min-1·kg-1。在8 周龄的SD 大鼠体内,活性丙泊酚的有效时间约 5.3 min,在新西兰白兔体内只有2.1 min, 这表明丙泊酚对兔的麻醉效果要比其他种属差。

大鼠注射丙泊酚后会出现剂量相关性的血压下降, 但是心脏输出量和肾脏血量均没有明显变化。因此在心血管疾病研究时,需要避免使用丙泊酚。另外丙泊酚并不能很好地穿透胎盘屏障,羊静脉注射丙泊酚后,母体浓度是胎儿的 3 倍,注射 1 h 后,可以达到6~9 倍的浓度差。同样胎儿的代谢清除时间也会超过母体,因此在动物剖宫产时不建议使用丙泊酚进行麻醉]。使用丙泊酚 (尤其是高剂量) 后,小鼠、兔、猫和猪有可能会出现呼吸暂停,因此在使用丙泊酚时需要重点关注动物的呼吸监护情况。

 

1.6   水合氯醛(Chloral hydrate)

水合氯醛在体内会经过肝脏乙醇脱氢酶的代谢, 形成三氯乙醇(Trichloro-ethanol),该代谢产物是水合氯醛的活性物质,同时也是一种强致癌物[23]。水合氯醛的镇痛效果非常微弱。在低剂量时,水合氯醛对心血管的影响较小,但是在麻醉剂量下对心脏和呼吸系统的抑制非常严重。

水合氯醛溶液对黏膜和肌肉组织的刺激性很大, 肌内注射或者腹腔注射会造成较为严重的炎症或坏死。水合氯醛大剂量使用时会引起溶血或者出现血尿,重复给药会引起肝脏和肾脏的严重损伤。而且这种对动物机体的损伤没有种属差异。目前,兽医临床和实验动物行业已不再推荐使用水合氯醛进行动物麻醉。但是由于水合氯醛对一些受体刺激较小,在某些特殊的药理学实验中还可能被用到;如果使用水合氯醛,则必须经过动物伦理委员会的审批,且有相应的减少动物痛苦的兽医护理措施。

 

1.7   乌拉坦(Urethane)

乌拉坦的化学成分为氨基甲酸乙酯 (Ethyl carbamate),易溶于水、乙醇和脂类。乌拉坦常用于神经学研究,因为其对神经传递的影响较小,且一次注射后可以维持较长时间的稳定麻醉 (6~10 h)。乌拉坦麻醉过程中对心肺系统的影响也很小。但是与水合氯醛相似,乌拉坦也是强致癌物质。因此,出于职业卫生的考虑,称量乌拉坦粉末时需要佩戴防护口罩和手套,且要在通风柜内进行配制。

乌拉坦对动物的血压和血糖都有影响。雌性Wistar 大鼠腹腔注射1.2 g/kg 乌拉坦,可使平均血压降至95 mmHg,并持续1 h。禁食后的大鼠注射1.25 g/kg 乌拉坦1 h 后,血糖值可由58 mg/dL (1 mg/dL=0.055 5 mmol/L) 升高到 168 mg/dL。另外,注射乌拉坦有肠系膜毛细血管毒性,会造成腹腔积液,并继发肾脏的损伤。另有研究表明,乌拉坦的麻醉效果是通过直接改变神经细胞膜的兴奋性,而不是通过干扰神经信号传递,这会造成神经细胞的损伤。因此在使用乌拉坦之前要考虑是否有其他可替代的*********,不建议在存活手术中使用乌拉坦。

 

1.8   美托嘧啶(Medetomidine)和赛拉嗪(Xylazine)

美托嘧啶存在两种异构体:右旋美托嘧啶和左旋美托嘧啶。只有右旋美托嘧啶有生物活性,具有麻醉效果。大鼠皮下注射美托嘧啶吸收迅速,血浆浓度在10 min 内可以达到峰值;在大脑内约15~20 min 达到峰值,浓度是血浆中的5 倍。美托嘧啶代谢清除时间约为1.6 h,对大鼠可以产生良好的麻醉效果,但是对小鼠和兔的效果不明显。

赛拉嗪作为一种α-2 受体激动剂,很少单独使用, 通常会与其他*********联合使用起到麻醉和镇痛的效果。赛拉嗪对小鼠的麻醉效果很差,且其镇痛效果在不同品系间的差异也很大。猪对于绝大多数α-2 受体激动剂不敏感,使用任何试验剂量的赛拉嗪都不会对猪产生足够的镇静或镇痛效果。由于赛拉嗪能够抑制胰岛素的分泌,动物注射赛拉嗪会引起高血糖。

这两种药物通常会和氯胺酮或者舒泰-50 分别进行联合用药,以弥补单一药物的缺点,将麻醉效果最优化。

 

1.9   异氟烷(Isoflurane)

脑部手术使用异氟烷可能是最佳的选择。由于异氟烷能够扩张外周血管,但是对心肌的收缩性抑制作用并不明显,所以当使用异氟烷麻醉时,动物的动脉血压能够降低,但颅内压力没有明显改变。异氟烷对心脏局部缺血性坏死有一定的保护作用,例如冠状动脉阻塞小鼠模型使用异氟烷麻醉时,能使阻塞区域变小。异氟烷分子非常稳定,在体内只有约0.2% 的摄入量发生代谢,这能极大减少肝脏和肾脏的损伤。在为期12 d 的重复实验中,结果表明异氟烷的麻醉效果非常一致。异氟烷对于妊娠或者新生大鼠、小鼠幼崽是安全的,是胚胎移植过程中推荐使用的麻醉剂,同样也是剪尾采样和剪脚趾采样操作时推荐的麻醉剂。

 

1.10 乙醚(Ether)

乙醚是非常古老的气体麻醉剂,在现代非可燃性的高效气体麻醉剂出现之前应用广泛。

目前,乙醚已不推荐使用,其中一个重要原因是, 当空气中乙醚浓度超过1.8% 后极易发生爆燃。在动物麻醉以及苏醒过程中,甚至动物被安乐死后,从动物体内散发出的乙醚很容易达到爆燃的临界值。除了容易爆燃外,乙醚对呼吸道有很强的刺激性,会促使呼吸道分泌物增加。

与其他气体相比,乙醚麻醉起效浓度比较高。使用乙醚麻醉时,多数动物的最小肺泡浓度 (minimum alveolar concentration,MAC) 为 1.9%,且由于其具有较高的血气分布系数,需要较长时间才能从各个器官中排出,所以动物出现过量麻醉后,抢救困难。

 

文章来源:卢晓,于灵芝,周聪颖,李如颖,陈文君,江善祥.常用实验动物全身性*********物的使用[J].实验动物与比较医学,2022,42(01):18-25.

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