婴幼儿的临床医疗中常需要使用全麻药，其安全性及对脑的发育和长期认知功能是否有不良影响，一直是患方和医者关注的问题。大量动物实验显示，异氟醚、七氟醚、氯胺酮、丙泊酚等都会引起发育期神经元的凋亡。而临床研究显示婴幼儿期全麻药暴露可以导致患儿神经、认知等方面的严重不良后果。这种全麻药暴露引起的发育中的神经元广泛凋亡及成年后神经认知功能的损害被称为全麻药的发育期神经毒性。

目前全麻药发育期神经毒性机制仍存在争议，本文拟从分子生化机制和形态学机制两方面对近年全麻药发育期神经毒性的机制进展做一综述，旨在为婴幼儿麻醉提供理论依据和参考。

全麻药发育期神经毒性的分子及生化机制研究

N-甲基-D-天门冬氨酸受体和γ-氨基丁酸受体在发育期神经毒性的作用 目前认为N-甲基-D-天门冬氨酸(Nmethyl-D-aspartate，NMDA)谷氨酸受体和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)受体都参与了麻醉诱导，其中GABAA 受体更是大多全麻药物麻醉诱导作用机制中的一个关键受体。并且NMDA 受体与GABA 受体可分别调节兴奋性信号和传递抑制性信号。过去研究显示氯胺酮作为NMDA 受体拮抗剂可引起发育期大脑代偿反应，提高NMDA 受体亚单位1(NR1)表达并增加谷氨酸水平，最终产生兴奋毒性。而异氟醚也会提高发育期神经元后皮质谷氨酸的水平。

同时很多学者认为NMDA受体拮抗剂可以引发成年大鼠大脑广泛的神经元凋亡，并进一步发现NMDA 受体拮抗剂可能通过抑制磷脂酰肌醇-3 激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide-3 kinase/Akt，P13K/Akt)和胞外信号调节激酶(extracellular signalregulated kinase，ERK)信号通路，从而引起发育期大鼠神经元凋亡，而NMDA 受体激活可扭转这一影响。因此，以上研究提示NMDA 受体的抑制是发育期麻醉引起神经元凋亡的机制之一。

GABA是成年大脑主要的抑制性神经递质，然而在新生儿的大脑中它可以引起未成熟的神经元兴奋。体外研究显示异氟醚通过GABA 激活海马神经元电压依赖的钙离子通道(VDCCs)增加钙离子内流，进而刺激胞内钙储备释放，最终导致胞内钙离子增加，从而产生兴奋毒性。因此，GABAA 受体激活可引起发育期过度去极化导致钙浓度增高，产生兴奋毒性，导致神经元变性。

最近Qiu等研究显示GABAA 受体特异拮抗剂荷包牡丹碱可改善发育期七氟醚引起的凋亡，因而GABAA 受体的抑制可能是一个有效的靶点。

氧化应激和线粒体损害

发育期的线粒体对麻醉异常脆弱，并且可能是麻醉引起发育期神经元退化的早期重要靶点。全麻药可引起发育期大脑氧化应激及线粒体损害。体外实验中2%异氟醚暴露6 h 会增加线粒体内氧自由基[7]。而这与全麻药暴露时间和暴露时期有关，另一项体外实验显示2%异氟醚暴露30 min 以上才会引起氧自由基增多。进一步研究显示，早期或长期全麻药暴露会造成发育期神经元对线粒体内氧自由基累积的易感性增加，并通过直接接触或脂质过氧化作用造成线粒体膜电位的去极化，引起形态学改变和DNA 损伤，最终导致细胞凋亡。

另外，全麻可对线粒体产生持久损害，包括使线粒体肿大，破坏其结构完整性，增加复合体IV的活性，从而影响了正常发育和突触功能。研究显示全麻亦可引起线粒体融合与分裂失衡，干扰线粒体的形态发生并导致随后的神经元变性。而线粒体形态发生受损也伴随自噬活动增加、线粒体密度减少以及对抑制性突触神经传递的持久干扰。其中电子传递链复合体IV 功能紊乱会增加氧自由基的产生，从而产生细胞损伤。动物实验中，具有清除氧自由基作用的EUK-134 可以有效减少发育期麻醉引起的神经元变性，并且EUK-134 和线粒体保护剂可以改善发育期全麻药暴露引起的认知功能障碍。这些研究显示线粒体损伤及氧自由基增多是全麻药发育期神经毒性的重要因素。而及时的线粒体保护，保证线粒体完整，氧自由基的清除，并阻止麻醉引起的脂质过氧化，是全麻药发育期神经毒性的潜在治疗策略。

钙稳态失衡

钙离子在维护和稳定细胞骨架成分和突触形成以及神经递质产生中起着重要作用，钙稳态失衡会引起神经元变性。氯胺酮引起的神经元凋亡增多可能涉及NMDA受体亚基代偿性的上调以及随后的谷氨酸能系统过度激活，而谷氨酸释放增加会导致神经元胞内钙离子增加而造成兴奋毒性。研究显示吸入全麻药会通过增加膜流动性、抑制多种电压门控钙通道电流、引起内质网钙离子的大量释放而激活钙离子ATP 酶，从而增加胞内和线粒体钙离子，最终导致神经元的凋亡。

此外，发育期麻醉也可通过GABAA受体激活使膜电位去极化，激活海马神经元电压依赖的钙离子通道(VDCCs)增加钙内流，而最终导致未成熟海马锥体神经元中天冬氨酸-半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)水平提高以及神经元变性。另外，异氟醚也会通过激活三磷酸肌醇(IP3)增加内质网钙离子的释放，而使胞内钙增加。以上显示全麻药引起的钙失衡是发育期全麻药神经毒性的一个离子机制。

神经炎症

炎症是各种疾患中重要的因素。近期研究显示炎症可能在麻醉引起的神经退行性变及随之的认知功能障碍中起着重要作用。有学者发现异氟醚可以引起成年动物肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白介素-6(interleukin-6，IL-6)、白介素1β(interleukin-1，IL-1β)等促炎因子上调。Shen 等研究显示出生第6 天小鼠3%七氟醚暴露会引起脑组织中促炎因子和钙结合蛋白(calcium-binding proteins，Iba1)阳性神经元的增加。有文献显示异氟醚可引起大鼠幼崽皮质促炎因子IL-1β的表达增加。另外，异氟醚可引起核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)激活，而这发生在小胶质细胞却并不发生在神经元，可以推测异氟醚可能特异地作用于小胶质细胞从而引发神经炎症。

有研究者认为手术也能引起TNF-α大量释放而引发神经炎症。目前关于发育期麻醉引起神经炎症的研究还不多，还不确定神经炎症是麻醉和手术共同引起，还是各自单独引起，而神经炎症与全麻药引起的认知功能障碍的相关性也仍需进一步探究。

其他

Tau蛋白磷酸化及突触后密度蛋白-95(postsynapticdensity protein 95，psd-95)的水平在七氟醚引起的发育期神经毒性中占据重要位置，幼年小鼠多次暴露于七氟醚会引起海马Tau 蛋白磷酸化。研究显示3%七氟醚连续3 d每天2 h 麻醉引起海马糖原合成酶激酶3β(glycogensynthase kinase-3β，GSK-3β)激活，引起tau 蛋白磷酸化，提高炎症因子(IL-6)的水平，降低海马psd-95 的水平，导致幼年WT 小鼠的认知功能障碍。在Tau 蛋白敲除的幼年小鼠中，七氟醚麻醉不会引起海马IL-6 水平的升高和psd-95 水平降低，也不会引起认知功能障碍。并且无论在体实验或离体实验中，七氟醚都会降低psd-95 的水平。并进一步发现七氟醚很可能通过降低psd-95 水平而引发发育期的神经毒性及神经行为学缺陷，而美金刚(memantine)可以通过缓解发育期七氟醚暴露引起的psd-95 和海马钙结合蛋白水平降低及认知功能障碍。这些发现将促进更多潜在机制的探究，并寻找发育期大脑全麻药神经毒性的干预靶点。

全麻药发育期神经毒性的病理生理机制研究

神经元发生

全麻药不仅引起神经元凋亡而且干扰新神经元的产生。小鼠及灵长类动物海马齿状回的多数神经元在发育早期产生，恰是新生儿全麻药神经毒性的易损期。发育早期接触全麻药可导致放射性迷宫和Morris水迷宫等依赖海马齿状回的测试表现变差及齿状回神经元增殖持续减少。另外，研究显示丙泊酚和吸入麻醉药早期暴露都会干扰神经元发生。总之，全麻药可能通过影响发育早期神经元发生来干扰大脑回路形成而影响神经发育。

神经突的生长和导向

发育期大脑中的轴突和树突必须依据固有的模式相互生长连接，建立各脑区合适的连接模式，而最终形成各功能区。这个过程不仅依赖于神经突的起始、分化和生长，还依赖于神经突导向系统。而全麻药可能通过抑制轴突和树突的生长、干扰轴突导向或使轴突和树突退化来干扰突触连接的建立。研究证实吸入全麻药可能抑制树突棘中的各种依赖肌动蛋白的运动形式，并伴随着神经突的丧失。其实绝大多数全麻药都可通过作用于GABAA受体而影响轴突导向。Mintz 等进一步研究显示异氟醚和丙泊酚可通过影响轴突生长和轴突特化来延迟神经元极化。由于引导轴突建立联系的细胞因子只是短暂出现，这种延迟可能会导致大脑回路形成的失败。因此，全麻药暴露很可能会干扰发育期轴突和树突生长和导向的关键进程，但仍然需要探究这些影响是否会转变为大脑回路的缺失，进而影响认知功能。

突触形成和维持

突触是神经细胞之间进行信息交流的重要结构基础，全麻药也会通过影响发育期突触的形成和维持来干扰大脑发育。Lunardi等研究显示出生后第7天暴露于全麻药的大鼠于第21 天海马下托区突触的缺失，兴奋性突触和抑制性突触丢失的数目相同。也有研究者证实在突触发育期暴露于全麻药后大鼠树突棘密度的增加。不过最近的研究显示新生两周大鼠丙泊酚暴露可致树突棘丢失，而新生两到四周大鼠暴露于丙泊酚后树突棘会增加，并且突触数量的改变会持续到成年。因此，可以推断全麻药通过影响突触发生和维持而持续干扰脑回路的形成，不过对认知功能的影响还不清楚。

神经胶质细胞

全麻药也会通过影响非神经元细胞来干扰大脑发育。少突胶质细胞是包绕轴突、形成绝缘髓鞘结构、协助神经电信号跳跃式高效传递的重要胶质细胞。Brambrink等研究显示异氟醚可引起发育期灵长类动物少突胶质细胞凋亡，会影响大脑功能。星型胶质细胞是支持和促进神经元和突触形成增长的神经胶质细胞。学者发现星型胶质细胞与神经元共培养时异氟醚暴露会使脑源性神经营养因子释放减少，导致轴突生长减少30%。Culley等证明了全麻药可延迟星型胶质细胞的成熟并破坏其细胞骨架，这导致了星型胶质细胞功能紊乱。关于全麻药对神经胶质细胞影响的研究还不多，仍需进一步探究。

小结

综上所述，全麻药引起的发育期神经毒性的机制研究虽然取得了很多成果，但是由于发育期的特殊性、全麻药药理作用的不够明确、研究方法的局限性，目前的研究仍存在许多问题和争议。鉴于小儿手术的日益增多，全麻药物发育期神经毒性机制的研究仍将继续。