Mechanismus účinku anestezie Michal Horáček KARIM 2. LF UK a FN v Motole Praha
7.10.2016
Konflikt zájmů
2
EEG
EEG
Anestetika mozek nevypínají. Jak tedy působí? Co je anestezie?
9
Jak anestetika působí? Co je anestezie?
Boston, MGH, 16.10.1846
170 let! Praha, 7.10.2016
10
Co je anestezie? Stále nevíme!
Stále nevíme! 170 let! 11
Anestezie je… ani definici nemáme! • největší dar věnovaný lékařskému umění S. B. Nuland: Lékařství v průběhu staletí, Knižní klub, Praha 2000
• stav umožňující snést chirurgický výkon bez trvalého nepříznivého působení na pacienta (= změna chování) R. Larsen: Anestezie, Grada, Praha 2004
• reverzibilní, léky navozený stav charakterizovaný bezvědomím, amnezií, analgezií a nehybností a současně stabilitou autonomního, oběhového, dýchacího a termoregulačního systému, tj. farmakologicky navozené kóma = „otrava“ E. N. Brown et al.: General Anesthesia, Sleep, and Coma. NEJM 2010; 363:2638-2650 12
Celková anestezie = změna chování v důsledku otravy: bezvědomí
nepřítomnost reakce na nocicepci neuronové sítě
buněčná úroveň: neurony a glie molekulární úroveň (GABA, NMDA, K+ kanály aj.)
celkové anestetikum
13
Celková anestetika • • • • • • • • •
xenon N2O alkany étery barbituráty steroidy eugenoly halucinogeny analoga neurotransmiterů • benzodiazepiny • ostatní 14
Jak anestetika fungují?
(na 1/3 synapsí)
posílení inhibice
útlum excitace
snížení „firingu“ neuronů a/nebo vznik oscilací 15
GABA-A receptor • α1 sedace, antikonvulzivní aktivita anterográdní amnézie • α2 anxiolýza • α3 svalová relaxace • α5 paměť a učení tolerance k benzodiazepinům • β2 sedativní účinek • β3 anestetický účinek Weir CJ: The molecular mechanisms of general anaesthesia: dissecting the GABAA receptor. Continuing Education in Anaesthesia, Critical Care & Pain 2006;6(2):49-53 16
Jak anestetika fungují? • změna dráždivosti neuronů • ovlivnění synaptického přenosu – presynapticky: snížení uvolňování transmiterů – postsynapticky: vliv na účinek transmiterů (dráždivost)
• extrasynapticky (např. GABA-A receptory) přelití („spillover“) GABA ze synapsí → tonická inhibice Hashemi M: Anesthetic action on extra-synaptic receptors: effects in neural population models of EEG activity. Front Syst Neurosci. 2014 Dec 10;8:232. 17
Jak anestetika fungují?
18
Vědomí Prof. G. Tononi
„co nás opouští každou noc, když upadneme do bezesného spánku, a vrací se příští ráno, když se probudíme“ Tononi G.: An information integration theory of consciousness. BMC Neurosci 2004;5:42 19
Vědomí = „bdím a jsem si vědom“ (MUDr. Milan Morávek, 1923-1980)
• bdělost (vigilita, arousal) ARAS (vzestupný retikulární aktivační systém) rostrální tegmentum mesencefala, thalamus, mozková kůra
• obsah (lucidita, awareness) – vědomí sebe sama (vnitřní) (vnitřní řeč, představy, myšlenky, emoce) – vědomí vnějšího prostředí 20
Dvě složky vědomí – dvě sítě
Vědomí sebe
• default-mode network (DMN): myšlení zaměřené dovnitř, gyrus cinguli posterior jako „seed region“ • executive-control network (ECN): vědomí okolí, dorzální laterální prefrontální kůra vpravo jako „seed region“
Steven Laureys: Eyes open, brain shut. Scientific American 2007
Vědomí okolí
21
Mozek jako počítač • bdělost (arousal, vigilita): – ARAS (ascendentní retikulární aktivační systém) + nespecifická thalamokortikální projekce
• obsah (awareness, lucidita): – specifická thalamokortikální projekce – zpracování vzruchů v kůře • feed-forward ze senzorických do asociačních oblastí • feed-back z frontálních do P., T. a O. laloků = vědomí 22
Bezvědomí (unconsciousness)
= nepřítomnost vigility a lucidity = nepřítomnost pohybové reakce na slovní výzvu a/nebo na bolestivý podnět = nereagování = unresponsiveness! 23
Nereagování = unresponsiveness = nepřítomnost pohybové reakce na slovní výzvu a/nebo na bolestivý podnět
• nevnímá, proto nereaguje • vnímá, ale neuvědomuje si („information received, not perceived“ Hudetz) • vnímá, ale věnuje pozornost něčemu jinému • vnímá, ale nechce reagovat (motivace) • vnímá, ale nemůže, není schopen reagovat (locked-in sy, relaxace) • vnímá, ale zapomene reagovat (amnezie)
• nereagování může být spojeno s vědomým zážitkem! 24
Celková anestezie = unresponsiveness Celková anestezie je léky navozený, reverzibilní stav snížené schopnosti reagovat. Zalucki O, van Swinderen B. : What is unconsciousness in a fly or a worm? A review of general anesthesia in different animal models. Conscious Cogn. 2016 Aug;44:72-88
Cerebral Metabolic Rate of Glucose
Vědomí není globální funkcí mozku, nýbrž důsledkem frontoparietální konektivity, centrem hl. precuneus, gyrus cinguli posterior
PET
Laureys S et al.: Brain function in coma, vegetative state, and related disorders. Lancet Neurol. 2004 Sep;3(9):537-46
26
Vědomí není globální funkcí mozku, nýbrž důsledkem frontoparietální konektivity, centrem hl. precuneus, gyrus cinguli posterior
Laureys S et al.: Brain function in coma, vegetative state, and related disorders. Lancet Neurol. 2004 Sep;3(9):537-46 27
Planum temporale
Talairachovy souřadnice
Heschlovy závity
Primární a asociační sluchová kůra v anestezii stále reaguje na sluchové podněty!
ticho x všechny zvuky (slova, vokální zvuky, nevokální zvuky) Plourde G et al.: Cortical Processing of Complex Auditory Stimuli during Alterations of Consciousness with the General Anesthetic Propofol. Anesthesiology 2006;104(3):448-57 28
Hypnotický účinek anestetik 1. thalamus 2. mozková kůra
Top-down, nebo bottom-up? Prof. G. Tononi
– porucha integrace vzruchů → snížení informace
Alkire MT, Hudetz AG, Tononi G: Consciousness and Anesthesia. Science. 2008 Nov 7; 322(5903): 876–880.
Úbytek zpětné komunikace.
„Každé anestetikum má specifické spektrum účinků.“ B. Antkowiak
Naturwissenschaften 2001; 88: 201-13
Alkire MT: Science 322, 876 (2008)
30
„Lze skutečně jedno anestetikum nahradit jiným?!“ B. Antkowiak
Naturwissenschaften 2001; 88: 201-13
Alkire MT: Science 322, 876 (2008) 31
Hertz
Anestezie a EEG
26-80 13-25 9-12 5-8 <4
• obecně: amplituda vln se zvětšuje, frekvence klesá • každé anestetikum má charakteristický EEG vzor Hagihira S.: Changes in the electroencephalogram during anaesthesia and their physiological basis. Br J Anaesth. 2015 Jul;115 Suppl 1:i27-i31 32
http://purdonlab.mgh.harvard.edu/cme/
Power
Komprimované spektrální pole CSA
Frekvence
Frekvence
Power
Frekvence
Power
Frekvence
Denzitogramy
Čas
http://purdonlab.mgh.harvard.edu/cme/
EEG monitorování anestezie BIS
Narcotrend
GE-Entropy
EEG monitorování anestezie BIS
Narcotrend
GE-Entropy
Probouzení
Purdon PL et al.: Clinical Electroencephalography for Anesthesiologists Part I: Background and Basic Signatures. Anesthesiology2015; 123:937-60
Burst supression
Anestezie
Probouzení
Sedace
Anestezie - propofol
37
Anestezie a EEG
• • • • •
stejné snížení krevního průtoku mozkem při BS sevo: vyšší aktivita neuronů v obdobích suprese propofol: vyšší frekvence „burstů“, tj. kůra citlivější na podněty pravděpodobnost burst supression stoupá s věkem anestetika mají různý vliv na jednotlivé okruhy vědomí
Kenny JD et al.: Propofol and sevoflurane induce distinct burst suppression patterns in rats. Front Syst Neurosci. 2014 Dec 18;8:237. 38
7.10.2010
kurs Aktuální otázky perioperační medicíny
39
