Физиологические и фармакологические особенности местной анестезии

Молекулы всех местных анестетиков состоят из трех основных компонентов: липофилической части, гидрофи-лического амина и средней цепи. Липофилическая часть позволяет местному анестетику проникать через жировые субстраты клетки в нервную ткань, гидрофилическая (аминиая) часть обеспечивает распад молекулы и проник­новение ее через интерстициальную жидкость в нерв.

Высокоэффективные анестетики имеют сбалансиро­ванные свойства. В частности, если агент имеет недоста­точно выраженную гидрофилическую часть или лишен ее, то его можно применять только для аппликаций, т.е. по­верхностно. Эффективность любого анестетика зависит от многих факторов, из которых основным является КОС тканей. В норме рН тканевой жидкости составляет 7,3— 7,4; рН раствора анестетика колеблется от 3,8 до 6,5. В случае сдвига рН в кислую сторону большая часть анес­тетика подвергается воздействию катионов, что обеспечи­вает эффективность его действия. При воспалительном процессе рН ткани снижается до 6,0 или ниже, в результа­те чего уменьшается количество анестетика, проникаю­щего в нерв, а катионы, находящиеся в избытке, при этом не проявляют необходимой активности. Таким образом, эффективность любого анестетика зависит от рН ткани.

Нейрофизиология. В основе местной анестезии лежат прекращение проведения импульса по чувствительным

МЕСТНАЯ И РЕГИОНАЛЬНАЯ АНЕСТЕЗИЯ

нервным волокнам и блокада рецепторов. Анестетик, воз­действуя на нервную мембрану, предотвращает ее деполя­ризацию, без которой невозможно проведение нервного импульса. Нервные клетки прямо или косвенно участву­ют в процессах обмена и питания нервной мембраны, кото­рая отвечает за генерирование и передачу импульса. Мем­брана передает импульс от периферии к центру. Если рас­пространение импульса прерывается, то устраняется боль. Мембрана представляет собой бимолекулярный липид-ньш покров, расположенный между мономолекулярными слоями полипептидов. Как видно на рис. 1, она состоит из протеиновых, жировых и белковых оболочек, разделен­ных ионами, аксоплазмой и экстрацеллюлярной жид­костью.

Рис. 1 Разрез нерва 1 — ядро, 2 — клетка Шванна, 3 — миелин, 4 — нервная мембрана, 5 — аксоплазма, 6 — липидный слой, 7 — протеиновая оболочка

При метаболизме нервной мембраны осуществляется контроль концентрации различных ионов в межтканевой жидкости. Изменение ионных градиентов приводит к ее деполяризации и изменению направления распростране­ния импульса. Ее высокая устойчивость к воздействию внешних факторов при патологических состояниях связа­на с нарушением прохождения через нее ионов калия, на­трия, хлоридов, которые в норме обычно проникают бес­препятственно.

Нервное волокно окружено миелиновым слоем, кото­рый располагается на нерве в виде цилиндра, состоящего из леммоцитов (клетки Шванна) и защищает его от внеш­них воздействий. Миелин является абсорбционным барь­ером, и местные анестетики не всегда могут проникнуть через него. Миелиновый слой может прерываться, обна­жая нервную мембрану. Эти прорывы известны под на­званием узлов. В этих местах растворы анестетиков легко диффундируют в нервную мембрану, вызывая блокаду нерва.

Распространение импульса. Возникающий электри­ческий импульс представляет собой быстро изменяющий­ся потенциал мембраны, распространяющийся от болевой точки по типу волны деполяризации, которая называется потенциалом действия. В состоянии покоя наружная по­верхность мембраны заряжена положительно, внутрен­няя — отрицательно. При возникновении стимула она медленно возрастает до определенного уровня, называемо­го порогом нервного волокна. Когда этот порог достигает критического уровня, возникает деполяризация. Если критический уровень не достигается, то импульс не воз­никает (иллюстрация принципа «все или ничего»). После достижения порога разность потенциалов увеличивается, а затем происходит реполяризация и потенциал мембра­ны возвращается к исходному уровню, наблюдающемуся в состоянии покоя. Деполяризация и реполяризация происходят по всей длине нервного волокна. Нервная мембрана, находящаяся в состоянии покоя, является барьером для ионов натрия. Во время деполяризации ион натрия двигается в мембране по натриевому каналу. Изменение потенциала приводит к выходу ионов калия («натриевый насос»). Это вызывает новый потенциал действия и уменьшение разности потенциалов по всей мембране.

Все изложенное выше можно выразить в виде резю­ме: согласно современным представлениям, процесс пере­дачи возбуждения и проницаемость мембраны зависят от состояния клетки. Распространение импульса делится на три этапа: поляризацию, деполяризацию и реполяриза-цию. На первом этапе внутриклеточная концентрация ка­лия превышает концентрацию натрия, что препятствует

МЕСТНАЯ И РЕГИОНАЛЬНАЯ АНЕСТЕЗИЯ

возникновению отрицательного по­тенциала (потенциал покоя) на внут­ренней поверхности мембраны, под­держиваемого внутриклеточными анионами. Стабильно и положение ионов ^натрия, поскольку они не мо­гут войти в клетку, так как вследст­вие поляризации мембрана в этот момент малопроницаема для натрия (рис. 2). В последующем, когда по­тенциал покоя понижается до соот­ветствующей пороговой величины, увеличивается проницаемость мем­браны для ионов натрия, которые под влиянием ионного и электроста­тического градиентов проходят внутрь клетки. В результате этого происходит деполяризация мембра­ны и возникает положительный по­тенциал действия, способствующий проведению импульса по нервной клетке (рис.3). Вслед за возбуждени­ем наступает рефракторный период, в котором потенциал мембраны сни­жается до величины потенциала по­коя. В состоянии реполяризации не­рвная клетка подготовлена к вос­приятию и проведению очередного импульса (Щекунов B.C., 1976 г.).

Механизм воздействия местных анестетиков заключается в торможе­нии распространения импульсов и изменении проницаемости мембра­ны для ионов натрия, вследствие че­го невозможна ее деполяризация. Точно так же изменяется проницае­мость мембраны для ионов калия, но в меньшей степени. Под влиянием местных анестетиков изменяется скорость распространения импуль-

сов, и таким образом достигается по­роговый потенциал. По существу феномен деполяризации связан с продвижением ионов натрия по на­триевым каналам. Считается, что действие всех местных анестетиков осуществляется путем изменения проходимости натриевых каналов нервной мембраны. Лидокаин, но­вокаин, мепивокаин связывают ре­цепторы, расположенные на внеш­ней поверхности нервной мембра­ны в натриевых каналах (рис. 4) (Alien G.D., 1984).

Возникновение потенциала дей­ствия приводит к распространению возбуждения на другие участки нервного волокна, к проникновению в аксоплазму ионов натрия и выходу ионов калия («натрий-калиевый на­сос»). Этот процесс регулируется ионами кальция, при повышении концентрации которых во внеклеточ­ной жидкости возрастает мембран­ный порог. Известно, что местноанес-тезирующие средства действуют как синергисты кальция.

Вследствие развития воспали­тельного процесса в тканях, через которые вводится местный анесте-тик, возникает блокада натриевого канала на внешней поверхности мембраны (рис. 5). Такой же эффект можно наблюдать при токсическом воздействии на рецепторы мембраны.

Таким образом, можно выделить ряд этапов развития потенциала действия, под воздействием местных анесте­тиков на ткани:

— связывание рецепторов в нервной мембране;

— уменьшение проницаемости нервной мембраны для ионов натрия;

МЕСТНАЯ И РЕГИОНАЛЬНАЯ АНЕСТЕЗИЯ

— снижение скорости деполяризации, приводящее к блокаде порогового потенциала (пороговый потенциал не возникает);

— прекращение развития потенциала действия, что приводит к блокаде импульсного сигнала в нерве.

Поскольку местный анестетик оказывает действие на мембрану нервного волокна, при инъекции происходит его диффузия через различные слои соединительной ткани.

Концентрация анестетика должна быть достаточной, чтобы он мог преодолеть узлы Раньвера. Наибольшие трудности диффузии возникают при контакте с эпиневри-ем, представляющим собой соединительную основу. Внешняя оболочка эпиневрия образует нервный «щит», надежно защищающий нерв от внешних воздействий. Примерно 5000 нервных волокон занимают площадь в 1 мм. Все эти структуры действуют как барьер при движе­нии анестетического агента к нервному волокну. Доста­точная концентрация раствора анестетика позволяет ему не только проникнуть в нервное волокно, но и обеспечить его полную блокаду. С помощью современных местных анестетиков можно достичь этой цели без нарушения це­лости или деструкции нерва.

В настоящее время блокаду нервных волокон приня­то делить на три стадии:

— выключение болевой и температурной чувстви­тельности;

— выключение тактильной;

— выключение проприоцептивной чувствительности и одновременно проводимости двигательных импульсов, т.е. наступление мышечной релаксации.

Восстановление различных видов чувствительности идет в обратном порядке: вначале появляются произволь­ные мышечные сокращения и проприоцептивные ощуще­ния, затем восстанавливается протопатическая чувстви­тельность и в последнюю очередь — эпикритическая. В том случае, если необходимо продлить блокаду с помощью пов­торной инъекции, новую порцию раствора анестетика под­водят к нервному стволу в то время, когда начинается вос­становление функции некоторых наружных волокон. Процесс идет в обратном направлении, и блокады удается до­стигнуть быстрее при меньшем объеме раствора анестетика и более низкой его концентрации по сравнению с начальной.