王敏鑫，金会艳，陈德多，边 慧

（昆明医科大学基础医学院，云南 昆明 650500）

两栖类实验动物不仅容易获得，且其坐骨神经、心肌及骨骼肌等标本在离体后保存条件易于控制，另外标本离体后保持生理活性的时间较长，因此常用于机能学实验教学与科学研究[1-4]。局麻药是一类局部应用于神经末梢或神经干，能可逆性阻断神经冲动的产生与传导，在意识清醒的条件下使局部感觉暂时消失的药物[5]。本研究以牛蛙离体坐骨神经干为研究对象，以坐骨神经干产生所需的阈强度与最大刺激强度、坐骨神经干复合动作电位的传导速度与复合动作电位幅度、坐骨神经干的兴奋不应期等电生理学参数为指标，观察局麻药布比卡因对牛蛙坐骨神经干复合动作电位的影响，以期为机能学实验教学提供参考，还可以为了解布比卡因对神经系统的影响提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物

1.2 主要实验仪器与药品

BL-420F 生物机能实验系统（购自成都泰盟科技有限公司）、蛙类手术器械、神经屏蔽盒。0.75%盐酸布比卡因注射液（购自上海朝晖药业有限公司）、标准配方任氏液。

1.3 坐骨神经干标本制备

按照常规方法[6-7]制备牛蛙离体坐骨神经干标本，尽可能分离出较长的神经干，在分离过程中需减少对神经干的损伤，避免金属器械或手触碰神经干，且在此过程中不断滴加任氏液以保持神经干的活性。将分离好的牛蛙坐骨神经干置于任氏液中浸泡20 min，当其达到兴奋性稳定后分组实验，其中一组为任氏液对照组，使用任氏液浸泡坐骨神经干（n=8）；另外一组为布比卡因实验组，使用0.75% 的盐酸布比卡因浸泡神经干1 min（n=7）。

牛蛙雌雄混用，体重250 ～300 g，由昆明医科大学实验动物学部提供，动物实验设施许可证编号SYXK（滇）K2020-0006。

1.4 坐骨神经干复合动作电位产生所需阈强度与最大刺激强度的测定

将坐骨神经干标本置于神经屏蔽盒，其中坐骨神经干的中枢端接触刺激电极，外周端接触记录电极。设置单脉冲连续刺激，逐渐增加刺激强度，找出刚能引出微小神经干复合动作电位的刺激强度，即为坐骨神经干复合动作电位产生所需的阈强度；继续增加刺激强度，神经干动作电位幅度相应增大，直至动作电位幅度不能继续升高为止，此时即为坐骨神经干复合动作电位的最大刺激强度[8]。

1.5 坐骨神经干复合动作电位传导速度的测定

使用BL-420F 生物机能实验系统内置的区间测量工具，测量从刺激伪迹至坐骨神经干复合动作电位起点之间的时间，然后测量神经屏蔽盒内刺激电极中点到第一对记录电极之间的距离，通过公式“速度=距离/ 时间”计算得出坐骨神经干复合动作电位的传导速度[9]。

1.6 坐骨神经干复合动作电位幅度的测定

使用单脉冲电刺激，设置刺激强度为3 V（此强度需大于坐骨神经干复合动作电位的最大刺激强度）。神经干复合动作电位经第1 对记录电极引导，使用BL-420F 生物机能实验系统内置的区间测量工具，测量坐骨神经干复合动作电位上相波顶点与下相波最低点之间的幅度，此值即为坐骨神经神经干复合动作电位的幅度[10]。

1.7 坐骨神经干兴奋不应期的测定

设置双脉冲刺激，起始波间隔时间设定为8 ms，波间隔减量设定为0.1 ms。随着双脉冲刺激波间隔逐渐缩短，第二个动作电位不断向第一个动作电位靠近；当波间隔减小到一定程度时，第二个动作电位幅度开始减小，此时的波间隔代表不应期持续时间；继续缩短双脉冲刺激的波间隔，第二个动作电位幅度继续减小直至消失，此时的波间隔代表绝对不应期持续时间，以不应期减去绝对不应期得出相对不应期[11-12]。

1.8 统计学处理

2 结果

2.1 布比卡因对牛蛙离体坐骨神经干复合动作电位阈强度、最大刺激强度的影响

经非配对t检验统计组间差异，结果如图1 所示，与任氏液对照组比较，布比卡因实验组牛蛙离体坐骨神经干复合动作电位产生所需的阈强度及最大刺激强度均显著增加〔（0.31±0.04）V vs.（0.49±0.14）V；（0.55±0.06）V vs.（0.69±0.11）V 〕，差异有统计学意义（P 均＜0.01）。

图1 布比卡因对牛蛙离体坐骨神经干复合动作电位阈强度、最大刺激强度的影响

2.2 布比卡因对牛蛙离体坐骨神经干复合动作电位幅度、传导速度的影响

经非配对t检验统计组间差异，结果如图2、图3 所示，与任氏液对照组比较，布比卡因实验组牛蛙离体坐骨神经干复合动作电位的幅度及传导速度均显著 减 小〔（6.42±2.32）mV vs.（0.60±0.47）mV ；（27.27±1.06）m/s vs.（19.87±2.80）m/s 〕， 差 异有统计学意义（P 均＜0.001）。

图2 布比卡因对牛蛙离体坐骨神经干复合动作电位幅度的影响

图3 布比卡因对牛蛙离体坐骨神经干复合动作电位传导速度的影响

2.3 布比卡因对牛蛙离体坐骨神经干绝对不应期、相对不应期的影响

经非配对t检验统计组间差异，结果如图4 所示，与任氏液对照组比较，布比卡因实验组牛蛙离体坐骨神经干的绝对不应期及相对不应期均显著延长〔（1.63±0.17）ms vs.（2.08±0.29）ms；（1.22±0.33）ms vs.（2.52±0.44）ms〕，差异有统计学意义（P＜0.01；P＜0.001）。

图4 布比卡因对牛蛙离体坐骨神经干绝对不应期、相对不应期的影响

3 讨论

神经科学研究表明，神经细胞传导功能的关键是动作电位的产生和传导，动作电位的产生是神经细胞传递信息功能的基础；而神经细胞动作电位的产生依赖于电压门控钠通道大量开放导致的Na+ 内流[13]。迄今为止，很难用一种理论来解释局麻药的作用机制，不同局麻药可能有不同的作用方式。关于局麻药的作用机制有以下学说：钙离子学说、表面电荷学说、膜膨胀学说、受体学说等，其中比较公认的是受体学说。该学说认为局麻药受体可能存在多个部位，一个在钠通道内口附近，对解离型局麻药分子有较强亲和力，另一个在钠通道与膜结构交界面，非解离型局麻药更容易进入[13]。布比卡因是临床常用的酰胺类局麻药，该药主要作用于神经细胞膜电压门控钠通道上的一个或多个位点；当其与钠通道内侧受体结合后，导致钠通道蛋白构象发生改变，钠通道关闭，阻滞Na+内流，进而阻止动作电位的产生及传导[5]。本研究中将局麻药布比卡因作用于牛蛙离体坐骨神经干后，显示神经干复合动作电位的传导速度减慢，产生该现象的原因可能是布比卡因导致电压门控钠通道构象改变，继而引起Na+内流减少，动作电位传导变慢。

神经干动作电位是由许多阈值、传导速度及幅度不同的神经纤维产生的动作电位叠加形成的综合性电位变化，称为复合动作电位[11]。由于组成神经干的神经纤维兴奋性高低不尽相同，因此当刺激强度低于阈强度时，没有复合动作电位产生；当刺激强度较小时，仅可使少数兴奋性较高的神经纤维兴奋，叠加后产生较小的复合动作电位；随着刺激强度逐渐增强，兴奋的神经纤维数逐渐增加，叠加后的复合动作电位幅度也会相应增大；当刺激强度达到最大值时，会使全部神经纤维都兴奋，叠加后的复合动作电位幅度达到最大，即使此时再增加刺激强度，复合动作电位幅度也不会再增加[11]。因此，神经干复合动作电位的幅度在一定范围内表现为随刺激强度增加而增加的特征，其幅度取决于兴奋的神经纤维数量[14]。阈强度是衡量组织细胞兴奋性高低的常用指标，其数值大小与兴奋性之间呈反变关系[15]。当局麻药布比卡因作用于坐骨神经神经干后，因布比卡因可与电压门控钠通道内侧受体结合，导致Na+ 内流被抑制，神经兴奋性降低，因此需要更大强度的刺激才能兴奋神经，故此时牛蛙坐骨神经干复合动作电位产生所需的阈强度、最大刺激强度均增大[16]。

单根神经纤维动作电位表现为“全”或“无”的特征，其动作电位升支顶点接近Na+ 平衡电位。当局麻药与钠通道内侧受体结合后，由于钠通道阻断导致单根神经纤维动作电位的幅度下降甚至消失[15]，因此叠加后的坐骨神经干复合动作电位幅度也随之减小。神经纤维在一次兴奋后，需要经过一定时间（不应期）的恢复，然后才能产生第二次兴奋。其兴奋性恢复时间的长短不仅取决于钠钾泵转运时间，还与电压门控钠通道、电压门控钾通道开放速度及开放时的电导率有关[17-18]。本研究结果显示，布比卡因导致牛蛙离体坐骨神经干的绝对不应期、相对不应期均延长，这可能和布比卡因与电压门控钠通道的内侧受体结合，进而导致钠通道蛋白构象发生改变有关。

综上所述，布比卡因可增加神经干复合动作电位的阈强度和最大刺激强度、降低神经干复合动作电位幅度、减慢神经干复合动作电位传导速度及延长不应期，其具体机制有待进一步研究。