全身麻醉過程是對中樞神經系統功能強烈干預的過程。隨著基因組學和蛋白質組學技術的成熟，正電子發射斷層掃描(PET)和功能核磁成像(fMRI)等技術快速發展，人們發現圍術期的麻醉處理會對腦的蛋白表達和功能產生一定影響，而且相關的影響會整合到人格行為、學習、記憶、認知功能當中。現就國內外相關的研究進展綜述如下。

1 吸入麻醉對腦蛋白表達的影響

最新的研究顯示吸入麻醉藥物可誘發肺和肝內的基因表達發生改變，在異氟醚麻醉過程中及麻醉后存在C-fosRNA的增加及誘導型一氧化氮合酶（iNOS）蛋白濃度增加，但這些在“信使RNA” （mRNA）水平的變化并不能證明存在蛋白水平的改變，生命體的統一性來源于基因組，而復雜性和多樣性則取決于蛋白質組。因此，Futterer等應用二維凝膠電泳和質譜測量法，通過高效、快捷和高通量的分子生物學技術，測定吸入麻醉前后腦內差異表達的蛋白質。結果顯示在吸入麻醉后至少72h內存在蛋白質表達改變，這些蛋白在神經遞質的突觸傳遞及新陳代謝等方面發揮重要作用。例如：一氧化氮通路中的DDAH在地氟醚麻醉后表達增強，并至少持續72h。這個結論支持由于誘導型一氧化氮合酶增加所致NOS增加，進而使一氧化氮合成增多。另外，在研究中發現dynamin-1在異氟醚麻醉后減少，而dynamin-1 是網格蛋白依賴性胞飲作用的介質。dynamin-1的減少引起神經突觸膜蛋白的功能性結構改變，這提示我們突觸遞質釋放過程（能量傳遞過程）有其相對應的蛋白結構改變。其他許多在麻醉前后腦內差異表達的蛋白與糖酵解和三羧酸循環密切相關，這些結果都提示我們在吸入麻醉后3h，即存在腦蛋白表達改變，并至少持續到術后72h，這個時間遠遠長于臨床上吸入麻醉后的恢復時間。隨著蛋白質組學的進一步發展，腦蛋白圖譜和人類蛋白圖譜將得以構建，我們對麻醉相關蛋白表達的改變以及靶向蛋白水平的麻醉監測將進入一個嶄新的領域。

2 全身麻醉產生意識消失的機制

全麻藥物究竟是如何作用于中樞神經系統產生意識消失的狀態，至今仍存在著不同的觀點。一種觀點認為機體的意識覺醒狀態是由中樞神經系統中特定的神經結構維持，藥物對這些部位的作用是產生意識消失的關鍵；而另一種觀點則認為意識覺醒狀態與整個中樞神經系統信號傳導網絡的整合活動有關，如神經元間的同步化活動、神經振蕩、適應性共振、自行更新的反射模式等，意識的消失是藥物對這種整合活動的抑制或阻斷，而與特定的神經結構無關。目前，針對全麻藥對腦的影響這個問題，應用PET腦顯像技術進行研究，結果表明：無論是靜脈麻醉藥還是吸入麻醉藥，可能都是通過作用于特定的神經結構——丘腦和中腦網狀結構，抑制其功能，產生意識消失的；靜脈麻醉藥與吸入麻醉藥相比有著不同的中樞作用通路，靜脈麻醉藥更傾向于抑制皮層上相關神經元的活動，而吸入麻醉藥的作用則更為廣泛和復雜；麻醉藥的鎮靜和遺忘作用是對皮層上與覺醒和記憶相關腦區（如前額皮層、頂皮層等）的神經元活動抑制的結果；同時，全麻藥物的中樞抑制作用具有劑量依賴性和結構特異性。

3 全身麻醉對學習、記憶、認知功能的影響

在人類的認知功能中，記憶是最核心和最重要的腦功能。大腦中直接主管記憶的是皮層的邊緣系統，其中杏仁核、海馬與記憶有密切關系。海馬外周的顳葉也參與記憶。目前證實，記憶過程中突觸可發生某些形態和功能的變化即突觸的可塑性改變。可塑性突觸是信息傳遞和儲存的基本場所，是人類從幼年、成年到老年能夠不斷學習和記憶過程的神經基礎。短期記憶的神經基礎僅僅是一種電流性變化，是正在工作的神經元活動以電流形式的變化將信息儲存下來，學習和記憶過程存在突觸傳遞的增強和減弱。長期記憶則需上升為生物化學變化和形態變化，首先把來自外界的刺激換成電流信號，再以生化學的變化來接收信號，形成新的神經回路。因此與腦內某些永久性功能和結構變化有關，需要合成新的mRNA和蛋白質分子。老鼠學習后RNA堿基比例發生變化是記憶儲存在核酸分子上的證據。蛋白合成抑制劑影響學習后記憶的鞏固。麻醉、缺氧、低溫使神經細胞活動停止，但一般來講只影響短期記憶不影響長期記憶。

在動物實驗研究中，人們發現達到臨床手術要求的麻醉藥物濃度將對腦的學習、記憶、認知功能及行為表現能力產生一定影響。如Jevtovic-Todorovic等發現吸入麻醉后發育期的鼠腦產生廣泛的神經退行性變，并導致海馬神經元突觸傳遞功能損害，進而產生持久的學習、記憶功能缺失。而我們當前應用的吸入全身麻醉藥物或者具有NMDA受體阻斷特性（如谷氨酸作用于NMDA的受體亞單位減少興奮性神經信號傳遞），或者具有GABA受體調強的特性（如通過激活氯離子通道作用于GABA的β1亞單位抑制突觸信號傳遞）。證明應用谷氨酸等NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）受體阻斷劑或GABA（γ-氨基丁酸）激活劑能誘使發育期的腦（即腦的神經突觸生長發育時期）產生廣泛的細胞凋亡性神經退變。該研究提示我們在兒科和產科麻醉中誘導和維持滿足外科手術要求的麻醉深度可能會對發育期的人腦產生有臨床意義的損害。

參與記憶過程調制的除了氨基酸類遞質外，還有中樞膽堿能系統、兒茶酚胺類遞質、神經肽等。毒蕈堿受體阻斷藥東莨菪堿削弱學習和記憶；膽堿酯酶抑制藥毒扁豆堿增強學習和記憶；腎上腺素加強對事件記憶的貯存；而β-腎上腺能受體阻斷藥可以拮抗此增強，但僅對情緒激動者有效。

多巴胺參與短時記憶的調制，損毀杏仁中央核可減少應激引起的前額皮層多巴胺更新的增加，說明應激對記憶的影響是通過杏仁對皮層多巴胺受體活動的影響而產生的。垂體后葉加壓素增強記憶的鞏固；腦啡肽、阿片受體激動藥破壞記憶的保持，拮抗藥納洛酮則相反。

Culley等在動物實驗中證明了iso-NO麻醉減弱了對已掌握的空間記憶任務的行為表現能力，并且這種影響持續到麻醉后數個星期，并且證實經歷了iso-NO麻醉后，白鼠在輻射狀迷宮實驗中存在與運動功能損害無關的持續性行為表現缺陷。這種現象無年齡特異性。（即成年和老年鼠均存在吸入麻醉后的行為表現缺陷），而且在輻射狀迷宮實驗中，麻醉后鼠的行為表現功能缺陷，長于所用藥物的藥理學改變所預期的時間。提示我們吸入麻醉藥物可能產生術后長期的學習/記憶功能缺失。

Butterfield在動物實驗中發現單次臨床劑量的麻醉并不會損害已良好掌握的高級認知功能和精細運動的協調能力，但重復多次麻醉會對老年鼠的獲得性運動功能及精神活動功能產生一定程度損害。目前為止，POCD在中青年及兒童患者中是否存在還沒有系統調查，長時間或者反復使用麻醉藥是否會對小兒智力發展、人格形成造成持久的影響尚不可知。但已有證據表明異氟醚在臨床應用濃度下，可通過阻斷肌纖蛋白的聚合作用消除神經元樹突棘的形態變化，故認為吸入麻醉藥可影響腦內興奮性突觸的形態可塑性。可見，在嬰幼兒神經系統發育的關鍵時期，如果長時間、反復應用麻醉藥很可能會引起中樞神經系統神經元結構和功能的改變。

4 全身麻醉對腦的神經電生理過程的影響：

近年發現有關記憶在突觸傳遞的一個可塑性模式 —— 海馬長時程強化（long - term potentiation ， LTP）。LTP功能與記憶形成相關，即通過激活簡單刺激傳遞鏈而增強突觸興奮性氨基酸與NMDA亞系受體的結合功能。實驗發現，給動物成串的條件電刺激后，單個刺激引起峰電位和興奮性突觸后電位（EPSP）的振幅增大和潛伏期縮短。這種易化現象可持續10h甚至24h以上，稱為長時程強化（LTP）。如果條件刺激每隔24h重復一次，單個刺激引起的EPSP增大可持續12d以上，少數動物停止給條件刺激后，LTP現象仍能持續2個月之久。一定強度的刺激可提高單個刺激引起的EPSP的幅度，而一定頻率的刺激可使EPSP產生疊加效應，結果使突觸后膜的去極化達到一定的程度，使位于（NMDA）受體通道內阻止Ca2+內流的Mg2+移開，這樣當遞質（Glu）與NMDA受體結合后，通道打開，Ca2+內流，觸發一系列生化反應。NMDA受體是雙重門控通道，既受電壓門控也受遞質門控。膜去極化使堵塞通道的Mg2+移開后，谷氨酸與NMDA受體結合才能使通道打開。目前發現是蛋白激酶系統被Ca2+激活，參與LTP誘導過程。而LTP維持需要合成新的蛋白分子。

Mikuler等在鼠腦海馬CA1神經元的電生理的研究中，通過測試興奮性突觸后電位EPSP強度以及成對脈沖的突觸量化效果，發現臨床相關濃度的吸入麻醉藥通過突觸前某些部位的活動抑制谷氨酸鹽的釋放。同時也增強了對突觸后谷氨酸鹽NMDA受體的抑制，進而對興奮傳遞產生麻醉劑誘導性抑制并最終直接導致中樞神經系統的抑制。

Pearce等研究了吸入麻醉藥對鼠腦海馬腦片神經元突觸傳遞的影響，通過觀察①喚醒反映②刺激對側海馬CA3區域而在同側CA1區域的分層錐狀肌產生LTP。證明吸入麻醉藥物對海馬CAI突觸的作用機制與氨基酸能遞質介導的興奮作用相關。

Wakasugi等在體外鼠腦海馬神經突觸傳遞的研究中發現吸入麻醉劑對興奮性（NMDA受體介導）和抑制性（GABA受體介導）突觸傳遞均具有調整作用。

5 全身麻醉產生腦缺血耐受的機制

吸入麻醉劑通過誘導型一氧化氮合酶的作用，可誘導缺血性神經損傷的耐受過程。在動物實驗中通過電子順磁共振分光鏡檢查（EPR），也發現鹵代吸入麻醉藥物可大量增加鼠腦皮質中依賴一氧化氮合酶活性的一氧化氮含量，并可通過一氧化氮介導血管舒張反應通過誘導型一氧化氮合酶介導產生的一氧化氮在免疫反應及感染性休克時系統的血管舒張過程中具有重要作用，吸入麻醉劑差異性影響誘導型一氧化氮合酶的免疫應激表達，研究表明，經脂多糖或γ-干擾素單一刺激引起的iNOS的mRNA和蛋白表達增強可被吸入麻醉劑所抑制；而二者聯合持續刺激引起的iNOS的mRNA和蛋白表達增強及NOS的活性增強可被吸入麻醉劑所激活，其作用機制可能與影響細胞內鈣離子內流有關。吸入麻醉藥與一氧化氮——環磷鳥苷通路存在相互作用，吸入麻醉藥通過改變信號傳導和調整NOS通路，而影響腦內一氧化氮合成酶的