Миорелаксанты

Механизм действия и фармакологические эффекты

Для того чтобы представить механизм действия миорелаксантов, необходимо рассмотреть механизм нейромышечной проводимости (НМП), который был детально описан Bowman.

Типичный моторный нейрон включает тело клетки с легко различимым ядром, много дендритов и одиночный миелинизированный аксон. Каждая веточка аксона заканчивается на одном мышечном волокне, образуя нейромышечный синапс. Он представляет собой мембраны нервного окончания и мышечного волокна (пресинаптическая мембрана и моторная концевая пластинка с никотиночувствительными холинорецепторами), разделенные синаптической щелью, заполненной межклеточной жидкостью, по составу приближающейся к плазме крови. Пресинаптическая терминальная мембрана представляет собой нейросекреторный аппарат, в окончаниях которого в саркоплазматических вакуолях диаметром около 50 нм содержится медиатор ацетилхолин (АХ). В свою очередь никотино-чувствительные холинорецепторы постсинаптической мембраны обладают высоким сродством к АХ.

Для синтеза АХ необходимы холин и ацетат. Они попадают в вакуоли из омывающей экстрацеллюлярной жидкости и затем хранятся в митохондриях в виде ацетилкоэнзима-А. Другие молекулы, используемые для синтеза и хранения АХ, синтезируются в теле клетки и транспортируются к окончанию нерва. Главным ферментом, катализирующим синтез АХ в окончании нерва, является холин-О-ацетилтрансфераза. Вакуоли располагаются в треугольных массивах, вершина которых включает утолщенную часть мембраны, известную как активная зона. Места разгрузки вакуолей находятся на любой стороне этих активных зон, выравниваемых точно по противоположным плечам - изогнутостям на постсинаптической мембране. Постсинаптические рецепторы сконцентрированы как раз на этих плечах.

Современное понимание физиологии НМП подтверждает квантовую теорию. В ответ на поступающий нервный импульс реагирующие на напряжение кальциевые каналы открываются, и ионы кальция быстро входят в окончание нерва, соединяясь с кальмодулином. Комплекс кальция и кальмодулина вызывает взаимодействие везикул с мембраной окончания нерва, что, в свою очередь, приводит к выбросу АХ в синаптическую щель.

Быстрая смена возбуждения требует, чтобы нерв увеличил количество АХ (процесс, известный как мобилизация). Мобилизация включает транспорт холина, синтез ацетилкоэнзима-А и движения вакуолей к месту выпуска. При нормальных условиях нервы способны мобилизовать посредник (в данном случае - АХ) достаточно быстро, чтобы заменить тот, который был реализован в результате предыдущей передачи.

Освобожденный АХ пересекает синапс и связывается с холинорецепторами постсинаптической мембраны. Эти рецепторы состоят из 5 субъединиц, 2 из которых (а-субъединицы) способны связывать молекулы АХ и содержат места для его связывания. Образование комплекса АХ и рецептора приводит к конформационным изменениям ассоциированного специфического белка, в результате чего открываются катионные каналы. Через них ионы натрия и кальция двигаются внутрь клетки, а ионы калия из клетки, возникает электрический потенциал, который передается на соседнюю мышечную клетку. Если этот потенциал превышает необходимый порог для смежного мускула, возникает потенциал действия, который проходит через мембрану мышечного волокна и инициализирует процесс сокращения. При этом происходит деполяризация синапса.

Потенциал действия моторной пластинки распространяется вдоль мембраны мышечной клетки и системы так называемых Т-трубочек, в результате чего открываются натриевые каналы и происходит выброс кальция из саркоплазматической сети. Этот высвобожденный кальций вызывает взаимодействие сократительных белков актина и миозина, и происходит сокращение мышечного волокна.

Величина сокращения мускула не зависит от возбуждения нерва и величины потенциала действия (являясь процессом, известным как «все или ничего»), но зависит от количества мышечных волокон, вовлеченных в процесс сокращения. В нормальных условиях количество выбрасываемого АХ и постсинаптических рецепторов значительно превышает порог, необходимый для мышечного сокращения.

АХ в течение нескольких миллисекунд прекращает свое действие в связи с разрушением его ацетилхолинэстеразой (она носит название специфической, или истинной, холинэстеразы) на холин и уксусную кислоту. Ацетилхолинэстераза находится в синаптической щели в складках постсинаптической мембраны и постоянно присутствует в синапсе. После разрушения комплекса рецептора с АХ и биодеградацией последнего под влиянием ацетилхолинэстеразы ионные каналы закрываются, происходит реполяризация постсинаптической мембраны и восстанавливается ее способность к ответу на следующий болюс ацетилхолина. В мышечном волокне с прекращением распространения потенциала действия натриевые каналы в мышечном волокне закрываются, кальций поступает обратно в саркоплазматическую сеть, и мышца расслабляется.

Механизм действия недеполяризующих миорелаксантов заключается в том, что они имеют сродство к ацетилхолиновым рецепторам и конкурируют за них с АХ (именно поэтому они еще называются конкурентными), препятствуя его доступу к рецепторам. В результате такого воздействия моторная концевая пластинка временно теряет способность к деполяризации, а мышечное волокно к сокращению (поэтому эти миорелаксанты называются недеполяризующими). Так, в присутствии тубокурарина хлорида мобилизация передатчика замедленна, выброс АХ не в состоянии обеспечить темп поступающих команд (стимулов) - в результате мышечный ответ падает или прекращается.

Прекращение НМБ, вызванного недеполяризующими миорелаксантами, может быть ускорено с помощью применения антихолинэстеразных средств (неостигмина метил-сульфата), которые, блокируя холинэстеразу, приводят к накоплению АХ.

Миопаралитический эффект деполяризующих миорелаксантов связан с тем, что они действуют на синапс подобно АХ благодаря структурному сходству с ним, вызывая деполяризацию синапса. Поэтому они и называются деполяризующими. Однако, т.к. деполяризующие миорелаксанты не удаляются с рецептора немедленно и не гидролизуются ацетихолинэстеразой, они блокируют доступ АХ к рецепторам и тем снижают чувствительность концевой пластинки к АХ. Эта относительно устойчивая деполяризация сопровождается расслаблением мышечного волокна. При этом реполяризация концевой пластинки невозможна до тех пор, пока деполяризующий миорелаксант связан с холинорецепторами синапса. Использование антихолинэстеразных средств при таком блоке неэффективно, т.к. накапливающийся АХ только будет усиливать деполяризацию. Деполяризующие миорелаксанты довольно быстро расщепляются псевдохолинэстеразой сыворотки крови, поэтому они не имеют антидотов, кроме свежей крови или свежезамороженной плазмы.

Такой НМБ, основанный на деполяризации синапса, называют первой фазой деполяризующего блока. Однако во всех случаях даже однократного введения деполяризующих миорелаксантов, не говоря уже о введении повторных доз, на концевой пластине обнаруживаются такие изменения, вызванные исходной деполяризующей блокадой, которые затем приводят к развитию блокады недеполяризующего типа. Это так называемая вторая фаза действия (по старой терминологии - «двойной блок») деполяризующих миорелаксантов. Механизм второй фазы действия остается одной из загадок фармакологии. Вторая фаза действия может устраняться антихолинэстеразными ЛС и усугубляться недеполяризующими миорелаксантами.

Для характеристики НМБ при применении миорелаксантов используются такие показатели, как начало действия (время от окончания введения до наступления полного блока), длительность действия (длительность полного блока) и период восстановления (время до восстановления 95% нейромышечной проводимости). Точная оценка приведенных характеристик проводится на основании миографического исследования с электростимуляцией и в значительной степени зависит от дозы миорелаксанта.

Клинически начало действия - это время, через которое может быть проведена интубация трахеи в комфортных условиях; длительность блока - это время, через которое требуется следующая доза введения миорелаксанта для продления эффективной миоплегии; период восстановления - это время, когда может быть выполнена экстубация трахеи и больной будет способен к адекватной самостоятельной вентиляции.

Для суждения о потенции миорелаксанта введена величина «эффективная доза» - ED95, т.е. доза MP, необходимая для 95% подавления сократительной реакции отводящей мышцы большого пальца в ответ на раздражение локтевого нерва. Для интубации трахеи обычно используется 2 или даже 3 ED95.

Фармакологические эффекты деполяризующих мышечных релаксантов

Единственным представителем группы деполяризующих миорелаксантов является суксаметония хлорид. Он также является единственным JIC ультракороткого действия.

Эффективные дозы мышечных релаксантов

Расслабление скелетной мускулатуры является основным фармакологическим эффектом этого ЛС. Миорелаксирующее действие, вызываемое суксаметония хлоридом, характеризуется следующим: и полный НМБ возникает в течение 30- 40 сек. Длительность блокады достаточно коротка, обычно 4-6 мин;

• первая фаза деполяризующего блока сопровождается судорожными подергиваниями и сокращениями мышц, которые начинаются с момента их введения и затихают приблизительно через 40 сек. Вероятно, этот феномен связан с одновременной деполяризацией большей части нейромышечных синапсов. Мышечные фибрилляции могут вызвать ряд отрицательных последствий для больного, и поэтому для их предотвращения используются (с большим или меньшим успехом) различные методы предупреждения. Чаще всего это предшествующее введение небольших доз недеполяризующих релаксантов (так называемая прекураризация). Главные отрицательные последствия мышечных фибриляций заключаются в двух следующих особенностях ЛС этой группы:
  • появление у больных послеоперационных мышечных болей;
  • после введения деполяризующих миорелаксантов происходит высвобождение калия, что при исходной гиперкалиемии может привести к серьезным осложнениям, вплоть до остановки сердца;
  • развитие второй фазы действия (развитие недеполяризующего блока) может проявляться непрогнозируемым удлинением блока;
  • чрезмерное удлинение блока также наблюдается при качественной или количественной недостаточности псевдохолинэстеразы - фермента, разрушающего суксаметония хлорид в организме. Такая патология встречается у 1 из 3000 пациентов. Концентрация псевдохолинэстеразы может снижаться при беременности, заболеваниях печени и под воздействием некоторых ЛС (неостигмина метил сульфата, циклофосфамида, мехлорэтамина, триметафана). Помимо влияния на сократимость скелетной мускулатуры суксаметония хлорид вызывает и другие фармакологические эффекты.

Деполяризующие релаксанты могут повышать внутриглазное давление. Поэтому они должны использоваться с осторожностью у больных с глаукомой, а у больных с проникающими ранениями глаза их применения надо по возможности избегать.

Введение суксаметония хлорида может провоцировать наступление злокачественной гипертермии - острого гиперметаболического синдрома, впервые описанного в 1960 г. Считается, что он развивается вследствие избыточного высвобождения ионов кальция из саркоплазматического ретикулума, что сопровождается ригидностью мышц и усилением теплопродукции. Основой для развития злокачественной гипертермии являются генетические дефекты кальций-освобождающих каналов, имеющие аутосомно-доминантный характер. В качестве непосредственных провоцирующих патологический процесс стимулов могут выступать деполярузующие миорелаксанты типа суксаметония хлорида и некоторые ингаляционные анестетики.

Суксаметония хлорид стимулирует не только Н-холинорецепторы нейромышечного синапса, но и холинорецепторы других органов и тканей. Особенно это проявляется в его влиянии на ССС в виде увеличения или уменьшения АД и ЧСС. Метаболит суксаметония хлорида, сукцинилмонохолин, стимулирует М-холинорецепторы синоатриального узла, что вызывает брадикардию. Иногда суксаметония хлорид вызывает узловую брадикардию и желудочковые эктопические ритмы.

Суксаметония хлорид чаще других миорелаксантов упоминается в литературе в связи с возникновением случаев анафилаксии. Считается, что он может действовать как истинный аллерген и вызывать в организме человека образование антигенов. В частности, наличие IgE-антител (IgE - иммуноглобулины класса Е) к группам четвертичного аммония молекулы суксаметония хлорида уже доказано.

Фармакологические эффекты недеполяризующих мышечных релаксантов

К недеполяризующим относятся миорелаксанты короткого, средней продолжительности и длительного действия. В настоящее время чаще всего в клинической практике используются ЛС стероидного и бензилизохинолинового рядов. Миорелаксирующее действие недеполяризующих миорелаксантов характеризуется следующим:

• более медленное по сравнению с суксаметония хлоридом наступление НМБ: в течение 1-5 мин в зависимости от вида ЛС и его дозы;
• значительная продолжительность НМБ, превосходящая длительность действия деполяризующих ЛС. Продолжительность действия составляет от 12 до 60 мин и зависит в значительной степени от вида ЛС;
• в отличие от деполяризующих блокаторов, введение ЛС недеполяризующего ряда не сопровождается мышечными фибрилляциями и вследствие этого послеоперационными мышечными болями и высвобождением калия;
• окончание НМБ с его полным восстановлением может быть ускорено с помощью введения антихолинэстеразных ЛС (неостигмина метилсульфата). Этот процесс получил название декураризации - восстановление нейромышечной функции с помощью введения ингибиторов холинэстеразы;
• одним из недостатков большинства недеполяризующих миорелаксантов является большее или меньшее кумулирование всех ЛС этой группы, что влечет за собой плохо прогнозируемое увеличение длительности блока;
• другим существенным недостатком этих ЛС является зависимость характеристик вызываемого НМБ от функции печени и/или почек в связи с механизмами их элиминации. У больных с нарушением функций этих органов длительность блока и особенно восстановление НМП могут значительно увеличиться;
• применение недеполяризующих миорелаксантов может сопровождаться явлениями остаточной кураризации, т.е. продлением НМБ после восстановления НМП. Этот феномен, существенно осложняющий течение анестезии, связан со следующим механизмом.

При восстановлении НМП количество постсинаптических холинергических рецепторов намного превосходит их число, требуемое для восстановления мышечной активности. Так, даже при нормальных показателях респираторной силы, жизненной емкости легких, теста поднятия головы на 5 сек и других классических тестах, указывающих на полное прекращение НМБ, до 70-80% рецепторов может быть еще оккупировано недеполяризующими миорелаксантами, вследствие чего сохранятся возможность повторного развития НМБ. Таким образом, клиническое и молекулярное восстановления НМП не одинаково. Клинически оно может быть 100%, но до 70% рецепторов постсинаптической мембраны при этом оккупировано молекулами MP, и, хотя клинически восстановление полное, его еще нет на молекулярном уровне. При этом миорелаксанты средней длительности значительно быстрее освобождают рецепторы на молекулярном уровне, по сравнению с ЛС длительного действия. Развитие толерантности к действию MP отмечается только при их применении в условиях интенсивной терапии при их длительном (в течение нескольких суток) постоянном введении.

Недеполяризующие миорелаксанты оказывают в организме и другие фармакологические эффекты.

Так же, как и суксаметония хлорид, они способны стимулировать выброс гистамина. Этот эффект может быть связан с двумя основными механизмами. Первый, достаточно редкий, обусловлен развитием иммунологической реакции (анафилактической). При этом антиген - MP связывается со специфическими иммуноглобулинами (Ig), обычно IgE, который фиксирован на поверхности тучных клеток, и стимулирует выделение эндогенных вазоактивных субстанций. Комплементный каскад при этом не вовлекается. Кроме гис-тамина к эндогенным вазоактивным веществам относятся протеазы, окислительные энзимы, аденозин, триптаза и гепарин. Как крайнее проявление в ответ на это развивается анафилактический шок. При этом вызванная этими агентами депрессия миокарда, периферическая вазодилатация, резкое увеличение проницаемости капилляров и спазм коронарной артерии являются причиной глубокой гипотензии и даже остановки сердца. Иммунологическая реакция обычно наблюдается, если ранее этот миорелаксант вводился больному и, следовательно, продукция антител уже стимулирована.

Выброс гистамина при введении недеполяризующих MP главным образом связан со вторым механизмом - прямым химическим влиянием ЛС на тучные клетки без вовлечения во взаимодействие поверхностных Ig (анафилактоидная реакция). Для этого не требуется предварительной сенсибилизации.

Среди всех причин аллергических реакций при общей анестезии MP стоят на 1-м месте: 70% всех аллергических реакций в анестезиологии связано с MP. Большой мультицентровый анализ тяжелых аллергических реакций в анестезиологии во Франции показал, что жизненно опасные реакции происходят с частотой приблизительно от 1 : 3500 до 1 : 10 000 анестезий (чаще 1 : 3500), причем половина из них была вызвана иммунологическими реакциями и половина химическими.

При этом 72% иммунологических реакций наблюдалось у женщин и 28% у мужчин, и 70% этих реакций было связано с введением MP. Чаще всего (в 43% случаев) причиной иммунологических реакций был суксаметония хлорид, 37% случаев было связано с введением векурония бромида, 6,8% - с введением атракурия безилата и 0,13% - панкурония бромида.

Практически все миорелаксанты могут оказывать большее или меньшее влияние на систему кровообращения. Гемодинамические нарушения при применении различных MP могут иметь следующие причины:

• ганглионарный блок - депрессия распространения импульсов в симпатических ганглиях и вазодилатация артериол с чнижением АД и ЧСС (тубокурарина хлорид);
• блок мускариновых рецепторов - ваголитическое действие с снижением ЧСС (панкурония бромид, рокурония бромид);
• вагомиметический эффект - повышение ЧСС и аритмии (суксаметония хлорид);
• блокада ресинтеза норэпинефрина в симпатических синапсах и миокарде с повышением ЧСС (панкурония бромид, векурония бромид);
• либерация гистамина (суксаметония хлорид, тубокурарина хлорид, мивакурия хлорид, атракурия безилат).