Уявіть собі, що вам треба вирізати апендикс чи пересадити печінку. У наш час ви спокійно ляжете під ніж хірурга, знаючи, що нічого не відчуєте під час операції. Але так було не завжди — ще у XIX столітті, коли загальну анестезію лише винайшли, вона аж ніяк не була такою доступною та безпечною, як зараз. І навіть після її винаходу вчені приблизно 180 років не знали, чому та як вона працює.
Здавалося б, якщо з часу відкриття минуло стільки років, механізм дії анестезії мав би бути достеменно відомим. Аж ніяк! Розгадати цю таємницю вдалося лише нещодавно — і відкриття усе ще залишило певні «білі плями» у розумінні цього процесу. То як же все-таки працює наркоз? Чому ми не прокидаємося під час операцій і до чого тут досліди на плодових мушках — у всьому цьому розібрався науковий співробітник Квінслендського технологічного університету Адам Гайнс та поділився із The Conversation. Переказуємо, що до чого.
GIPHY
Чим анестезія відрізняється від звичайного сну?
Для кращого розуміння того, як працює анестезія, треба розглянути різницю між нейронами — нервовими клітинами, яких у мозку налічується аж 86 мільярдів. Існує два основних їх типи: збудливі та гальмівні. Збудливі нейрони відповідальні за періоди активності, а гальмівні, відповідно, сну.
Якщо розглянути цей процес детальніше, то виявиться, що основною функцією гальмівних нейронів є регуляція та пригнічення збудливих. Що більше ми втомлюємося впродовж дня, то активніше працюють гальмівні нейрони. Що ж до анестезії — вона ніби пришвидшує процес засинання, напряму пригнічуючи збудливі нейрони.
GIPHY
Чому під дією анестезії ми не прокидаємось самі?
Безумовно, анестезія не набула б такого поширення у медичній практиці, якби нічим не відрізнялася від сну. І справді, за винятком рідкісних випадків, люди під дією загальних анестетиків не прокидаються самовільно.
Науковці довго сперечалися, чому ж так відбувається, але всі їхні гіпотези зійшлися в одному: під впливом анестезії нейрони не здатні комунікувати, тож збудливі нейрони не можуть самі себе активувати. Комунікація нейронів відбувається шляхом передачі електричних імпульсів, або ж, частіше, за допомогою нейромедіаторів — хімічних сполук, які зв'язуються зі специфічними рецепторами на поверхні нейронів та активують їх. Як з'ясувалося, саме з нейромедіаторами пов'язана дія анестезії на мозок.
Передача сигнальних молекул у мозку. COSMIN4000 / ISTOCKPHOTO
Як працює анестезія на молекулярному рівні?
Дослідження на плодових мушках Drosophila melanogaster показало, що поширені препарати для анестезії, такі як ізофлуран, пригнічують вироблення протеїну, який відповідальний за виділення нейромедіаторів. Більше того, у збудливих і гальмівних нейронах за цей процес відповідають два різних типи цього протеїну, і анестезія впливає лише на той, який мав би активувати збудливі нейрони.
Таким чином, загальна анестезія пригнічує активацію збудливих нейронів та не дає мозку самовільно прокидатися під час хірургічних втручань. Вона також ніяк не впливає на гальмівні нейрони — і науковцям доведеться докласти ще немало зусиль, щоб з'ясувати, чому так відбувається.
Нейрони плодових мушок. / Adam Hines
В одному можна бути впевненими: оскільки ізофлуран однаково діє на всіх тварин, то і в людей дію анестезії можна пояснити пригніченням збудливих нейронів. Це відкриття — важливий крок на шляху до розробки безпечніших препаратів для загальної анестезії.