全身麻酔と睡眠と昏睡～麻酔による意識消失の機序①

General Anesthesia, Sleep, and Coma

NEJM 2010年12月30日号より

全身麻酔によって意識が消失する機序

皮質回路と意識低下・消失

臨床および基礎研究における観測で得られた知見によれば、麻酔薬によって意識が消失するのは、大脳皮質、脳幹および視床に存在する複数の部位における神経伝達に変化が生ずるせいである。全身麻酔を要しない手術を行うときには、通常、少量の鎮静薬が投与される。これは、呼吸状態および循環動態（脳幹機能）は正常なままで認知機能（皮質の活動）が低下している状態である。ネズミの全身麻酔モデルでは、大脳皮質の神経活動が極度に低下する現象が観測されている。同様に、全身麻酔中のヒトを対象としてPET検査を行う研究でも、皮質の代謝活性が明らかに低下することが明らかにされている。また、機能MRIおよび局所電場電位（local field potential; LFP）の所見から、ヒトが全身麻酔で意識を消失する際に起こる大脳皮質における変化についての知見が得られている。分子薬理学領域の研究では、皮質、視床、脳幹および線条体のGABAA受容体とNMDA受容体が二つの重要な作用標的であることが明らかにされている。少数の抑制性介在ニューロンが多数の興奮性錐体細胞を制御しているため、全身麻酔でGABAAによる抑制が増強すると、脳の広い領域が効率よく不活化され意識が消失する(Fig. 2A)。

脳幹、睡眠および意識低下・消失

全身麻酔導入時に鎮静薬がボーラス投与されると、脳幹の覚醒中枢に速やかに作用し、意識が消失する。前述した導入時に見られる臨床徴候は、脳幹における鎮静薬の作用を反映している。眼球頭位反射および角膜反射の消失は、脳幹機能が障害されていることを示す非特異的な指標である。このような反射が消失するのは、鎮静薬が、中脳および橋の動眼神経核、滑車神経核、外転神経核、三叉神経核および顔面神経核に作用するためである。

齧歯類を用いた研究では、バルビツレートを中脳橋被蓋野に直接注入すると意識が消失することが明らかにされている。この所見は、脳幹レベルでの意識消失は典型的には傍正中橋中脳領域の外背側被蓋野の傷害に起因するという、脳傷害についての研究で明らかにされた知見を裏付けるものである。無呼吸が起こる機序の一つとして、延髄腹側および橋に存在する呼吸を制御するネットワークを構成するGABAA介在ニューロンに鎮静薬が作用することが示唆されている。

プロポフォールをボーラス投与すると、直ちに筋緊張が低下する。これは、プロポフォールの脊髄に対する作用と、抗重力筋群の制御を司る橋および延髄網様体の核に対する作用によるものである可能性が高いと考えられている。プロポフォールの作用機序についてのこの概念を裏付けるような観測結果も得られている。斜角筋間ブロックに際しクモ膜下腔または脳底動脈に誤って局所麻酔薬を注入したときや、椎間関節ブロックに際し頸髄に誤ってアルコールを注入したときの筋緊張の低下がその例である。その他の例として、橋梗塞や閉じ込め症候群患者で見られる所見や、GABA作動薬であるバクロフェンの筋弛緩作用および催眠作用が挙げられる。手術終了が間近に迫っているとき、短時間の筋弛緩作用を得るのに少量のプロポフォールが選択肢となり得ることや、手術終了前には作用発現までに時間がかかり作用時間も長い筋弛緩薬よりもプロポフォールの方が好まれる理由は、以上の観測結果が示していると考えられる。このように薬剤が筋緊張低下を来すのと異なり、昏睡や植物状態の患者では固縮や痙縮が見られることが多く、徐波睡眠中は筋緊張は正常のままである。

麻酔導入時には、脳幹機能が消失したことを示す徴候（無呼吸、筋緊張低下、頭位眼球反射および角膜反射の消失）と意識消失を指標に、バッグマスク換気開始またはラリンジアルマスク挿入のタイミングを計ることができる。

教訓　プロポフォールは脊髄に対する作用と、抗重力筋群の制御を司る橋および延髄網様体の核に対する作用によって筋緊張を低下させると考えられています。