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实验动物常用的麻醉方式对实验结果的影响
来源:狐狸微信公众号 | 作者:莱艾特科技 | 发布时间: 2025-08-08 | 1017 次浏览 | 分享到:
本文通过系统分析不同麻醉方式(如吸入麻醉、注射麻醉等)对大鼠、小鼠、兔、犬及非人灵长类等常用实验动物的生理指标和实验结果影响,对比评估各类麻醉方法的优势与局限性。同时,本文结合不同实验需求,详细阐述麻醉方案,选择中的关键注意事项,并提出针对性的优化建议,旨在为实验动物麻醉方案的选择提供科学依据和实践指导,助力研究者做出最优决策。

一、大小鼠常用麻醉方法对实验结果的影响

1.1大鼠常用的麻醉方法

1.2小鼠常用的麻醉方法

二、其他实验动物

2.1兔最常用麻醉方式

2.1.1常用麻醉方式

实验兔常用氯胺酮联合镇静剂的注射麻醉。其中氯胺酮 + 赛拉嗪肌肉注射是经典方案,一般剂量氯胺酮 20–35 mg/kg + 赛拉嗪 3–5 mg/kg IM,可提供约 30 分钟左右的麻醉。为延长麻醉时间和平稳苏醒,实验中常加用少量第三种药物,例如氯胺酮–赛拉嗪联合 ACE(醋丙嗪 0.5–1 mg/kg)“三联针”,可维持麻醉达 30–60 分钟。氯胺酮注射麻醉在兔中起效约 5 分钟,麻醉深度适中,应用广泛。

2.1.2其他麻醉方式

吸入麻醉:兔可使用异氟烷或七氟烷吸入麻醉。诱导可先给予镇静后面罩给药,也可采用诱导箱高浓度诱导(3–5% 异氟烷),维持浓度约 1.5–2.5%。吸入麻醉优点是可控性好、苏醒快,适合需要麻醉后快速恢复的实验(如影像扫描等)。但由于兔气管解剖特殊,气管插管难度大,一般需经验丰富人员操作。可选用喉罩(V-Gel)辅助通气,但不能完全防误吸。吸入麻醉对设备依赖高,需麻醉机和监护。

复合静脉麻醉:可采用“诱导 + 维持”方案:例如镇静后静脉推注丙泊酚(1–2 mg/kg)或阿尔法索酮(3–5 mg/kg)诱导插管,再以异氟烷维持。也有纯静脉组合如氯胺酮 + 地美麻醉(氯胺酮 20–30 mg/kg + 地美 0.1–0.2 mg/kg IM),可达深镇静 1 小时以上,术毕静脉注射育扁宁(与地美等体积)可在数分钟内逆转苏醒。另有氯胺酮 + 安定类方案(如氯胺酮 25 mg/kg + 咪达唑仑 0.5–2 mg/kg IM),起效平稳且对呼吸影响小,维持约 30–45 分钟。这些方案选择视实验需求和设备条件而定。

2.1.3特殊药物和注意

需要注意赛拉嗪在兔肌注有引起局部组织刺激和坏死的报道,故很多实验更倾向使用右美托咪定替代赛拉嗪。约 1/3 家兔存在血浆 Atropinesterase,会快速分解阿托品,故术前预防性使用抗胆碱药时常选择效力更持久的 Glycopyrrolate(0.01–0.05 mg/kg SC/IM)以更有效地维持心率和减少分泌。这些细节在兔麻醉中不容忽视。

2.1.4检测指标影响分析

应激及代谢:兔麻醉对糖代谢和肾上腺功能具有显著影响。氯胺酮–赛拉嗪麻醉可导致兔血糖显著升高:麻醉 60–90 分钟时血糖上升至正常值的 3 倍,甚至麻醉持续越久血糖越高。赛拉嗪引起的高血糖伴随胰岛素抑制和胰高血糖素升高,是典型的α₂受体介导效应。麻醉还影响兔的糖皮质激素分泌:与清醒对照相比,氯胺酮/赛拉嗪麻醉兔的总体皮质醇、皮质酮水平变化不大,仅在麻醉 60–120 分钟出现一过性皮质醇升高。而氯胺酮/安定或硫喷妥钠麻醉则可刺激术后阶段糖皮质激素释放,导致应激激素上升。乳酸方面,若麻醉导致呼吸抑制,可能出现高乳酸血症。在兔眼科研究中,KX 麻醉使房水葡萄糖含量亦增高,反映全身高血糖状态。因此,兔麻醉对血糖、皮质醇等应激指标有明显干扰,其中 KX 高血糖效应尤需注意。

肝肾及生化:麻醉可显著改变兔的生化指标。在对照研究中,不同麻醉对兔脂质、电解质酶学产生多方向变化:如氯胺酮/安定提高胆固醇和 LDH,KX 提高甘油三酯和钠、钾,戊巴比妥提高胆固醇、降低 LDH,硫喷妥提高氯和磷等。在肌肉注射麻醉下,总蛋白和白蛋白下降(血浆被稀释)也是报道一致的现象。肝酶 ALT/AST 在单次麻醉短期内变化不大,但氟烷麻醉可能引起转氨酶升高,已不推荐用于兔长时间麻醉。BUN 和肌酐在麻醉期间一般稳定,但长时间深麻导致的低血压可能降低肾灌注、影响术后肾功能。因此,分析麻醉兔的血液生化时要特别谨慎:在麻醉后恢复期,许多指标较基线显著变化,应避免将此阶段的数据直接与清醒状态比较。

呼吸循环:兔对麻醉的呼吸循环反应较敏感。氯胺酮本身对呼吸影响轻微,但联用赛拉嗪后会导致显著的呼吸抑制和心率下降。兔麻醉常见的风险是呼吸道梗阻和呼吸骤停,尤其诱导期易出现呼吸暂停。因此麻醉兔通常需预先高流量给氧,并尽快建立气道通畅(如及早插管或使用喉罩)。赛拉嗪和右美托咪定均会引起外周血管收缩和迷走兴奋,使心率大幅降低,平均动脉压先升后降;兔对阿托品不敏感,故易出现顽固性心率偏低。吸入麻醉对循环的影响相对温和但仍需注意低血压:异氟烷可致血管扩张、血压下降,若缺乏术前镇静直接面罩诱导,兔可能因恐惧应激导致儿茶酚胺飙升诱发心律失常。因此给药前常用镇静剂(如地西泮/咪达唑仑或丁丙诺啡)以平稳诱导。总的来说,兔麻醉必须密切监测 SpO₂、心率和呼吸频率,确保及时纠正低氧或过度抑制。适当时可采取机械通气和液体复苏支持以维持生命体征稳定。

行为与电生理:麻醉对兔行为学影响体现在术后活动和摄食减少。氯胺酮可引起兔麻醉苏醒时刻板多动、甚至癫痫样颤动,不利于立即开展行为观察。右美托咪定等可造成长时间镇静,动物在麻醉后数小时呈抑郁状态。研究显示,麻醉会暂时改变兔的内分泌和神经递质水平,如提高术后血清皮质酮和 5-HT 浓度。这些变化可能影响兔对环境的响应和情绪,从而干扰行为试验的重复性。电生理方面,麻醉导致兔脑电节律由清醒的快波变为慢波高幅,对癫痫研究或感觉诱发电位测试均是干扰。部分实验选择在不干预意识的情况下测量(如训练兔在清醒状态固定),正是为避免麻醉对中枢神经的影响。综上,兔的行为学和电生理实验应尽量与麻醉分开进行,若需在麻醉后评估,也应在兔完全清醒、各项生理指标恢复正常后再进行。

2.1.4优化建议

减少应激干扰:针对兔麻醉产生的高血糖和应激激素波动,可采取数项优化措施。首先,在实验设计时尽可能使用对糖代谢影响小的麻醉。例如对代谢研究,可考虑氟芬合剂(Fentanyl/Droperidol)等镇痛镇静方案,其对兔糖皮质激素的影响较 KX 小(报道麻醉早期糖皮质激素甚至降低)。其次,麻醉前适当禁食(8–12 小时)有助于减轻麻醉诱导的高血糖幅度。对于不可避免的 KX 麻醉高血糖干扰,可在实验对照组中纳入同等麻醉处理的对照,以扣除这一影响。

平衡麻醉深度与安全:兔对麻醉耐受个体差异大,应根据操作需求选择合适深度。若仅为采血等小操作,可选用镇静剂 + 低剂量氯胺酮,避免过深麻醉导致循环抑制。如需外科手术麻醉,则应保证充分镇痛和反射消失,同时配合监护及时支持。诱导插管时,可先使用短效静脉麻醉(如阿尔法索酮 3–5 mg/kg IV)快速诱导、完成插管,随后改用异氟烷维持,这样既缩短了高风险诱导期,又方便在手术中调节深度和供氧。若无条件插管,面罩诱导时务必有人手开放气道并供氧,必要时采取轻度头低位防止舌后坠阻塞气道。通过以上手段,在确保麻醉安全的同时,减少因抢救干预对实验指标的二次影响。

辅助用药与监测:正如前述,抗胆碱能药物在兔麻醉中应用需考虑个体差异。推荐常规使用 Glycopyrrolate(例如 0.1 mg/kg IM 于诱导前 10 分钟)预处理,以更可靠地维持心率和减少支气管分泌。术中配备多参数监护仪,连续监测 SpO₂、EtCO₂、心率、血压等参数,根据监测数据调整麻醉剂量或采取支持措施(如人工通气纠正高 CO₂)。对于长时间手术,提供 IV 补液以维持血流动力学稳定。在麻醉设计中纳入上述辅助用药和监测,有助于减轻麻醉对生理指标的扰动,提高实验数据质量。

恢复及实验安排:兔麻醉苏醒期管理至关重要。麻醉后应将兔保暖并置于安静环境,直至其完全清醒、能够正常站立行走再返回笼舍饲养。由于氯胺酮可能引起苏醒期的行为紊乱,必要时可给予少量镇静剂(如地西泮 0.5 mg/kg IV)平稳苏醒。对于需要评估术后行为或生理指标的实验,应避开麻醉恢复的前几小时。例如,可安排在麻醉翌日再进行行为测试或采样,以确保麻醉影响已经消退。如果实验需要多次麻醉,应尽量采用可逆麻醉(如右美托咪定 + 氯胺酮,每次术毕用育扁宁拮抗),以减少累积效应对兔健康和实验指标的影响。对灵长类的训练方法也可部分应用于兔:通过驯服训练减少兔对操作的恐惧,使某些情况下无需深麻醉即可完成简单操作,从根本上降低麻醉干扰。总之,通过细致的恢复管理和合理的时间安排,确保兔在真正恢复生理稳态后再进入数据采集阶段。

2.2犬最常用麻醉方式

2.2.1首选麻醉方式

实验犬常采用吸入麻醉为主、静脉麻醉为辅的平衡麻醉方案。异氟烷吸入麻醉是目前应用最广的犬麻醉方式:先经静脉诱导后插管,在 1–2% 异氟烷(氧气载气)下维持麻醉。这种方法麻醉深度易于调节,动物苏醒快,适合需要长时间麻醉且术后需清醒观察的研究。对于短暂操作或采样,也有直接使用静脉麻醉的情况,例如丙泊酚静脉注射(2–4 mg/kg IV 缓慢推注)可迅速诱导麻醉,维持约 5–10 分钟,适合影像扫描或活检等短程操作。若需更长效,可持续微量泵注丙泊酚或改用气体维持。另一个常用方案是氯胺酮 + 镇静剂肌注:如氯胺酮 10 mg/kg + 右美托咪定 0.01 mg/kg IM,可在 5 分钟内产生深镇静,维持约 30 分钟。该组合肌注方便且可用育扁宁拮抗右美托咪定促醒。综上,异氟烷吸入(配合静脉诱导)因其安全可控,被视为犬麻醉金标准;而静脉注射麻醉则用于短小或无条件吸入设备的场景。

2.2.2其他麻醉方式

七氟烷吸入麻醉:七氟烷具更快的诱导和苏醒,比异氟烷对心血管的抑制略小,适合犬短小手术或门诊手术麻醉。但其昂贵且需专用蒸发器,目前在实验犬中应用不如异氟烷普及。

静脉诱导剂:除丙泊酚外,犬麻醉诱导常用硫喷妥钠(Thiopental,10–15 mg/kg IV)或依托咪酯(Etomidate,1–2 mg/kg IV)快速诱导昏迷以便插管。硫喷妥起效极快但作用时间短(5–10 分钟),常用于插管和随后接入吸入麻醉;依托咪酯对心血管影响极小,适合心脏功能不全动物的麻醉诱导。

肌注镇静/麻醉剂:替达米封(Telazol,tiletamine/zolazepam)是一种常用于犬的大动物麻醉剂,4–6 mg/kg IM 可在 3–5 分钟内产生全身麻醉,维持约 20–30 分钟。Telazol 因将氯胺酮类与安定类结合,肌注后麻醉平稳且含镇痛,但苏醒时可能出现较长的镇静迷航状态。阿尔法 2 激动剂(右美托咪定/赛拉嗪)+ 阿片类的组合也用于犬镇静止痛,如右美托咪定 10 µg/kg + 布托啡诺 0.2 mg/kg IM,可令犬镇静并镇痛约 1 小时。该方案优势在于镇痛充分、可拮抗逆转,但对心率抑制显著。根据实验需要,以上各种替代方案可单独或配合使用。

2.2.3检测指标影响分析

应激和内分泌:麻醉对犬的应激激素和代谢指标影响与处理和药物种类有关。一般而言,吸入麻醉对犬应激轴影响较小。有研究观察犬在 60 分钟异氟烷麻醉过程中及术后 1 小时,血清皮质醇和血糖均无显著变化(说明异氟烷在无手术刺激情况下不会明显激活下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴)。相比之下,若无麻醉情况下强行束缚采血,会引起犬应激性皮质醇上升和血糖波动。注射麻醉中,不同药物作用各异:氯胺酮可激活交感使儿茶酚胺释放增多、心率血压暂时升高,也会升高血糖;但联用α激动剂后,后者中枢抑制作用占优,可减少氯胺酮导致的应激升高。例如有报告指出,在犬中加入右美托咪定可显著降低单用氯胺酮所引起的应激性激素变化。然而过强的α刺激本身又可促发应激:如犬使用右美托咪定 - 氯胺酮后,血浆皮质醇仍出现升高,只是程度低于未镇静的剧烈应激。另外,阿片类(如吡哌维定,pethidine)对手术应激有缓冲作用,一项骨科手术研究表明相较纯异氟烷,全凭镇痛药可更好控制术中心理应激指标。总之,犬麻醉下应激指标受多重因素影响:镇静预药、镇痛充分与否以及动物对处理的习惯性。良好的镇静镇痛能减少麻醉和手术过程中的皮质醇、儿茶酚胺飙升,从而减轻对免疫和代谢测定的干扰。

肝肾功能:短时麻醉对健康犬的肝肾功能指标影响通常不大,但特定药物可能有作用。异氟烷主要由肺排出,对肝酶几乎无直接影响;七氟烷部分代谢产生氟离子,长时间大剂量时可能轻度升高犬血浆无机氟,但对 ALT/AST 影响甚微。静脉麻醉剂中,氯胺酮经犬肝代谢,单次使用不会明显改变 ALT/AST,但重复高剂量可能积蓄影响肝功能。巴比妥类药(如硫喷妥)诱导肝酶活性,连续使用可能加速自身代谢、影响药物动力学。值得注意的是,“氟烷肺炎”在犬罕见报道,但氟烷代谢产物可致肝细胞损伤,因而在犬实验中基本弃用。肾功能方面,短程麻醉不会显著改变 BUN、肌酐水平。但若术中发生低血压或肾低灌注,可能引起术后 BUN 暂时上升。七氟烷代谢产生的氟离子有潜在肾毒性,但常规浓度下未见实验犬急性肾损伤报道。总的来说,犬麻醉对常规肝肾指标干扰很小,远小于疾病或药物本身效应。关键是在麻醉过程中维持好血流和氧供,避免继发性肝肾灌注不足即可。

呼吸循环:犬的呼吸循环对全麻剂量反应敏感。吸入麻醉会剂量依赖性降低血压和通气:1MAC 异氟烷通常使平均动脉压降低 20–30%,CO₂ 产率上升导致 PaCO₂略增,但 SpO₂在提供氧气条件下一般保持接近饱和。若不供氧,犬在深麻下 SpO₂可能下降,需要监测调整。相比之下,静脉麻醉短暂但冲击明显:丙泊酚推注常导致瞬时呼吸暂停、血压下降,需准备气囊辅助通气;硫喷妥有较强心肌抑制和血管扩张作用,高剂量可引发低血压和心动过缓。氯胺酮单用对循环有兴奋作用,它通过交感刺激让心率、血压一过性升高,这在失血休克时是优点,但对高血压模型可能是干扰因素。右美托咪定等则相反,会使心率显著下降(常降至基础的 50% 以下)并减少心输出量;动脉压可先升高(外周阻力上升)继而回落。犬麻醉需特别注意心律变化和呼吸维持:如右美托咪定镇静时常出现房室传导阻滞(一期或二度),必要时可用阿托品(0.02 mg/kg IV)纠正过缓心律。对于吸入麻醉犬,若需长时间维持,应给予容量支持和血压支持(必要时小剂量多巴胺/去甲肾上腺素)以防止低灌注。若测量 SpO₂、PaCO₂ 等,需认识到麻醉本身可能改变这些参数,因此对比实验时应统一麻醉方式和深度,以减少误差。

行为和认知:全身麻醉对犬中枢神经产生显著但短暂的影响。麻醉清醒后,犬可能经历一段认知功能受损和行为改变的时间,这取决于麻醉药的种类和持续时间。比如,氯胺酮苏醒期犬常表现出一定程度的定向障碍和躁动(类似人在氯胺酮麻醉后的“幻觉”),部分犬会吠叫、不安,需数十分钟平静。这对行为实验(如学习测试)构成干扰,尤其如果在麻醉当日评估行为,可能无法反映犬正常水平。异氟烷等吸入麻醉苏醒较平顺,但深麻状态下脑电抑制可能影响短期记忆形成;有研究在人和动物中提示全麻可导致术后一过性的认知功能降低(POCD),犬也可能存在类似现象。对于电生理记录,麻醉改变突触网络活动模式,不同药物影响不同:异氟烷引起扩展的脑电慢波和突触抑制;氯胺酮则增加脑内谷氨酸漂移,引起异兆波活动。因此,除非专门研究麻醉下脑功能,一般神经生理实验应在清醒犬上进行。如需在麻醉中记录脑电,也应警惕药物本身效应对结果的解释。

2.2.4优化建议

优化镇静镇痛以减轻应激:在犬麻醉前给予充分的镇静和镇痛可大幅降低麻醉和操作引起的应激反应。例如,可在诱导前 20 分钟肌注阿片类(如吗啡 0.2 mg/kg 或布托啡诺 0.3 mg/kg)和少量镇静剂(如 ACE 0.03 mg/kg),使犬镇定并预先阻断部分手术疼痛信号。这将减少麻醉诱导和手术操作时皮质醇和肾上腺素的分泌峰值。对于需要频繁麻醉采样的代谢或内分泌实验,可考虑训练犬适应保定或采血操作,以减少对每次麻醉的依赖。有研究显示,经过训练合作采血的猕猴在镇静取样时皮质醇不升高,而未经训练的猴子在注射时皮质醇飙升。同理,训练犬接受温和束缚进行部分检查,可避免麻醉干扰。

选择合适麻醉方案匹配实验需求:根据实验性质选择最能兼顾动物稳定和数据准确的麻醉方式。例如,毒理学实验往往在末次取样时安乐死动物,可采用戊巴比妥钠过量作为麻醉兼安乐,此时麻醉后各组织生化变化已不影响结局。又如,认知行为研究应尽量避免全麻,如必须麻醉做手术植入装置,也应在术后给予充足恢复和再训练时间,防止麻醉后的大脑功能紊乱影响实验。对于电生理记录,若需在麻醉下进行(如睡眠脑电或术中记录),则应在各实验条件下使用相同麻醉药浓度和时程,以保证可比性,并在讨论中注明麻醉对结果的潜在影响。

加强生命支持与监测:犬的麻醉管理应遵循临床兽医标准,以最大限度减少生理波动。围麻醉期留置静脉通路,及时纠正液体丢失和维持血压;术中连接多参数监护仪,持续监测 ECG、血压、呼末 CO₂ 等,对异常情况(如心率过缓、低血压、高 CO₂)迅速处理。必要时使用机械通气维持正常 PaCO₂水平,从而使血气指标更接近清醒状态。这些措施可确保麻醉期间动物内环境相对稳定,减小实验变量。实验人员还应做好麻醉记录,在数据分析时参考麻醉深度、生命体征等以解释异常数据(例如某动物术中出现低氧,术后血乳酸偏高则可能源于此)。

苏醒期与观察:犬在麻醉苏醒期间可能出现应激高峰和行为异常,因而对术后数据收集的安排需慎重。建议避开麻醉当日进行犬的精细行为学测试或采血,可在麻醉次日待动物生理稳定后进行。同时,为评估麻醉对动物的持续影响,可在麻醉后数小时和 1 天分别测量一次关键指标,与麻醉前基线比较。若发现麻醉次日指标已恢复基线水平,则后续数据可认为不受麻醉残留影响。对于多次麻醉的试验,应保证间隔足够长时间(如一周)以使动物完全恢复。如果频率更高(如每日麻醉),则需考虑麻醉积累效应——这种情况下可选择作用时间极短的药物或局麻 + 镇静替代全麻。例如一些成像研究使用犬短效镇静剂联合局麻,从而保持动物部分意识配合,尽量减少全麻次数对整体健康和实验数据的干扰。总之,通过合理安排时间表和恢复观察,确保麻醉因素不会混淆实验对照和结论。

2.3非人灵长类最常用麻醉方式

2.3.1首先麻醉方式

猕猴等灵长类通常以氯胺酮肌注作为诱导和短时间麻醉的首选。典型剂量约 10 mg/kg IM,可在 2–5 分钟内使猴进入沉睡状态,维持时间约 20 分钟,便于进行采血、检查或短操作。氯胺酮单药麻醉优点是给药方便、对呼吸抑制轻,但缺点是肌张力和反射可能部分保留。因此在需要更深麻醉时,常加入其他药物组合使用:氯胺酮 + 右美托咪定是常用组合之一,右美托咪定剂量约 0.1–0.15 mg/kg IM,与降低剂量的氯胺酮合用可显著增强肌肉松弛和镇静深度。该组合麻醉平面优于单用氯胺酮,且右美托咪定可用拮抗剂逆转,加快苏醒。另一方案是氯胺酮 + 安定类(如先口服咪达唑仑 1 mg/kg,再肌注氯胺酮 8 mg/kg),这种预给安定可减少注射应激和降低所需氯胺酮剂量。对于需要长时间麻醉(如手术),一般做法是先肌注氯胺酮或 Telazol 将猴麻倒后,迅速气管插管改用异氟烷或七氟烷吸入维持。异氟烷 1–2% 吸入可长期维持麻醉深度,可通过调整浓度精准控制平面,适合手术和影像等长时程操作。综上,氯胺酮肌注是 NHP 短时间麻醉最常用手段,而对长时间或大型操作,则多采用“氯胺酮诱导 + 吸入维持”的综合麻醉策略。

2.3.2其他麻醉方式

替他咪酯/佐拉泽潘(Telazol)肌注:Telazol 在猕猴中广泛用作化学镇静剂,4–6 mg/kg IM 可在 5 分钟内产生类似深麻醉的效果,持续时间 30 分钟左右。其优点是麻醉深、镇痛足,可以完成采样、X 光等操作;缺点是苏醒缓慢、猴在恢复期常表现定向力差和嗜睡。Telazol 常用于野外采集或运输麻醉。

静脉麻醉药:在有静脉通路的情况下,可选择丙泊酚静脉麻醉。1–2 mg/kg IV 推注可快速诱导麻醉,因丙泊酚代谢快,持续效应只有 5–10 分钟,需泵续滴维持。丙泊酚对猴循环抑制温和,苏醒迅速,适合需要短暂深麻且快速清醒的场景(如脑部 MRI 扫描)。另外阿尔法索酮静脉注射也可用于猴麻醉,其安全范围较宽,可肌注可静注,适合无法经口麻醉诱导又需平稳插管的情况。

镇静辅助:NHP 麻醉常在注射前使用阿托品(0.04 mg/kg IM)预处理,以减少呼吸道分泌和防止迷走性心率下降(猴常在麻醉诱导时出现迷走反射性心率骤降,阿托品可部分预防)。术前禁食 8–12 小时以防呕吐误吸。对于攻击性强的灵长类,可先远程吹管注射小剂量镇静剂(如地西泮或丁螺环酮)使其镇定,再近距离肌注主要麻醉剂,提高操作安全。上述方法根据具体种类和实验要求灵活选用。

2.3.3检测指标影响分析

应激反应:麻醉对灵长类应激指标的干扰与动物心理应激因素交织在一起。猕猴等在未训练情况下捕捉和注射本身会引起应激激素飙升。因此在讨论麻醉对应激指标影响时,需区分操作应激和药物效应。就药物本身而言,氯胺酮倾向于引起交感兴奋,升高儿茶酚胺和血糖;右美托咪定则中枢抑制应激反应,可减少注射时的皮质醇释放。一项比较猴氯胺酮单用与复合的研究显示:加用右美托咪定并未导致显著不同的粪糖皮质激素水平(三种方案粪皮质醇代谢物无统计学差异),提示药物组合对慢性应激水平影响相近。但急性情况下,氯胺酮麻醉仍明显改变了猴的应激相关行为和生理:如麻醉后 24–48 小时内猴食欲降低、活动减少,被认为与麻醉应激有关。氯胺酮麻醉还可导致尿皮质醇升高、粪便中皮质酮代谢物波动。综上,灵长类麻醉会干扰应激指标的测量:注射过程本身和药理作用共同影响皮质醇、儿茶酚胺水平,使这些指标难以代表基础状态。如需测定,应考虑麻醉前采样或使用训练减少操作应激。

免疫与血细胞:麻醉可影响猴外周血细胞计数和免疫参数。研究表明,氯胺酮麻醉会使食蟹猴白细胞总数和淋巴细胞百分比显著降低,相比清醒状态呈现应激性白细胞减少。这一效应在恒河猴上也观察到:麻醉猴较未麻醉时白细胞偏低、中性粒细胞比例略升高。推测机制可能为麻醉/应激导致淋巴细胞重新分布或边缘池释放减少。此变化对免疫学实验是不容忽视的干扰,会暂时改变外周免疫细胞基线。建议在可能情况下于清醒状态下采血作基础血象,对比麻醉下数据,以区分麻醉影响。麻醉对炎症因子和代谢激素亦有作用:有报道静脉麻醉可暂时降低猴血浆 ACTH 和生长激素,影响下丘脑 - 垂体功能。此外,一些麻醉剂(如右美托咪定)具抗炎特性,可抑制麻醉过程中炎症因子的释放,使得麻醉猴的急性炎症反应低于清醒应激水平。这需要在解读炎症或免疫实验结果时加以考虑。

生化指标:短程麻醉对猕猴常规生化的直接影响相对较小。氯胺酮麻醉 15 mg/kg 在食蟹猴的研究中,发现麻醉后总蛋白、白蛋白和血钙下降,而 ALT、AST、胆固醇等未见明显变化。这表明一次氯胺酮麻醉会引起血浆稀释(蛋白下降)但不直接损伤肝细胞。血糖方面,猕猴对氯胺酮的反应类似啮齿类:注射后 10 分钟血糖即上升,不过幅度和持续时间较短。需要注意的是,猴在麻醉前通常已禁食过夜,因此空腹状态下麻醉可能不会引起显著高血糖(大鼠研究显示空腹时 KX 不致高血糖)。肾功能指标在短麻醉中一般稳定,猴有较强的生理代偿维持肾小球滤过。总的来说,NHP 的一次常规麻醉不会显著扭曲其肝酶和肾功能化验值,但会对血糖、蛋白、电解质产生一些可逆影响。实验中如需测定这些指标,建议统一麻醉状态或在清醒时留取基线样本进行比较。

呼吸循环:猴麻醉的呼吸循环效应与人相似。氯胺酮单用对猴的呼吸影响轻微,猴在氯胺酮镇静下多能自行维持气道通畅和基本通气率,SpO₂通常维持在 90% 以上(肌注后可给予氧气提高至接近 100%)。然而,合用右美托咪定会加重呼吸抑制,可能出现间歇性呼吸停顿和 SpO₂下降,需要氧气支持。所幸研究显示,添加右美托咪定并未造成临床上显著的低氧或二氧化碳潴留,相比氯胺酮单独使用组,呼吸频率和血氧指标无明显差异。这可能由于剂量较小且仍在动物代偿范围内。异氟烷麻醉对猴的影响取决于是否机械通气:自主呼吸状态下,较深麻醉会引起高碳酸血症和潮气量下降,因此给猴吸入麻醉通常采用插管 + 呼吸机控制通气以确保正常 PaCO₂水平。循环方面,猴对麻醉诱导期的迷走反射非常敏感,稍有刺激即可诱发心率骤降甚至停搏,因此诱导时常规使用抗胆碱药预防。氯胺酮升高心率血压可部分抵消迷走效应,而右美托咪定则降低心率,使得氯胺酮本可升高的心率趋于正常,无明显心动过速。监测发现三种麻醉方案下(氯胺酮单用、加右美或加咪达唑仑),猴的心率、血压、血氧均在安全范围,未出现严重生理波动。因此,可以认为适当剂量的氯胺酮类麻醉能较平稳地维持 NHP 生命体征。而长时间吸入麻醉过程中,则需靠麻醉深度调节和药物支持(如静脉输注升压药)维持循环稳定。

行为与神经:灵长类的高级认知和行为对麻醉极为敏感。任何全麻都会暂时性地扰乱猴的正常行为模式和认知功能。短效麻醉(如氯胺酮半小时)苏醒后,猴通常需要数小时才能恢复正常的社会互动和进食。有研究通过监测猕猴麻醉后采食量和皮质醇代谢指出:氯胺酮镇静使猴在术后至少 1–2 天食欲显著降低、粪皮质酮升高,提示麻醉给猴带来持续的生理心理应激影响。这对于行为学研究而言是重要干扰因素——例如测试认知任务前如近期麻醉过,猴的主动性和注意力可能尚未恢复,不利于得到可靠结果。电生理方面,麻醉对猴脑信号的改变类似人:呈全频段脑电幅度降低、高频活动消失,神经元自发放电率下降等。因此绝大多数灵长类认知神经科学实验都要求在清醒条件下进行。如果必须麻醉进行(如脑成像、神经元记录植入手术等),实验者需认识到麻醉对神经活动的扭曲,并避免将麻醉状态下的数据与清醒任务直接类比。为提高电生理信号的可重复性,往往会选用特定药物维持猴镇静而非全麻,如低剂量咪达唑仑持续静注用于功能磁共振,以在降低运动的同时尽可能保留部分脑活动模式。总之,灵长类的行为和神经实验极力避免麻醉状态,但在必须使用时应严格控制条件并给予足够恢复期,以减少对结果的干扰。

2.3.4 优化建议

训练与习惯化:针对灵长类而言,减少麻醉干扰的最佳方法之一是行为训练。通过正强化训练猴子配合采血、注射等操作,可极大降低操作应激带来的激素波动。训练有素的猴在不麻醉情况下也能完成很多生理测定,从而避免了麻醉对指标的直接影响。如果实验必须麻醉(如外科手术),也可在术前训练猴适应笼内注射、面罩吸入等过程,减少诱导期的应激反应和并发症。

麻醉方案选择:应根据研究重点选择合适的麻醉药物组合,尽量减小对测量终点的干扰。如果研究涉及应激激素或免疫功能,优先考虑对这些系统影响较小的药物。例如右美托咪定有抑制应激反应和抗炎作用,可作为氯胺酮的佐剂;但需注意其强力降心率效应,测量心输出量时可能是干扰。又如需要长时间稳定记录生理信号,吸入麻醉可提供恒定平面,但对脑电影响大,此时可考虑静脉复合麻醉或局麻加镇静,以尽量保留生理状态。关键是在不影响主要实验目的的前提下,选用对各待测指标相对中性的麻醉方案,并在方法部分详细记录,以便读者评估其影响。

严密支持监测:大型灵长类麻醉风险高,一旦出现生理失衡不仅危及动物生命,也会严重干扰实验数据。因此应配备专业兽医麻醉团队,对麻醉猴实施人类病人级别的监护和支持。包括:麻醉前全面体检和实验室检查,术中连续监测 ECG、血压、有创血气等参数,必要时机械通气和药物维持血压。在这样严格控制下,麻醉状态下猴的内环境可接近清醒水平,测得的数据可信度更高。例如,通过调控通气使麻醉猴维持正常 PaCO₂、pH,可避免因 CO₂潴留导致的血液酸碱和电解质改变,对某些代谢研究非常重要。又如运用升压药维持血压,可防止因低灌注引起的器官功能指标变化。总之,完善的麻醉监护不仅保障动物福利,也使得麻醉本身对研究指标的额外影响降至最低。

分组对照与时间安排:在不可避免麻醉时,建议在实验设计中加入麻醉相关的对照。例如,设置一组猴仅接受与实验组相同的麻醉处理但不给予实验性操作,以测定麻醉本身引起的指标变化,然后将其从实验组总变化中扣除。另外,注意麻醉时序对测定的影响:如需要评估麻醉对某指标的影响持续时间,可在麻醉后不同时间点多次采样,直至指标恢复基线。这不仅可以作为麻醉干扰的校正依据,也能为以后优化麻醉提供参考(例如发现麻醉后 24 小时某激素仍偏高,则下次实验应延长观察时间)。对于涉及行为和认知的研究,更要避免在麻醉后短时间内测试动物。确保猴子有足够时间完全恢复(通常至少 24 小时,视麻醉深度可达数天),并在恢复后进行一定的重新训练或适应,然后再开展正式的行为学实验。如此可以最大程度减少麻醉后遗留效应对实验结果的混淆。

参考文献

[1]卢晓,于灵芝,周聪颖,等.常用实验动物全身性麻醉药物的使用[J].实验动物与比较医学,2022,42(01):18-25.