ラット海馬歯状回のシナプス伝達およびシナプス後細胞の興奮性に対するエンフルレンの作用

原 著 ．嗜女医離，鎗61巻平謝甜鴛〕

ラット海馬歯状回のシナプス伝達およびシナプス後細胞の

興奮性に対するエンフルレンの作用

スズキ

鈴木

ウエヤマ

植山

東京女子医科大学 麻酔学教室 ヒデヒロ マル エイイチ イケダ コ

英弘・丸 栄一・池田みさ子

タマヨ カネコ トシヨ フジタ マサオ

珠代・金子 敏代・藤田 昌雄

（受付 平成3年6月21日）

Actions of Enflurane on Synaptic Transmission and Postsynaptic Neuronal

Excitability in the Rat H孟ppocampal Dentate Area

Hidehiro SUZUKI， Eiiclli MARU， Misako IKEDA， Tamayo UEYAMA， Toshiyo K：ANEKO and Masao FUJITA

Department of Anesthesiology， Tokyo Women’s Medical College

The field potential technique was used to examine the effects of enflurane on the excitatory and

孟nhibitory synaptic transmission and the postsynaptic neuronal excitability in the hippocampal dentate area of unrestrained rats． Two components of the dentate field potential evoked by the perforant path stimulation were analized；the population EPSP and the population spike representing

an extracellular excitatory postsynaptic potential and synchronous discharge， respectively．

The slope of pupulation EPSP（summed amplitude of EPSP）decre耳sed in dose dependent manner by enflurane， indicating a decrease of excitatory synaptic transmission efficasy． The ratio of

population spike amplitude to population EpSP slope（E−S ratio）was increased and X−intercept of E・S

curve was decreased by enflurane．

These findings represent either an enhancement of the excitability of granule cells or a facilitation of the sychronous discharge of granule cells．

Enflurane， even in a small dose（0．5％）strongly potentiated the early paired・pulse depression， 孟ndicating the ehhancement of the GABAergic recurrent inhibition． The rats showed a calmness state with O。5％enflurane inhalation and did not react to nociceptive st圭mulus with 1．5％enflurane．

はじめに 全身麻酔薬は主として中枢神経シナプス接合部 に作用して麻酔作用を発揮するものと考えられて いるが，その詳細に関しては不明な点が多い．著 者らはこれまで海馬歯状回で，興奮性および抑制 性シナプス伝達ならびにシナプス後細胞である顯 粒細胞の興奮性に対する全身麻酔薬の作用を，慢 性電場電位法にて検討してきた．そしてベントバ ルビタール，ジアゼパム，塩酸ケタミンおよび笑 気を対象に検討した結果，各麻酔薬がシナプス接 合部での電気活動に対して独自の作用を持つこと を報告した1）∼5）． エンフルレソは脳波に棘徐波や発作波を出現さ せる特徴をもった，広く臨床的に利用されている 揮発性の麻酔薬である．本研究では自由行動下の ラットに吸入させた土ソフルレソが，歯状回での 興奮性および抑制性シナプス伝達と，穎粒細胞の 興奮性にどのような作用を及ぼすかを動物の行動 に対する作用と対比させて検討し，エンフルレン の麻酔機序に考察を加えた．

実験方法 電場電位の記録および解析法は，鈴木ら1）∼3）の これまでの方法に従った， 被験体にはWistar系ラット（320∼520g）8匹 を用いた．ベントバルビタール麻酔下で，電場電 位記録用の電極（直径50μmポリウレタン被覆ス テンレス線）を海馬歯状回門部に，また単極刺激 電極（直径100μm）を貫通路線維の密集している angular bundleに刺入し，埋め込み用コネクタに 接続して頭蓋骨上に固定した．この慢性電極埋め 込み手術の3週間後に，観察庭内で動物が自由に 行動している状態で実験を行った． コントロール電場電位を記録したのち，観察忍 泣にエンフルレンを酸素と共に供給し，エンフル レンの心内の濃度（吸入濃度）を1．5％に固定して 40分間，0．5％で40分間そして酸素および空気で屋 内を換気して吸入濃度0％で60分間，電場電位記 録と動物の行動観察を行った．なお箱内のエソフ

ルレン濃：度はAcoma Anesthetic Agent Monitor たて測定し調節した。

貫通路線維の刺激により海馬歯状回に誘発され

る単シナプス性電場電位は，集合EPSP（ex−

citatory postsynaptic potential）と集合活動電位 の2つの成分に分離でき6）7），それぞれ細胞群の興 奮性シナプス後電位の総和と細胞群の同期発射を 示している．本実験ではこの集合EPSPと集合活 動電位の大きさを測定した．まず興奮性シナプス 伝達効率を検討するため，横軸に刺激強度（パル

ス幅）をとり，縦軸に集合EPSPの大きさをプ

ロットして刺激一反応（S−R）曲線を求めた．また 穎粒細胞興奮性の分析では，横軸（X軸）に集合 EPSPの大きさをとり，縦軸にそれと対応した集 合活動電位の振幅をプロットして，EPSP−spike （E・S）曲線を得た．さらにE−S曲線のX軸との交 点から集合活動電位の発射闘値を求めた．次に反 回性シナプス抑制の強度を検討するため，貫通路 線維にパルス間隔20msecで強度の等しい2つの パルスを与え，集合活動電位に対する初期二連パ ルス抑制の強度を計測した．またパルス間隔を30 msecから5secまで適時変化させ，後期二連パル ス抑制についても検討した． 結 果 1．動物の行動の変化 エンフルレンの吸入濃度を1．5％にして5分後 から5∼10分間動物は頭を激しく動かし興奮状態 を示した．その後徐々に運動量は減少し鎮静状態 になり，20∼30分後には腹を床につけてうずくま りtail pinchにもほとんど反応せず，深い麻酔状 態に陥った．エンフルレン吸入濃度を0．5％に減量 すると，20∼30分後にはtail pinchに反応を示し 頭を持ち上げて動かすが，刺激のない時は鎮静状 態にあった．エソフルレンを中止した30∼60分後 に動物はほぼ覚醒したが，エソフルレン吸入前に 比べ運動量は少なかった．なおけいれん発作は出 現しなかった． 2．興奮性シナプス伝達効率の変化 エンフルレン1．5％吸入後徐々に集合EPSPは 減少し30∼40分後に最小値を示した，吸入濃度を 0．5％に減少すると，集合EPSPは1．5％吸入時よ り増大した．この変化は全ての動物で観察された． Contro1 30min after Enflurane（t5‘％）＿ 30min after Enflurane〔O．5％） ノ 40mh after Enflu「ane｛0％）』・ EPSP SIope 6．1mV／msec 3．5mV／msec 43mV／msec 5，5mV／msec

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Pulse wid量h＝120μsec， Curre眺含20qμA

図1 エンフルレン吸入前後の歯状回の電場電位

高い吸入濃度ほど点線で示した集合EPSPの傾斜（大

ぎさ）は減少している．これに反し集合活動電位の振

エンフルレン吸入中止後集合EPSPは更に増大

し，コントロール値の近くまで回復した（図1， 2下段）．刺激強度と集合EPSPを対比して得ら れるS・R曲線の勾配はエンフルレンにより減少 し，興奮性シナプス伝達効率の低下を示した（図 2上段）， 3．穎粒細胞の興奮性の変化

エンフルレン吸入により集合EPSPは減少し

たが，集合活動電位の大きさは多くの動物でむし ろ増大する傾向を示した（図1）．したがって集合 EPSPの大きさとそれに対する集合活動電位の大

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図2 上段：貫通路一歯状回の興奮性シナプス伝達効 率のエンフルレンによる変化を示す．S−R曲線の勾 配は，1．5％吸入時（●印）明らかに減少しシナプス 伝達効率の低下を示している． 下段：エンフルレンの吸入濃度と時間経過に伴う集 合EPSPの大きさの変化を示す．この症例では吸入 停止1時間後完全には回復していない．． 一30 0 30 60 舎 争 εnOurane En伽rane 1．5『る O．5％ 90 120 150 争 En伽rane o％ 図3 上段：E・S曲線のエソフルレンによる変化を示 す．E・S曲線の勾配はエンフルレン1．5％により増大 している． 中段：E−S曲線のX切片の大きさ即ち集合活動電 位の発射闘値の変化を示す．エンフルレンにより用 量：（濃：度）依存的に闘値は低下している。 下段lE・S曲線の勾配の変化を示す．用量依存的に 勾配は増大している， ○：コントロール，●：エソフルレン．

きさを対比させて得られるE−S曲線は，勾配が著 しく増大した（図3上段）．この勾配の増大はエン フルレン吸入濃度1．5％で0．5％より大ぎく，吸入 中止60分後までに完全にコントロール値にまで回 復した（図3下段）．またE−S曲線とX軸との交点 はエンフルレンにより左方に移動し，集合活動電 位発射に必要な最：小の集合EPSPの値は減少し た．このE−S曲線のX切片の減少すなわち集合活 動電位の発射三値の低下は，エンフルレンの吸入 濃度1．5％で0。5％のときより大きかった（図3中 段）． 4．二連パルス抑制の変化 刺激パルス間隔20∼30msecで得られる初期二 連パルス抑制すなわち第一反応の集合活動電位に 対する第二反応の集合活動電位の減少は，エソフ ルレンにより強く増強された．この二連パルス抑 制の増強は，吸入濃度0．5％でも著明であった（図 4，5下段）．この現象は吸入中止後60分までに完 全に消失した（図5下段）．この初期二連パルス抑 制の増強は，GABA性反回シナプス抑制の増強を 示している．またパルス間隔100msecからパルス 間隔5sec位までの間に見られる後期二連パルス 抑制に対しエンフルレンは明らかな作用を示さな かった（図6）． 考 察 S・R曲線の分析結果は，エンフルレンが貫通路

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図4 刺激間隔20msecでの二連パルス抑制のエソフ ルレンによる変化を示す．エンフルレンにより抑制 は増強されてエソフルレン吸入中止後40分目は回復 している． 唱0 二 言 5 ω 100 1i・・ 2至・・

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一方集合EPSPの大きさに対応する集合活動

電位の大きさの比の増大や，E−S曲線のX切片の 減少からみた集合活動電位の発射闘値の低下は， エンフルレソによる穎粒細胞の興奮性の上昇を示 唆している．しかしここでいう細胞の興奮性の上 昇にいくつかの可能性が含まれている．その一つ は，個々の細胞の活動電位発射闘値の低下（細胞 の興奮性の上昇）である．また活動電位を発射さ せる細胞の数が増加している結果であるとも考え られる．MacIverら9）はエンフルレンによりCAl の細胞の興奮性は上昇するが，歯状回では低濃度 でのみ興奮性は上昇し高濃度では逆に低下すると いう二相性の効果と神経回路特異性の効果を示し ている．またエンフルレンは興奮性を変化させな いという報告も多く13）∼15），見解の一致を見せてい ない．本実験でのエンフルレンによる細胞の興奮 性の上昇を発射細胞の数の増加とみなすとそれは また細胞群の同期性の上昇と考えることもでき る．そうするとエソフルレンが同期発射を発生し 易く，脳波で発作波を出現させ易い麻酔薬である ことを説明する実験結果となる． エンフルレンが抑制性シナプス伝達を増強する という報告は多く，本実験での結果を支持してい る．初期二連パルス抑制はGABAAを介した反回 性シナプス抑制であることが明らかにされてい る16）．またエンフルレンによりGABAAレセプ ターC1一チャンネルが活性化され，内向のCr電流 の増加することがパッチクランプ法で確認されて いる17）．従って本実験結果のエンフルレンによる 初期二連パルス抑制の増強はGABAAを介した反 回性シナプス抑制の増強であると言える．しかし Pearceら18）はCA、のスライス標本で，揮発性麻酔 薬のハ仁心ン，イソフルレンおよびエンフルレン が後期二連パルス抑制のみを増強することからこ

れら麻酔薬はGABABを介するフィードフォー

ワード抑制を増強すると報告している．GABAA かGABABかの違いが神経回路の違いによるもの かなどの検討は今後の研究に待たねぽならない

が，いずれにしてもエンフルレソGABAを介し

た抑制性シナプス伝達を増強することは間違いな いと思われる． 結 語 揮発性麻酔薬エンフルレンの中枢神経シナプス 伝達とシナプス後細胞の興奮性に対する作用を慢 性電場電位法を用いてラット海馬の歯状回にて検 討した．その結果エンフルレンは 1）興奮性シナプス伝達を抑制した． 2）シナプス後細胞の興奮性を増強した．

3）GABAAを介した反回性シナプス抑制を増

強した． 文 献 1）鈴木英弘，丸 栄一，池田みさ子ほか：海馬歯状 回の興奮性シナプス伝達と細胞興奮性に対するペ ントバルビタールの作用．麻酔 40：599−604，

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