Mời tôi một cốc trà đá!  

Hóa học của thuốc gây mê

Phẫu thuật đã trở nên tiện lợi hơn rất nhiều kể từ khi trình diễn lần đầu tiên về phương pháp gây mê bằng ether vào những năm 1840. Bài viết sau đây chúng ta sẽ cùng xem xét các loại chất gây mê khác nhau, các hợp chất liên quan và cách chúng hoạt động. Bạn hãy giành ít thời gian để tham khảo nhé!

Giới thiệu

Thuốc gây mê là một nhóm đa dạng các loại thuốc được sử dụng để kiểm soát cơn đau. Việc sử dụng thuốc gây mê là cần thiết để ức chế các con đường đau riêng lẻ (gây tê cục bộ) hoặc làm cho bệnh nhân bất tỉnh để có thể tiến hành các thủ thuật phẫu thuật (gây mê toàn thân).

Thuốc gây tê cục bộ hoạt động bằng cách gây ra một khối có thể đảo ngược dẫn truyền dọc theo các sợi thần kinh. Chúng tác động lên bất kỳ phần nào của hệ thần kinh và trên mọi loại sợi thần kinh, gây tê liệt cả cảm giác và vận động. Các loại thuốc được sử dụng trong gây tê tại chỗ rất khác nhau về hiệu lực, độc tính và thời gian tác dụng của chúng.

gay me toan than va cuc bo
Gây me toàn thân và cục bộ. Ảnh: Japanese Society of Anesthesiologists

Thuốc gây mê toàn thân là tác nhân tạo ra cảm giác không nhận biết do thuốc gây ra. Độ sâu của thuốc mê cần thiết để duy trì quá trình gây mê phẫu thuật có thể đạt được bằng nhiều loại thuốc hoặc đơn lẻ hoặc kết hợp. Gây mê toàn thân có thể được thực hiện bằng nhiều đường khác nhau, trong đó đường hít và đường tĩnh mạch là những phương pháp được ưu tiên. 

Số lượng các tác nhân có thể tạo ra thuốc mê rất đa dạng; Các tác nhân hít phải có thể là một chất đơn giản như xenon và oxit nitơ, hoặc các hợp chất halogen hóa phức tạp hơn. Thuốc gây mê tĩnh mạch, như một nhóm, bao gồm các tác nhân đa dạng như barbiturat, benzodiazepin, opioid, ketamine và chất chủ vận adrenoceptor alpha-2.

Đôi nét về lịch sử

Năm 1846, phương pháp gây mê bằng ether được nha sĩ William W. Morton tại Bệnh viện Đại học Boston đưa vào phẫu thuật. Trước sự chứng kiến của một khán giả hoài nghi, ông đã chứng minh cách can thiệp phẫu thuật có thể được thực hiện trong trường hợp không có ý thức, cảm giác đau và các cử động do kích thích gây ra.

Kể từ ngày đó, chỉ mất vài năm để phương pháp này trở thành tiêu chuẩn trên toàn thế giới. Kỹ thuật của Morton đã cho phép sự phát triển nhanh chóng của phẫu thuật hiện đại và được coi là một trong những khám phá quan trọng nhất trong khoa học y tế. Hiện nay, hơn 17 triệu bệnh nhân ở Hoa Kỳ được gây mê toàn thân hàng năm. Vào thế kỷ 19, gây mê toàn thân bằng oxit nitơ (khí cười), ether hoặc cloroform.

nguoi my dau tien su dung thuoc gay me
Người Mỹ đầu tiên sử dụng thuốc gây mê. Ảnh: Scott Harrah

Sau đây là lịch sử của những khám phá quan trọng trong gây mê:

  • 1540 Paracelsus đề cập đến tác dụng gây mê của ether
  • 1800 H. Davy báo cáo rằng khí cười (N2O) gây ra giảm đau
  • 1844 Horence Wells sử dụng khí cười để phẫu thuật nha khoa
  • 1846 Cuộc gây mê công khai đầu tiên của Morton bằng ether
  • 1847 Gây mê toàn thân được thực hành ở Paris và Leipzig
  • 1847 Chloroform được sử dụng để gây mê
  • 1860 Bác sĩ phẫu thuật Edmund Andrews giới thiệu việc sử dụng oxy
  • 1869 Kỹ thuật đặt nội khí quản được giới thiệu
  • 1875 Gây mê được gây ra bởi một tác nhân tiêm tĩnh mạch (hydrat chloral)
  • 1898 August Bier thực hành gây tê tủy sống
  • 1899/1901 Meyer và Overton chỉ ra tương quan với hiệu lực của thuốc gây mê với khả năng hòa tan chất béo
  • 1920 Guedel đề xuất các giai đoạn gây mê bằng ether
  • 1935 Lundy giới thiệu thiopental, một chất có tác dụng nhanh barbiturat
  • 1943 Lidocain gây tê cục bộ được tổng hợp
  • 1944 Thuốc giãn cơ xương được giới thiệu vào thực hành lâm sàng
  • 1956 Thuốc mê halogen hóa, không cháy halothane được sử dụng trong lâm sàng

Một vài loại điển hình

Lựa chọn một loại thuốc gây mê cụ thể hoặc kết hợp các loại thuốc gây mê được thực hiện tùy thuộc vào loại can thiệp y tế. Trong một thời gian dài, ether, chloroform, tricholoroethylene, etyl clorua hoặc chloretane, và cũng cyclopropane đã được sử dụng rộng rãi như thuốc mê hô hấp. 

Ngày nay, các loại thuốc gây mê sau được sử dụng thường xuyên nhất trong y tế như halothane, enflurane, isoflurane, methoxyflurane và nitrous oxide. Các nhà nghiên cứu cũng đang tích cực khám phá việc sử dụng xenon như một chất gây mê.

1. Diethyl ether và oxit nitơ

chat gay me dang hoi
Một vài chất gây mê dạng hơi. Ảnh: Bernd Antkowiak

Oxit nitơ (nitrous oxide) là những chất gây mê sớm nhất, chúng chỉ được sử dụng trong các buổi “vui chơi” và các bữa tiệc khí cười trước khi chủng được sử dụng. Diethyl ether có thể gây buồn nôn và nôn nên hiện nay ít được sử dụng. Trong khi đó, oxit nitơ vẫn được sử dụng và thường làm khí mang cho thuốc mê mạnh hơn.

2. Halothane

Halothane là một loại thuốc mê qua đường hô hấp hiện đại và được sử dụng rộng rãi. Nó bắt đầu hoạt động rất nhanh, làm hài lòng bệnh nhân và rất an toàn. Hạn chế duy nhất khi sử dụng nó là độc tính với gan. Nó được sử dụng trong cả hoạt động phẫu thuật ngắn hạn và dài hạn. Từ đồng nghĩa phổ biến nhất của halothane là fluothane.

3. Enflurane

Enflurane thực tế có tất cả các đặc tính giống như halothane và được sử dụng trong các tình huống tương tự. Nó được hấp thụ kém. Nó cũng được kê đơn dưới tên ethrane.

4. Isoflurane

Về mặt tác dụng, isoflurane tương tự như enflurane; tuy nhiên, nó có mùi hơi hăng nên đôi khi gây khó khăn. Forane là một từ đồng nghĩa của isoflurane.

5. Methoxyflurane

Methoxyflurane là một loại thuốc gây mê dạng hít cực kỳ mạnh, là một chất làm giãn cơ xương tuyệt vời. Tuy nhiên, việc sử dụng nó có phần hạn chế bởi tính hòa tan tương đối cao, khiến bệnh nhân chuyển đổi chậm về ý thức. 

Một nhược điểm khác của methoxyflurane là các ion flo là sản phẩm của quá trình biến đổi sinh học của nó, có thể dẫn đến sự phát triển của suy thận. Do đó, khuyến cáo sử dụng methoxyflurane để gây mê trong thời gian can thiệp không quá 2 giờ. Một từ đồng nghĩa rất phổ biến của methoxyflurane là penthrane.

6. Cocain

Cocain là loại thuốc gây mê cục bộ đầu tiên, nhưng việc sử dụng đó hiện nay rất hiếm. Ngày nay, lidocain là thuốc gây tê cục bộ được sử dụng rộng rãi nhât.

7. Propalol

Propalol là thuốc gây mê toàn thân phổ biến nhất hiện tại, trong khi đó hydrocarbon halogen hóa và ether là thuốc gây mê dạng hít được sử dụng phổ biến nhất.

chat gay me tiem tinh mach
Một vài chất gây mê tĩnh mạch. Ảnh: Bernd Antkowiak

Các loại gây mê

Thuốc gây mê thường được phân thành hai loại theo chức năng của chúng: thuốc gây mê cục bộ và thuốc gây mê toàn thân. 

  • Thuốc gây tê cục bộ bao gồm các este và amit. Chúng được sử dụng cho da, mô dưới da và các khoang trong và ngoài màng cứng để ngăn chặn cảm giác đau. Các phản ứng dị ứng với thuốc gây tê tại chỗ rất hiếm. 
  • Thuốc gây mê tổng quát là chất khí hoặc chất lỏng dễ bay hơi bay hơi khi chúng được hít vào với oxy, hoặc chất gây mê được tiêm vào tĩnh mạch để tạo ra trạng thái bất tỉnh. 

Ngoài ra có thể chia các loại gây mê riêng ra như sau:

  • Gây mê toàn thân: Làm cho bệnh nhân bất tỉnh và không có cảm giác
  • Gây tê vùng: Làm tê một vùng trên cơ thể, chẳng hạn như gây tê ngoài màng cứng
  • An thần: Làm cho bệnh nhân buồn ngủ và thoải mái nhưng không bất tỉnh
  • Gây tê cục bộ: Đánh dấu một khu vực nhỏ, chẳng hạn như các hoạt động nha khoa

Thuốc gây mê hoạt động như thế nào?

YouTube video
Gây mê hoạt động như thế nào? Nguồn: ACS Reactions

Thuốc gây tê cục bộ, chẳng hạn như Novocain, ngăn chặn sự dẫn truyền thần kinh đến các trung tâm đau trong hệ thần kinh trung ương, bằng cách liên kết và ức chế chức năng của kênh ion trong màng tế bào của tế bào thần kinh được gọi là kênh natri. 

Hành động này cản trở sự di chuyển của các xung thần kinh gần vị trí tiêm, nhưng không có thay đổi về nhận thức và cảm nhận giác quan ở các khu vực khác.

Ngược lại, thuốc gây mê toàn thân gây ra một loại trạng thái mê khác, một trong những trạng thái vô cảm đối với cảm giác đau. Bệnh nhân mất nhận thức nhưng các chức năng sinh lý quan trọng của họ, chẳng hạn như thở và duy trì huyết áp, vẫn tiếp tục hoạt động. Nhưng chính xác cách thức thuốc gây mê ức chế sự dẫn truyền thần kinh qua synap vẫn chưa được hiểu đầy đủ.

Tác dụng của thuốc gây mê

Tác dụng của thuốc gây mê nói chung có thể được giải thích là sự tắc nghẽn các kênh ion, hoặc là những thay đổi cụ thể trong cơ chế giải phóng chất dẫn truyền thần kinh. Ba trong số các cơ chế đề xuất được đề cập dưới đây:

  • Giả thuyết về hydrat: Các phân tử gây mê có thể tạo thành hydrat với nước có cấu trúc, có thể làm ngừng chức năng não ở các khu vực tương ứng. Tuy nhiên, mối tương quan giữa khả năng tạo thành hydrat và hoạt tính của thuốc mê qua đường hô hấp vẫn chưa được biết đến.
  • Giả thuyết về kênh ion: Thuốc mê ngăn chặn các kênh ion bằng cách tương tác với màng tế bào và làm giảm dòng ion Na+ và tăng dòng ion K+ vào tế bào, dẫn đến sự phát triển của thuốc mê.
  • Giả thuyết về màng chất lỏng: Thuốc mê làm ổn định, hay đúng hơn là cố định màng tế bào, cản trở tính lưu động của màng, tạo ra những thay đổi trong hoạt động của kênh ion.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!

Tham khảo Steve Capey, F Liu, Bernd Antkowiak, C&EN, RS VardanyanScientificamerican.

Chia sẻ:
 
HHLCS

Tôi là người đam mê Hóa học và muốn chia sẻ những kiến thức này cho những người cùng sở thích, đam mê. Tôi chủ yếu xuất bản về các chủ đề liên quan đến hóa học trong cuộc sống hằng ngày.