The Effects of Intravenous Anesthetics on Blood-Brain Barrier Disruption Induced with Mannitol in Rats

Abstract

혈뇌장벽은 혈중물질을 선택적으로 뇌실질내로 투과시킴으로써 뇌실질내의 투과물질의 조

성을 변화시키는 작용을 한다. 그러나 혈뇌장벽의 이러한 역할은 뇌종양이나 뇌질환으로 인

하여 치료제를 투여 할 경우 치료제가 뇌실질내로 전달되는 것을 제한하여 치료의 효과를

감소시킨다. 이러한 제한성을 극복하기 위하여 Rapoport등은 경동맥으로 고삼투압성 제제를

투여하여 혈뇌장벽을 일시적으로 개방시킬 수 있음을 보고하였다. 그 후 만니톨과 같은 고

삼투압성 제제에 의한 일시적인 혈뇌장벽개방의 조작은 악성종양시 화학치료제와

monoclonal antibody 등을 뇌실질내로 쉽게 통과시킴으로서 뇌질환의 치료에 상당한 효과를

볼 수 있었다. 이러한 고삼투압성 제제에 의한 혈뇌장벽 개방은 간단하고 경제적이어서 뇌

질환 치료나 혈뇌장벽의 구조와 역할을 연구하는 데 많이 이용되고 있다. 혈뇌 장벽개방의

임상적용과 실험과정에서 마취제로는 정맥마취제와 흡입마취제가 사용될 수 있으나, 이때

투여된 마취제가 혈뇌장벽의 개방에 영향을 미칠 수 있으므로 마취제 선택에 있어 신중을

기해야 한다. 이러한 이유로 저자들은 이미 혈뇌장벽 개방에 널리 이용되고 있는

pentobarbital, ketamine을 투여한 후 이 약제가 만니톨에 의한 혈뇌장벽의 개방도에 어떤

영향을 미치는가를 통상적인 방법인 Evans blue염색약의 염색정도를 측정할 뿐 아니라, 방

사선 동위원소를 이용하여 뇌-혈장 방사선량을 측정함으로서 정확성을 기하고자 하였다. 또

한 최근에 정맥 마취제로 널리 이용되는 propofol이 혈뇌장벽개방도에 미치는 영향에 대하

여 보고된 바가 없기에 pentobarbital 및 ketamine과 비교 연구를 하고자 하였다.

Background : In the anesthetic state, various anesthetic agents may effect on

hyperosmolar blood-brain barrier disruption. Therefore, the effects of intravenous

anesthetics, pentobarbital, ketamine and propofol, on the mannitol induced blood brain

barrier disruption (BBBD) of 21 Spague-Dawly rats were evaluated.

Methods : Intravenous anesthetics, pentobarbital (group 1), popofol (group 2) and

ketamine (group 3), were administrated before right intracarotid artery infusion of

mannitol in three groups. BBBD was estimated by the calculation of the ratio of

radioactivity between plasma and brain tissue using 99MTC-human serum

albumin and Evans blue staining in cerebral hemisphere. Also cerebral blood flow(CBF)

was monitored with laser doppler flowmetry.

Results : Percent albuminal space of right and left cerebral hemisphere was showed

9.01±3.47%, 1.65±1.25% in group 1, 8.02±2.19%, 1.61±1.06% in group 2 and 5.63±

1.79%, 1.10±0.94% in group 3 respectively. Evans blue dye staining was showed 2+∼3+

in the right and 0 in the left cerebral hemisphere in all groups. Right cerebral

hemisphere showed significantly more blood brain barrier disruption than left cerebral

hemisphere in all groups(P<0.01). And there was no significant difference in BBBD

among three groups. However, the degree of BBBD of group 3 was drop down to

nearly 70-80% of group 1 and 2. The CBF of group 3 was significantly higher than

that of group 1 and group 2 after intracarotid infusion of mannitol(p<0.05).

Conclusions : The results suggest that pentobarbital, propofol and ketamine could be

used to be anesthetics for BBBD in rats, but some caution should be paid to use

ketamine in mannitol induced BBBD.