动物实验中吸入式麻醉和注射式麻醉的比较
实验动物是研究人类疾病的重要模型，为人类阐明发病机理以及寻找新的治疗策略提供了基础信息。在众多的实验动物中，小鼠是使用最多和最广泛的动物模型，这是因为其具有与人类的生物相似性、易于繁殖、费用低廉和容易操作等特点。
实际上，许多动物实验都需要实验动物在相对固定的条件下进行，例如活体成像、开颅的脑功能研究以及器官移植等。一般情况下，动物都不会配合这些实验的开展，而且大部分的实验操作还会伴有疼痛感，而麻醉和镇痛技术为这些实验的开展提供了可能。不同的实验动物会因不同的生理属性而影响麻醉剂的作用效率。与大动物（猫狗甚至更大）相比，小鼠的身体尺寸小，对药物的代谢和排除更加迅速，降低了药物的半衰期，也会影响麻醉药物起效和维持的时间。
麻醉是一种无意识、镇静、肌肉松弛以及无反射的状态。目前，按照作用药物的种类可将麻醉分为注射式麻醉和吸入式麻醉。理想的麻醉剂应当具有易于操作、提供快速和充足的麻醉维持、没有副作用、可以逆转以及对动物和操作人员无害等特点。但是，这样的麻醉剂并不存在，最佳的麻醉选择也需要根据不同实验的需求来确定。
目前，阿佛丁、戊巴比妥钠和氯胺酮是小鼠实验中最常用的注射类麻醉剂，它们经常会与诸如乙酰丙嗪、甲苯噻嗪、安定（地西泮）和一些镇静类药物联合使用；而异氟烷、七氟烷和地氟烷是吸入式麻醉中常用的麻醉剂。相比注射式麻醉，吸入式麻醉具有以下优点：（1）应用范围广，更加安全，尤其是针对深入和长时程麻醉实验；（2）心脏保护功能，提高肺部的免疫力；（3）吸入和消除都在肺部，极少被吸收，不会产生肝肾毒性；（4）苏醒快，适于短期麻醉，也利于更改麻醉策略，精确调控麻醉深度。与之相对的是，注射麻醉除了一些显而易见的优点外，其还存在着一些缺点：（1）选择一个合适的麻醉剂量是十分困难的，尤其是在不同麻醉剂的组合使用中，需要大量的摸索尝试；（2）恢复速度慢，不能在注射后立即苏醒，还需要使用逆转剂（解药）来解除麻醉状态；（3）无法精确控制麻醉深度；（4）对心率和呼吸速度都有显著的改变；（5）腹腔注射时还可能因为入针失误而误伤内脏。
接下来，本文将详细列举注射式麻醉剂的对比信息：
类别 | 药品名称 | 作用时间 | 作用方式 | 不良反应 | 药品描述 | 参考文献 |
巴比妥类药物（Barbiturates） | 戊巴比妥钠（pentobarbital） | 60-120 min | 50-90 mg/kg IP | 心血管和呼吸功能抑制 | 类GABA药物，抑制去甲肾上腺素和谷氨酸盐的释放 | Flecknell (1989), Hildebrand et al. (2008) |
硫巴比妥（thiobarbital） | 10-20 min （因品系而异） | 30-40 mg/kg IP | ||||
三溴乙醇（Tribromoethanol） | 阿佛丁（Avertin） | 15-30 min | 240 mg/kg IP | 心肺抑制、高血糖、腹膜炎、肠梗阻和腹膜粘连 | 非管制类药物，具有使肌肉放松和短效麻醉的作用；在小于16天的小鼠中有不确定性，在肥胖、高血糖以及转基因小鼠中表现出不确定性；二次使用时死亡率会提高 | Zeller et al.（1997）, Flecknell (1989), Arras et al.(2001) |
分离麻醉剂（Dissociative Anesthetics） | 氯胺酮 （Ketamine） | 15-20 min（犬猫） | 80-100mg/kg IP | 增加颅内血流、颅内压脑脊液压和脑耗氧量，促进眼睛睁开而导致角膜干裂 | 对NMDA受体的拮抗作用导致麻醉，镇痛效果明显，其中氯胺酮是常用的麻醉药物，替来他明的效果是氯胺酮的10倍；它们经常与其他麻醉药联合使用，无肌肉僵直和促惊厥作用 | Xu et al.（2007）, Flecknell (1989) |
替来他明（Tiletamine） | 40/80 mg/kg IP | |||||
α-2肾上腺素激动剂（Alpha-2 Adrenergic Agonists） | 赛拉嗪 （Xylazine） | 与氯胺酮联用：100/10,65/4,100/5,100/2.5(Ketamin/Xlazine) mg/kg IP | 增加或降低血压，增加外围脉管系统的阻力，降低心脏的泵血，增加中央静脉的压力，呼吸抑制，增加高血糖，利尿以及高血尿风险 | 该组合是目前注射麻醉中应用非常广泛的一种。α-2肾上腺素激动剂可以针对特异性受体发挥镇痛作用，可以使用1mg/kg阿替美唑（atipamezole）逆转。 | Buitrago et al.（2008）, Flecknell (1989), Chari et al.（2001）,Roth et al.（2001） | |
美托咪啶（medetomidine） | 与氯胺酮联用：75/1 female, 50/1 male， (Ketamin/Medetomidine) mg/kg IP | 效用10倍于赛拉嗪，作用方式和逆转方式和赛拉嗪类似 | ||||
吩噻嗪镇静剂（Phenothiazine Tranquilizers） | 乙酰丙嗪（acerpromazine） | 200-360 min | 氯胺酮+乙酰丙嗪，100/5 or 氯胺酮+赛拉嗪+乙酰丙嗪， 100/10/3 mg/kg IP | 对心血管的抑制以及降低血压，还会降低惊厥阈值，不推荐在CNS损伤中使用 | 一种稳定剂，对呼吸系统影响较小，但并无镇痛作用，主要用于与氯胺酮和赛拉嗪组合，加强麻醉效果 | Buitrago et al.（2008）, Flecknell (1989), Arras et al.(2001) |
苯二氮卓类（Benzodiazepines） | 安定，地西泮（diazepam） | 氯胺酮+地西泮 100/5 mg/kg IP | 水溶性，作用于GABAA受体，较低的心肺抑制，可用于心血管和代谢类疾病以及大龄动物的疾病，可以被GABA逆转剂氟马西尼（Flumazenil）逆转恢复 | Schaefer et al.（2005）, Flecknell (1989), Roth et al.（2001） | ||
咪达挫仑（midazolam） | 氯胺酮+咪达挫仑 100/5，100/3, 50/3 mg/kg IP | 脂溶性，比地西泮发挥作用更短 | ||||
阿片类（Opioids） | 吗啡（Morphine） | 2-4 h | 10 mg/kg SC | 可以一定程度上接触激动剂带来的副作用，诸如：呼吸抑制，心动过缓，由于组胺释放导致的外围血管舒张等 | Flecknell (1989) | |
度冷丁（Meperidine） | 2-3 h | 20 mg/kg SC | ||||
芬太尼（Fentanyl） | 30 min | 0.06 mg/kg SC | ||||
丁丙诺啡（Buprenorphine） | 12 h | 2 mg/kg SC |
总之，注射式麻醉剂大都会对心肺功能产生影响，会改变心率和产生呼吸抑制，并造成血压血糖升高等生理问题。而且其麻醉时间长短不一，难以调控，它们大都需要在肝肾代谢，会潜在地产生一定的副作用。
与之相对的是，吸入性麻醉具有诸多优点，而异氟烷则是目前吸入性麻醉的最佳选择。凭借其快速诱导和恢复能力，它可以被应用于各种时长的手术操作中。异氟烷是一种不可燃气体，性能稳定。它具有心脏保护和肺部抗炎作用，可以抑制促炎因子IL-1、TNF-α和IL-6的分泌。异氟烷适用于各种年龄、各个部位及各种疾病的手术，包括一些其他全麻药不宜使用的疾病，例如癫痫、颅内压增高、重症肌无力、糖尿病、支气管哮喘等。
目前，主要的研究显示异氟烷主要通过对GABAA受体的作用而导致麻醉。它一方面可以增加GABAA受体对GABA的敏感性，另一方面还可以延长新释放的GABA和GABAA受体的作用时间（图1）。另外，它也可以通过对一些蛋白位点起作用，但是其在离子通道的作用对它发挥麻醉效果至关重要。
图1 异氟烷发挥麻醉作用的位点离子通道。异氟烷是通过左边的途径完成的，即增加GABAA对GABA的敏感性，促进GABA与GABAA的结合时间。
成像技术的发展越来越受到科研工作者的重视，它是一种非侵入和连续监测动物参数变化的优秀工具。而几乎所有的成像操作都需要使用麻醉剂对被测动物进行麻醉，而在不同的成像模式下选择合适的麻醉策略对成像效果至关重要。下表是在不同成像方式下的麻醉剂选择对比信息：
成像方式 | 首选麻醉剂 | 特点描述 | 备注 |
超声 | 异氟烷 | 更加安全，在长时程操作中具有恒定的麻醉深度 | |
超声心电图 | 异氟烷 | 异氟烷对心脏功能几乎没有影响，而常规的注射类麻醉剂会降低心率，降低心脏收缩率等，会干扰实验数据的采集 | 该技术用于转基因鼠和心脑血管模型的疾病的分析 |
PET/SPECT | 异氟烷 | 对显影剂18F-FDG的分布影响更小，尤其在脑部成像和肺转移成像中非常合适 | 利用正负电子湮灭后发射出的γ射线进行成像，对代谢类疾病成像具有优势 |
Micro-CT | 异氟烷 | 在长时程的心脑血管疾病、肝病和肾病等优点极为突出 | X射线成像 |
激光多普勒血流成像(LDF) | 异氟烷 | 该成像需要较短时间的维持和恢复，而且异氟烷对血管作用小，不像氯胺酮等药物会收缩外围血管和使肌层血流下降等 | |
MRI | 异氟烷 | 具有更低的呼吸抑制作用，可以控制麻醉深度，尤其针对心血管疾病更加合适 | |
BOLD-MRI | 异氟烷 | 理由同LDF |
