麻醉藥物propofol與ketamine抑制巨噬細胞功能的分子機轉研究

手術前後期間免疫系統的調節與維持平衡是非常重要的議題。免疫系統失調會造成嚴重的術後合併症，甚至影響病患長期的結果。手術麻醉長久以來就被認為會影響免疫與發炎反應，無論是經由直接影響免疫活性細胞或是間接調節壓力反應的結果。雖然有許多in vitro與 in vivo研究，目前仍無定論。但是越來越多的研究結果顯示麻醉藥物會抑制免疫發炎反應，特別是對一些免疫功能異常、加護病房的重症病患甚至癌症病患，上述高危險群病患，很容易因為免疫功能失調而產生SIRS（systemic inflammatory response syndrome）、MODS（multiple organ dysfunction syndrome），甚至死亡。除了手術麻醉外，更大的挑戰是加護病房中重症病患的鎮靜（ICU sedation），而加護病房的鎮靜藥物又幾乎是靜脈麻醉藥物。所以靜脈麻醉藥物的免疫調控研究對上述高危險群病患是有其臨床意義的。
本研究的目的是探討臨床上常用的兩種靜脈麻醉藥物：propofol與ketamine的免疫調控作用，利用in vitro研究方法觀察其對巨噬細胞功能的影響與其對發炎性細胞素（proinflammatory cytokines）基因表現調控的訊息傳遞機轉。
本研究分四個部分進行，第一部分探討propofol對巨噬細胞吞噬作用、氧化能力、細胞素生成的影響；第二部分探討propofol對巨噬細胞驅化性移動的影響；第三部分探討ketamine對tumor necrosis factor-???n（TNF-?恁^與Interleukin-6（IL-6）基因表現的訊息傳導機轉；第四部分探討propofol對IL-6基因表現的訊息傳導機轉。希望能釐清靜脈麻醉藥物的免疫調控機轉並能對高危險手術與重症病患的照顧有所助益。
第一部分的研究結果顯示在臨床相關濃度（clinically relevant concentration）的propofol會抑制巨噬細胞的吞噬作用、氧化能力、發炎性細胞素的生成。其作用機轉是作用在粒線體，影響粒線體膜電位（mitochondrial membrane potential），進而影響ATP的生成，而並非propofol對細胞的毒性作用。
第二部分的研究結果顯示臨床治療濃度的propofol（50 ?嵱）會專一性的抑制粒線體膜電位，而不是complex I NADH去氫酶活性，進而影響ATP生成與巨噬細胞的驅化性移動。
第三部分的研究結果顯示ketamine在臨床治療濃度會抑制LPS活化之巨噬細胞TNF-?恁AIL-6 protein與mRNA的生合成。在訊息傳導機轉的探討，我們先使用siRNA的方式knockdown TLR-4，結果會降低TNF-?捋PIL-6的產生，同時給予ketamine與TLR-4 siRNA會使TNF-?捋PIL-6的產生更加減少。接下來我們也發現ketamine會抑制JNK磷酸化，降低c-jun translocation到細胞核，最後還會抑制轉錄因子activator protein-1（AP-1）的接合能力。由以上的結果，我們可以推論ketamine抑制TNF-?捋PIL-6發炎基因表現是經由TLR-4 / JNK / AP-1的訊息傳遞機轉。
第四部分的研究結果顯示propofol在臨床相關濃度會抑制LPS活化之巨噬細胞IL-6 protein與mRNA的生合成。在訊息傳遞機轉的探討，我們發現propofol會抑制TLR-4 mRNA生成，減少磷酸化JNK與下游c-jun translocation到細胞核，進而影響轉錄因子AP-1的結合能力。由以上結果可推論propofol的免疫抑制作用是經由TLR-4 / JNK / AP-1的訊息傳導機轉。
綜合而言，本研究顯示在in vitro巨噬細胞的模型下，臨床上常使用的兩種靜脈麻醉藥propofol與ketamine，在臨床相關的濃度下都會造成巨噬細胞功能的抑制，特別是對發炎細胞素基因調控的訊息傳導機轉都是經由TLR-4 / JNK / AP-1路徑。越來越多的動物及人體研究顯示，麻醉藥物本身是具有免疫調控作用。這種免疫抑制與抗發炎反應對高危險群手術麻醉與加護病房鎮靜病患是有其臨床意涵，而此種免疫調控作用是否會造成長期後果的影響則需要更多研究來證明。