一项新的研究提出，全身麻醉剂可能通过神秘的量子生物学效应来消除意识，这种效应会导致蛋白质电子状态的细微变化，而不是通过“传统”的药理机制，例如直接干扰受体或离子通道。
这项由希腊雅典亚历山大·弗莱明研究中心的卢卡·图林领导的团队进行的研究，可能在一定程度上解释全身麻醉剂的通用作用机制。该团队的假设可以解释导致意识丧失的分子的范围极其广泛，从简单的物质如氙到复杂的多原子类固醇。
图林承认这个想法“与现有的神经科学轴完全正交”，因此受到了一些麻醉学家的怀疑。然而，另一些人认为这个概念并不像它最初看起来那么古怪。
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引发争议
图林因提出有争议的嗅觉理论而闻名，该理论认为气味分子的振动光谱是其气味的原因，他与同事兼果蝇实验专家埃夫蒂米奥斯·斯库拉基斯和伦敦帝国学院的密度泛函理论家安德鲁·霍斯菲尔德合作。
图林说：“我长期以来对生物电子学感兴趣，并且隐约感觉到麻醉剂和电子之间可能存在联系。”
该团队设计了一个大胆的实验，以测量暴露于全身麻醉剂的整个活果蝇中电子自旋活动的变化。至关重要的是，研究人员能够将这些果蝇的任何反应与对全身麻醉剂的作用具有抵抗力的突变果蝇品系进行比较。
该团队表明，如果将大约 30 只果蝇冷却到冰点以上几度以使其静止不动，就有可能从种群中获得稳定的电子自旋共振信号 (ESR)。当果蝇暴露于麻醉剂时，与抗性果蝇相比，观察到 ESR 信号的跃升，表明未配对电子的数量增加。
图林认为，未配对电子的跃升是由于自由基的产生，这种可能性不大，因为自由基寿命很短，几乎会立即被清除。色素黑色素也是未配对电子的潜在来源，但是黑色素耗尽的突变株也获得了类似的结果。
电子扳手
图林认为，麻醉剂分子可能位于蛋白质分子的疏水袋中，在那里它会带走电子，扰乱蛋白质内的电子流。用与氙相互作用的模型疏水肽进行的密度泛函理论模拟表明这是可行的。图林说，这种扰动究竟如何最终诱导麻醉还有待推测。“我们认为，麻醉剂分子在某种程度上在起着电子扳手的作用。我们相信，我们已经表明，在麻醉剂和电子之间存在一种意想不到的、非常令人惊讶的，而且迄今为止无法解释的联系，可以通过它们的自旋来衡量。”
然而，专家们仍然存在分歧。美国威斯康星大学麻醉学教授迈克尔·佩鲁安斯基说：“我确实认为观察到的效应是真实的，也就是说，它们确实发生在暴露于全身麻醉剂的果蝇中。一个非常不同的问题是这些效应是否与麻醉的行为状态有关。为此，至少必须在生物学上合理的条件下观察到它们，例如果蝇的正常温度和压力，并且在导致果蝇麻醉而不是高出五到十倍的麻醉浓度下发生。”
美国亚利桑那大学意识研究中心主任斯图尔特·哈梅罗夫同意，迄今为止，理解麻醉的传统方法一无所获，需要新的思维方式。“图林等人采用的这种方法，寻找麻醉剂对蛋白质内电子活动等整体物理效应的作用，越来越重要，并且总体上是正确的道路，”他补充说。“这是我们几十年来一直在走的道路。”然而，哈梅罗夫说，由于冷冻的果蝇暂时处于脑死亡状态，“那里几乎没有任何电子活动可以麻醉”。他补充说：“在没有任何迹象表明麻醉剂抑制了哪种潜在的电子过程，以及代谢效应作为 ESR 来源的可能性下，我们认为这不是麻醉作用的有效模型。”
哈梅罗夫总结说：“用混合的隐喻来说，图林等人是在正确的方向上，但却在错误的树上叫喊。”
图林承认实验条件并不理想，该团队正在研究在室温下麻痹果蝇的方法——必须固定它们才能获得 ESR 信号。然而，图林坚持认为，无论设置的缺陷如何，正常果蝇和对麻醉具有抵抗力的果蝇之间的 ESR 信号存在显着差异这一事实强烈表明，在响应麻醉剂时，电子方面正在发生一些重要的事情。
本文经化学世界许可转载。该文章于 2014 年 8 月 12 日首次发表。