Ксенон благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам благородного газа находит все более широкое применение в медицине. Он открывает новые горизонты в медико-биологической практике, поскольку сочетает низкую токсичность с возможностью растворяться в биологических жидкостях и клеточных мембранах, осуществлять воздействие на обменные и клеточные процессы посредством физических и биофизических механизмов. В то же время клиническое использование ксенона опережает наши представления о физиологии и патофизиологии изменений в организме и его отдельных структурах, возникающих при взаимодействии с ксеноном. 

В связи с этим цель данного обзора авторы определили как описание в сжатой форме известных в настоящее время биомедицинских свойств, а также  некоторых механизмов действия ксенона (Xe) на клеточные системы.

Ксенон – инертный газ, не подвергающийся биотрансформации, слабо растворим в жидких средах организма, быстро элиминируется преимущественно через легкие. Несмотря на то, что наркотические свойства ксенона (Xe) известны с 1946 года, а в  анестезиологии первое применение зафиксировано в 1951 году, до сих пор механизмы его наркотического действия остаются неизвестными. Вследствие биохимической инертности Xе не обладает острой и хронической токсичностью, тератогенностью и эмбриотоксичностью, не является аллергеном, не нарушает целостность структур мозга, что затрудняет расшифровку эффектов на клеточном и субклеточном уровнях. Известно прямое блокирующее влияние газа на нервные клетки, реализующееся, по-видимому, через изменение биохимического состава клеточных мембран, так как Хе обладает высокой растворимостью в липидах.

Механизм наркотического действия ксенона остается неясным. Выдвигается несколько гипоте:

• по Овертон-Мейеровской (Meyer and Overton) липоидной (мембранной) теории наркоза Хе является гипнотиком вследствие высокой растворимости в липидах клеточных мембран, что изменяет их проницаемость для ионов и тормозит их возбудимость, то есть разрушает структурные свойства клеточных мембран неспецифическим образом.

Действительно, Xe обладает высокой растворимостью в липидах, содержащихся в мозговой ткани в концентрациях 32,7 % (серое вещество)- 54,9 % (белое вещество) – 70 % (миелин) сухого остатка.

-    молекулярная теория наркоза Поллинга, обсуждающая формирование Хе в нервной ткани (78 % воды, 12 % липидов на сырую массу ткани) микрокристаллов клатратного типа, блокирующих синаптическую передачу импульсов.

• Теория Миллера выделяет возможность формирования диполя молекулой Хе, что позволяет за счет слабых взаимодействий связывать молекулы воды в виде конгломератов.  В свою очередь, это снижает возбудимость клетки в результате стабилизации мембран, снижения их электропроводности, блокирования ионных каналов.

Последние две теории ксенонового наркоза основаны на способности Хе взаимодействовать с жидкостями, образовывать соединения с водой в форме кристаллогидратов (клатратов), что уменьшает подвижность ее молекул, а также белков.

В настоящее время придерживаются гипотезы, что анестетики взаимодействуют со специфическими протеинами, в частности, с рецепторами к нейромедиаторам, которые способствуют или ингибируют их активность в продукции физиологических элементов, ассоциированных с анестезией. Таким образом, общая анестезия обусловлена действием анестетиков (ингаляционных или инъекционных) на специфические протеиновые мишени, а не на липиды. В частности установлено, что Хе способен связываться с растворами протеинов, белками плазмы, гемоглобином и миоглобином.

Передача клеточных сигналов, в первую очередь, электровозбудимых клеток,  зависит от работы каналов с регулируемой проницаемостью – так называемых каналов с белковыми “воротами“. Наиболее важны два типа каналов: 1) ионные каналы с потенциал-зависимыми воротами, в особенности Na+-каналы, которые играют ключевую роль в возникновениии и проведении потенциала действия; 2) ионные каналы с лиганд-зависимыми воротами, которые превращают внеклеточные химические сигналы в электрические и играют центральную роль в функционировании синапсов.

Ионные каналы и рецепторы – первичные мишени общих и местных анестетиков. Обнаружены остатки аминокислот, которые определяют структуру “ворот” ионных каналов, например, никотин-чувствительных ацетилхолиновых рецепторов, и, с другой стороны, чувствительность рецепторов к различным анестетикам (изофлурану, пентобарбиталу и гексанолу), но не являются однако анестетик-связывающими сайтами. Подобная  неспецифичность связывания с мембранами  объясняет, почему неизвестны антагонисты для общих анестетиков.

Ионные каналы с лиганд-зависимыми воротами в первую очередь рассматриваются как потенциальные мишени общих анестетиков. При этом главными мишенями считаются ГАМКергические и глициновые рецепторы.