脊髓旋磁场作用时间与角速度对痛阈影响的实验研究

摘要

脊神经相关的神经病理性疼痛是临床最为棘手的难题之一,目前处理方法主要为药物、手术及理疗处理,效果常常不理想。国外最新的治疗方法是应用植入式电刺激器,而其最大的缺点是需要手术埋入体内,并且造价也十分昂贵,难以推广。神经病理痛的本质是异位兴奋灶的神经轴突和背根神经节上产生了大量的离子蛋白通道,它们不断开闭,形成动作电位向中枢传递,而有电活动就会伴有磁信号的发放,因此可以不妨大胆地假设:1.神经异位冲动产生具有自身特点的电磁信号改变,当神经切割磁力线时,如果感生电动势的方向与神经传导的方向相反,就可以阻断神经传导,起到镇痛甚至是麻醉效果。2.损伤和磁力都可影响神经膜蛋白,抑制特定蛋白的活性或者是影响该蛋白的表达翻译可达到镇痛的目的。在本研究早期曾将旋转恒磁场以60m/s的线速度(6100r/min)作用于麻醉状态下的大鼠腰椎,结果大鼠的缩足反射被阻断,停止作用后,缩足反射恢复,再作用后缩足反射再消失。本课题在前期实验的基础上,取清醒状态下的大鼠,排除麻醉对大鼠缩足反射干扰,研究磁力线垂直切割大鼠胸腰段脊椎时噪音对大鼠痛阈的影响,以及分别以相反的磁场方向处理大鼠,明确磁场以不同方向处理大鼠脊椎时大鼠痛阈的变化,进一步研究旋转磁场不同作用时间、不同转速作用下大鼠痛阈的变化,进而分析磁场镇痛的机理,为进一步探索磁力镇痛及磁力麻醉提供理论基础。
　　 第一部分脊髓旋磁场作用时间对大鼠痛阈的影响
　　 目的:观察旋转恒磁场不同作用时间对大鼠甩尾痛阈(TFL)及机械缩足痛阈(MWT)的影响。
　　 方法:将80只雌性SD大鼠随机分为8组,根据测试时间点的不同分别定为处理前组(对照组),处理后10、20、30、60min组和处理60min停后10、20、30min组,每组10只。以恒定转速(7300r/min)旋转磁场处理大鼠腰椎,于相应时间点分别测定大鼠甩尾潜伏期(TFL)和机械缩足痛阈(WMT),对结果进行统计学分析。
　　 TFL测试方法:将清醒状态下的大鼠固定于特制塑料固定槽内,暴露鼠背、鼠头、四肢、鼠尾,鼠尾自然垂下,15min后开始实验。按实验分组用光热测痛仪以40℃恒定温度刺激鼠尾中上三分之一处(该实验所测数据均为刺激该处所得,且所有刺激参数均不变),依次测试磁场作用前大鼠 TFL,以及顺时针方向磁场处理大鼠相应时间后的TFL,并记录结果。
　　 MWT测试方法:将一厚3mm有机玻璃板(30cm×30cm,含有直径为1.5mm小孔,小孔间距5mm)置于金属筛网上,固定槽固定大鼠,使其伏于有机玻璃上。待大鼠在有机玻璃箱中适应15 min后进行实验操作,旋磁场置于大鼠上方并贴近大鼠脊柱,并于相应实验时间点用Von Frey纤维丝垂直刺激大鼠左后肢足底中部,持续时间≤4S,大鼠出现抬足或嘶叫行为视为阳性反应,否则为阴性反应。测定首先从1.66g开始,当该力度的刺激不能引起阳性反应,则给予相邻大一级力度的刺激,如出现阳性反应则给予相邻小一级力度的刺激,如此连续进行,直至出现第1次阳性和阴性反应的骑跨,再连续测定4次并记录MWT,每两次测试之间间隔30S。用Von Frey纤维丝以这种up-down法推算50％缩足阈值。
　　 结果:旋转磁场不同作用时间对大鼠TFL的影响不同。与对照组相比,停后30min组与之差异不显著,其余各组与对照组差异均显著;停后30min组与处理后20、30、60min组及停后10min组TFL均值之间比较差异有统计学意义。旋转磁场不同作用时间对大鼠MWT的影响不同。处理30、60min后及停后10min较对照组有显著提高,差异均有统计学意义；处理后60min组还分别与10min组及停后30min组比较差异有统计学意义。
　　 结论:旋转磁场处理大鼠一定时间后可提升大鼠痛阈,停止处理后阈值的升高有短暂的后效应。
　　 第二部分脊髓旋磁场角速度对大鼠痛阈的影响
　　 目的:观察旋转磁场不同作用角速度对大鼠甩尾痛阈(TFL)及机械缩足痛阈(MWT)的影响。
　　 方法:将40只雌性大鼠随机分为4组,每组10只。根据实验一,将实验二中磁场处理时间定为30min。
　　 TFL测试方法:将清醒状态下的大鼠固定于特制塑料固定槽内,暴露鼠背、鼠头、四肢、鼠尾,鼠尾自然垂下,15min后开始实验。将大鼠胸腰段脊椎贴近磁盘边缘,顺时针方向启动磁场,使磁场达到预定转速,并开始计时。30min后用光热测痛仪以40℃恒定温度刺激鼠尾中上三分之一处并记录TFL,依次完成该组10只大鼠TFL测试并记录结果。
　　 MWT测试方法:固定槽固定大鼠,使大鼠伏于有机玻璃上而又不给予额外的压力,旋磁场置于大鼠上方并贴近大鼠脊柱。待大鼠在有机玻璃箱中适应15min后进行实验操作,顺时针方向启动磁场,使磁场达到预定转速并开始计时。30min时用Von Frey纤维丝垂直刺激大鼠左后肢足底中部,持续时间≤4S,以up-down法推算50％缩足阈值,依次完成该组10只大鼠MWT测试并记录结果。
　　 结果:恒定转速磁场不同转速对大鼠TFL的影响不同。结果显示各组与6300r/min组相比大鼠TFL均值均有显著差异；各组与6800r/min组相比大鼠TFL均值也均有显著性差异。恒定转速磁场不同转速对大鼠MWT的影响不同。6300r/min组分别与7300r/min及7800r/min两组间MWT相比均有显著差异。
　　 结论:在一定范围内痛阈随磁场转速的升高而升高。
　　 第三部分机械转动噪音对大鼠痛阈的影响
　　 目的:明确实验中机械转动噪音对大鼠痛阈的影响。
　　 方法:将30只雌性SD大鼠随机分为3组,分别为磁盘组、铝盘组和空白对照组。
　　 磁盘组TFL测试:将测试大鼠固定,暴露鼠背、鼠头、四肢、鼠尾,鼠尾自然垂下,15min后开始实验。将大鼠胸腰段脊椎贴近磁盘边缘,顺时针方向启动磁场,使磁场达到7300r/min,并开始计时。30min后用光热测痛仪以40℃恒定温度刺激鼠尾中上三分之一处,依次完成该组10大鼠TFL测试并记录结果。铝盘组TFL测试:铝盘组以无磁性旋转铝盘以相同参数处理大鼠胸腰段脊髓,测试手法同磁盘组。空白对照组置于实验环境不做处理,30min后测试大鼠TFL。
　　 磁盘组大鼠MWT测试:磁盘组大鼠固定好,使大鼠伏于有机玻璃板上,15min后开始实验。磁场处理大鼠30min后,用Von Frey纤维丝垂直刺激大鼠左后肢足底中部测试大鼠MWT并记录结果。铝盘组大鼠MWT测试:以无磁性铝盘以相同参数处理大鼠,并以相同方法测试大鼠MWT并记录结果。空白对照组大鼠MWT测试:该组大鼠固定后,置于实验环境中不做其他处理,30min后测试大鼠MWT并记录结果。
　　 结果:磁场组与其他两组相比,大鼠TFL有显著提高,差异有统计学意义；于其他两组比较,磁场组大鼠MWT也有显著提高,差异有统计学意义。
　　 结论:以7300r/min旋转恒磁场处理大鼠腰椎30分钟后,大鼠痛阈有显著提高,大鼠TFL及MWT均较其他两组显著延长。
　　 第四部分磁场不同作用方向对大鼠痛阈的影响
　　 目的:明确磁场分别以顺时针及逆时针方向处理大鼠脊椎对大鼠TFL及MWT的影响。
　　 方法:将20只雌性SD大鼠随机分为2组,分为磁场顺时针组及磁场逆时针组。
　　 顺时针组TFL测试:将测试大鼠固定,暴露鼠背、鼠头、四肢、鼠尾,鼠尾自然垂下,15min后开始实验。将大鼠胸腰段脊椎贴近磁盘边缘,顺时针方向启动磁场,使磁场达到7300r/min,并开始计时。30min后用光热测痛仪以40℃恒定温度刺激鼠尾中上三分之一处,依次完成该组10大鼠TFL测试并记录结果。逆时针组TFL测试:逆时针组以逆时针方向启动磁场,方法同顺时针组测试该组大鼠TFL并记录结果。
　　 顺时针组大鼠MWT测试:磁盘组大鼠固定好,使大鼠伏于有机玻璃板上,15min后开始实验。磁场顺时针方向处理大鼠30min后,用Von Frey纤维丝垂直刺激大鼠左后肢足底中部测试大鼠MWT并记录结果。逆时针组大鼠MWT测试:实验前准备同前,逆时针组以逆时针方向启动磁场,30min后测试大鼠MWT并记录结果。
　　 结果:磁场以不同方向处理大鼠腰椎,组间大鼠TFL比较均未见显著差异,差异无统计学意义；组间大鼠MWT比较也未见显著差异,差异无统计学意义。
　　 结论:磁场以不同方向处理大鼠脊椎,均能使大鼠痛阈提升,不同方向间无显著差异。顺时针或逆时针方向处理大鼠腰椎,可起到同样的效果。