前扣带皮层神经元NMDA受体在痛情绪形成中的作用观察

摘要

目的：
　　根据国际权威组织（国际疼痛研究学会，IASP）对疼痛含义的解释，可以把疼痛分为两个基本部分：感觉分辨（sensory-discrimination）及情绪反应（emotional-affective dimensions）。大量研究已向我们揭示，疼痛的感觉部分及情绪反应部分是由不同的中枢机制作用产生，并且是经由相异的神经传导通路介导。人类和动物的行为学、电生理学和脑成像等相关治疗、实验结果已提供证据，位于大脑额叶内侧的前扣带皮层（anterior cingulate cortex，ACC），该核团参与疼痛诱发的厌恶情绪的形成，及在不良情绪引起的行为表现方面起着重要作用，尤其是其吻侧部ACC（rostral ACC，rACC）。经手术或其他方式损毁动物大脑双侧rACC组织，能够抑制疼痛相关不良情绪诱发的条件性位置回避（conditioned place avoidance，CPA）行为的产生。根据部分临床治疗和基础实验研究的结果提示，rACC神经元上NMDA受体的激活参与痛相关不良情绪的形成。
　　本实验使用的动物模型为完全弗氏佐剂（complete Freund’s adjuvant，CFA）诱导的条件性位置回避（CFA-conditioned place avoidance，C-CPA）模型，结合rACC内分别给予不同浓度NMDA受体的拮抗剂APⅤ或AMPA受体拮抗剂DNQX，测量 C-CPA行为反应和热痛行为反应（热缩足反射潜伏期，PWL），探究在此实验所使用的动物模型中，拮抗rACC内NMDA受体是否对由CFA诱发的慢性炎症性疼痛刺激引起的不良情绪反应有缓解作用，并对 NMDA受体在这一作用中可能涉及到的机制分析讨论。
　　方法：
　　1.建立由完全弗氏佐剂诱导的慢性持续性炎症性疼痛动物模型。
　　本实验使用成年SD大鼠（雄性，250~270g），在其左侧后足脚掌皮下注射CFA，建立慢性炎性痛模型。注射等剂量NS为对照。
　　2.CFA诱导的条件性位置回避（C-CPA）模型的建立。将实验大鼠其随机分为3组：
　　(1)未注射对照组；
　　(2)注射生理盐水（NS）对照组；
　　(3)注射CFA实验组。n=6～12/组。将由注射CFA引起的慢性炎症性疼痛作为特定的条件，并与可分辨的环境耦合，建立条件性位置回避（C-CPA）模型，同一实验组大鼠在“疼痛环境”中停留时间的基础值与实验值和不同实验组间回避分数（CPAscore）数值的比较，检测CFA是否能使大鼠有条件位置回避行为。
　　3.用C-CPA模型检测APⅤ或DNQX对痛情绪的影响。
　　实验分22个组。n=6～9/组。
　　Group1（2组）：大鼠左侧后足脚掌注射CFA/NS，rACC区微量注射NS；
　　Group2（10组）：大鼠左侧后足脚掌注射CFA，rACC区分别注射0.5/2/8/12/16nmol/μl APⅤ或DNQX；
　　Group3（10组）：大鼠左侧后足脚掌NS，rACC区分别注射0.5/2/8/12/16nmol/μl APⅤ或DNQX。
　　4.检测热缩足反射潜伏期（Paw Withdrawal Thermal latency，PWL）。
　　在C-CPA的Day1和Day3行为训练结束后，检测大鼠PWL，观察在rACC区注射不同剂量APⅤ或DNQX后大鼠的热痛行为。
　　结果：
　　1.大鼠后足脚掌注射CFA可诱导产生C-CPA反应。
　　大鼠左侧后足脚掌注射CFA组、注射NS组和未注射对照组比较，注射CFA组大鼠PWL在Day3处理后与Day1基础值相比明显缩短，其余两组无明显变化。说明后足底脚掌注射CFA可引起大鼠炎症性疼痛。
　　未注射对照组和后足脚掌注射注射NS对照组中，大鼠Day3在“疼痛环境”匹配室的停留时间与Day1相比均无统计学差异，两个组的回避分数相比无统计学差异。后足脚掌注射CFA，大鼠在Day3“疼痛环境”匹配室停留时间明显少于Day1。与未注射对照组及注射 NS对照组的回避分数相比有统计学差异，所以大鼠对“疼痛环境”产生痛相关不良情绪。
　　2.rACC区内注射APⅤ拮抗神经元上NMDA受体可缓解C-CPA。
　　在大鼠左侧后足脚掌和rACC内分别给予CFA和NS的处理组中，Day3 CPA实验测量的基础值明显少于Day1测量的实验值，回避分数数值较大，产生对“疼痛环境”的厌恶情绪。大鼠后足脚掌注射 CFA且在 rACC分别注射剂量不相同0.5/2/8/12/16（nmol/μl）APⅤ的处理组，当注射小剂量APⅤ（0.5nmol/μl）时，APⅤ未发挥作用，表现为大鼠Day3在“疼痛环境”匹配室停留的时间和Day1相比没有统计学差异，并未形成CPA反应；随着APⅤ注射剂量增加（2/8nmol/μl），回避分数逐渐减小，两剂量组间没有统计学差异，但与注射NS组相比有统计学差异，即缓解了 CPA反应；继续增加注射剂量（12/16nmol/μl），回避分数逐渐增加，与注射NS组相比没有统计学差异，即未形成CPA反应。后足脚掌注射NS及rACC内分别注射不同剂量的（0.5/2/8/12/16nmo/μl）APⅤ的处理组与后足脚掌无处理，各组回避分数与后足脚掌注射NS及rACC内注射NS处理组之间均没有统计学差异，即单纯rACC内注射APⅤ不会使大鼠形成C-CPA或CPP反应。
　　3.rACC区内注射DNQX对C-CPA反应没有缓解作用。
　　大鼠后足脚掌注射 CFA， rACC内注射不同浓度的 DNQX（0.5/2/8/12/16nmol/μl），各组的回避分数与大鼠后足脚掌注射CFA，rACC内注射NS的处理组相比，没有统计学差异，说明在rACC区内注射DNQX没有缓解由CFA诱发的痛厌恶情绪的作用。大鼠后足脚掌注射 NS，rACC区内注射不同浓度的DNQX（0.5/2/8/12/16nmol/μl），五个剂量组的回避分数与大鼠后足脚掌注射 NS， rACC内注射NS的处理组相比，没有统计学差异，rACC内注射QNDX不会使大鼠形成CPP反应。
　　4.rACC区注射APⅤ或DNQX不改变由CFA引起的热痛反应行为表现。
　　大鼠后足脚掌注射CFA，rACC注射APⅤ或DNQX的各组大鼠PWL在处理后比处理前明显缩短，处理后各组PWL无统计学差异。
　　结论：
　　1.拮抗 rACC内 NMDA受体可缓解由 CFA致痛引发的痛情绪，较小剂量（2/8nmol/μl）的APⅤ即可发挥作用；注射12或16nmol/μl APⅤ的大鼠的CPA反应并未缓解。单纯rACC内注射APⅤ不会产生CPP。
　　2.拮抗rACC内AMPA受体不能缓解由CFA致痛引发的痛情绪，也不会产生CPP，说明C-CPA的产生于AMPA受体的激活没有关系。
　　3.通过拮抗rACC内NMDA受体缓解痛情绪并非由抑制痛感觉来实现。
　　本课题为国家自然科学基金“电针影响前扣带皮层神经元活动缓解痛情绪的作用及机制研究(编号:81371254)”。

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前言

1 材料与方法

1.1 实验动物

1.2 实验仪器

1.3 实验试剂和药品

1.4 实验分组

1.5 实验方法

1.6 统计方法

2 结 果

2.1 大鼠后足脚掌注射CFA可诱导产生C-CPA反应

2.2 rACC区内注射APⅤ可缓解C-CPA反应

2.3 rACC区内注射DNQX对C-CPA反应没有缓解作用

2.4 rACC区注射APⅤ或DNQX不改变由CFA引起的热痛反应行为表现

3 讨 论

3.1. rACC内NMDA受体的激活是痛厌恶情绪产生的基础

3.2 rACC内AMPA受体不参与痛厌恶情绪的产生

3.3 rACC内注射APⅤ或DNQX不影响由CFA引起的痛感受

4 结 论

参考文献

综述:疼痛的传递和调制在神经生理学方面的新进展：聚焦于NMDA受体

致谢

在学期间承担/参与的科研课题与研究成果

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