多节段背根节慢性压迫大鼠触诱发痛镜像痛行为及其外周机制

摘要

外周神经或脊神经损伤，即使最初的损伤已经治愈，仍会导致慢性持续性神经病理性疼痛[1]。单侧神经损伤导致的对侧相同区域的病理性痛是一个非常普遍的现象，临床上有许多明显的点对点的双侧对称性疾病，如镜像痛、镜像运动及对称性关节炎等。实验动物研究发现在L5和L6脊神经结扎[2]大鼠模型上，同侧和对侧后足都出现机械性和冷刺激的异常疼痛，对侧痛行为出现有延迟，并且对侧异常疼痛的程度要低于同侧。Schreiber等[3]在小鼠后足注射4％角叉（莱）胶的模型上发现了对侧后足可出现短暂延迟，随后稳定并持久异常疼痛的现象。在胫骨癌性痛小鼠模型上，出现明显的对侧机械性异常疼痛和患肢承重能力下降的现象[4]。以上研究表明，镜像痛现象是临床疼痛患者和动物实验痛模型都存在的一种重要痛行为。　　关于镜像痛现象发生和维持机制，目前存在神经网络学说和免疫激活学说[5]。免疫激活学说认为，当外周组织或神经受到损伤时，可导致损伤部位产生大量代谢产物，同时免疫细胞大量浸润。损伤所产生的代谢产物和免疫细胞释放的炎症因子通过血液循环到达损伤部位的对侧部位，该损伤又能够诱导应激相关激素释放，这些都有可能是镜像痛敏发生的原因。但是，体液学说无法对镜像痛敏的区域对称性，以及单侧受到损伤却可以导致对侧的相同部位发生与同侧相似的痛敏行为。神经网络学说认为，神经系统具有解剖对称性，所以外周和中枢神经通路都有可能参与了镜像痛的过程。此外，Schreiber等的实验提示小胶质细胞的活化在对侧敏化的过程中起到了重要的作用，从免疫激活学说角度对镜像痛机制作出解释，而有关脊髓胶质细胞引起镜像痛效应的机制也正在受到越来越多的关注[6]。　　大量的实验证据表明，神经损伤部位轴突和初级感觉神经元—背根节（Dorsalrootganglion，DRG）的异位自发放电活动是神经损伤所致自发性疼痛、触刺激诱发痛和痛觉过敏的起源，成为产生慢性痛信号的“起搏点”。2000年Zhang等在单节段背根节慢性压迫（Chroniccompressionofdorsalrootganglion，CCD）模型上发现机械性痛觉过敏和触刺激诱发痛镜像痛行为，推测对侧后足机械性痛觉过敏可能与脊髓水平的中枢敏化有关[7]。刘先国教授课题组报道L5腹根神经切断神经病理性痛大鼠出现的机械性触刺激诱发痛和热痛觉过敏镜像痛行为，认为与脊髓水平中枢敏化有关[8]。本课题在多节段CCD大鼠模型上发现明显的机械性触刺激诱发痛镜像痛现象[9]，且此镜像痛现象出现时间早，程度更明显，这与坐骨神经慢性结扎、坐骨神经部分损伤和脊神经结扎模型上出现的双侧后足的机械触刺激诱发痛行为相一致，类似于临床上某些灼性神经痛的双侧镜像痛行为。结果表明多节段DRG慢性压迫大鼠模型可以模拟临床神经病理性疼痛患者的双侧机械触刺激诱发镜像痛行为。此外，我们在多节段CCD大鼠模型上进一步深入研究介导镜像痛行为的外周感觉神经元的可塑性变化：　　1.出现触诱发痛镜像痛行为的多节段CCD大鼠DRG上传递外周痛觉信息的神经肽降钙素基因相关肽（Calcitoningene-relatedpeptide,CGRP）和神经损伤的标志物转录激活因子-3（Activatingtranscriptionfactor-3,ATF-3）的表达；　　2.外周感觉神经元水平是否参与多节段CCD大鼠触诱发痛镜像痛行为学变化。　　本实验分为二部分：第一部分，明确多节段CCD大鼠的机械触刺激诱发痛镜像痛行为学变化的时间特征。第二部分，进一步观察与痛信息传递相关的神经肽CGRP和神经损伤的标志物ATF-3在多节段CCD大鼠同侧和对侧DRG神经元中的表达。　　第一部分，建立多节段CCD大鼠模型，分别于CCD术后1、3、5、7、10、14、21、28和35d，检测多节段CCD大鼠与正常对照组大鼠机械阈值，观察多节段CCD大鼠的机械触刺激诱发痛镜像痛现象的时间变化特征。　　结果：多节段CCD大鼠损伤侧后足机械阈值于术后第1d开始下降，在第7-10d明显下降并于14d达到峰值，机械阈值持续降低的变化在术后35d内均可观察到；对侧后足机械阈值在术后1-5d内有轻微降低，术后第5d开始机械阈值的明显降低，在第10-14d达到峰值，术后35d时机械阈值有恢复。结果表明多节段CCD大鼠出现明显的机械触诱发痛镜像痛行为。　　第二部分，进一步分析多节段CCD大鼠的机械触刺激诱发痛镜像痛的外周机制，利用免疫组织化学的方法分别观察与痛信息传递相关的神经肽CGRP和神经损伤的标志物ATF-3在多节段CCD大鼠同侧和对侧DRG神经元中的表达。　　结果如下：　　1.与正常对照组相比，术后1d时可观察到多节段CCD大鼠同侧DRG内CGRP表达升高，7d时在同侧及对侧DRG内均明显升高，10-14d时达到峰值，随后，表达逐渐下降，但21d时仍可观察到与对照组相比有明显升高。多节段CCD大鼠同侧DRG中、大细胞中CGRP表达于术后1d时明显升高，10d时达到峰值，21d时仍表现出明显升高，在小细胞中CGRP表达则与正常对照组没有明显变化；在对侧DRG中、大细胞中CGRP表达与同侧结果相同，而在小细胞中，没有观察到CGRP表达的明显变化。　　2.与正常对照组相比，多节段CCD后，1d时同侧DRG内ATF-3表达明显升高，对侧没有明显变化，7-10d时同侧及对侧达到峰值，随后表达下降，14d和21d时与对照组没有明显变化。多节段CCD大鼠同侧DRG中、大细胞中可见ATF-3表达在术后第1d时升高，7-10d时达到峰值，随后逐渐下降，14d和21d时与对照组相比没有明显变化，在小细胞中，可观察到与中、大细胞中相同结果；而在对侧DRG中、大细胞中，1d时ATF-3表达没有升高，7-10d时达到峰值，14d和21d时与对照组没有明显变化，小细胞中，可观察到与中、大细胞中相同结果。同侧DRG胞体内ATF-3表达高于对侧。　　结果提示双侧初级感觉神经元的可塑性变化可能介导多节段CCD大鼠机械触刺激诱发痛镜像痛的产生与维持。　　结论：　　1.多节段CCD大鼠出现明显机械触诱发痛的镜像痛行为；　　2.多节段CCD大鼠同侧和对侧DRG内CGRP表达均明显增加，增加主要表现在中、大细胞上；　　3.多节段CCD大鼠同侧和对侧DRG中ATF-3表达均明显增加，增加表现在中、大细胞和小细胞上。

目录

封面

声明

目录

缩略语表

中文摘要

英文摘要

前言

文献回顾

1 临床与实验动物模型上的镜像痛

2 镜像痛发生可能的机制

正文

第一部分多节段 CCD 大鼠触诱发痛镜像痛行为的时间特征

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

第二部分多节段 CCD 大鼠触诱发痛镜像痛的外周机制

CGRP 在多节段 CCD 大鼠 DRG 神经元中的表达

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

ATF-3 在多节段 CCD 大鼠 DRG 神经元中的表达

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

附 录

个人简历和研究成果

致谢