论文部分内容阅读
背景: 手术后急性疼痛受多重因素影响,如手术区域神经损伤、局部炎症反应、中枢敏感化、围术期患者心理变化等,最终演变成持续性疼痛(persistent postoperative pain)或慢性疼痛,从而影响患者的生理和心理,严重情况下可降低患者的正常生活质量,这类慢性疼痛被称为术后慢性疼痛综合征(chronic postsurgical pain syndromes,CPPS)。 术后急性疼痛被认为是一种生理性疼痛(也包含病理性疼痛成分),而当急性疼痛慢性化或持续化后则完全转变为一种病理性疼痛。既往研究认为术后慢性痛的主要原因是由手术导致的神经损伤引起,现临床调查表明,CPPS在某些术中未发生神经损伤的手术人群也有较高的患病率。目前关于术后慢性痛(chronic postoperative pain, CPSP)发生的相关病理机制尚不明确,因此防治手段十分有限。大鼠皮肤肌肉切开牵拉(skin/muscle incision and retraction,SMIR)模型完全模拟临床下肢手术的手术方式,可作为研究术后慢性痛形成机制的可靠模型。 小胶质细胞是中枢神经系统中的免疫调节系统的重要组成部分,也是调节神经炎性过程的重要介质。脊髓背角活化的小胶质细胞可通过离子通道的改变和细胞表明受体的激活,并释放各种炎性因子如白介素1(IL-1β),肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等从而引起疼痛发生。小胶质细胞已经被证实在各种神经病理性痛和炎性痛的发生发展中均起到关键作用,而其在CPSP形成过程中的作用和相关的病理机制还未有过研究。 本研究通过SMIR模型模拟术后急性疼痛转变为持续性疼痛,探究小胶质细胞在CPSP形成过程中的作用机制,并深入探讨大鼠脊髓背角P2X7受体介导的小胶质细胞激活在术后急性疼痛持续化进程中的作用和地位。 第一部分脊髓背根神经节小胶质细胞参与术后持续性疼痛形成 目的: 观察术后持续性疼痛模型大鼠脊髓背根神经节小胶质细胞特异性标记物Iba-1表达的变化。 方法: 成年雄性SD大鼠70只,体重200~250g,采用皮肤肌肉切口牵拉法建立大鼠术后持续性痛模型,采用随机数字表法,将其随机分为2组(n=35):假手术组(S组)和术后持续性痛组(SMIR组)。分别于术前1d、术后1、3、7、12、22和32 d时,测定机械缩足反应阈值(MWT)。上述各时点痛阈测试完毕后,随机取4只大鼠,计数背根神经节小胶质细胞,以此反映小胶质细胞的表达。 结果: 1. SMIR术后大鼠痛域明显下调 对大鼠各时间点PWT值进行统计结果显示,两组大鼠术前PWT基础值无差异(P>0.05)。SMIR组术后伤侧痛阈术后1d即发生降低并持续1个月,实验大鼠右侧(手术侧)PWT值术后第1d即发生显著降低(P<0.05),持续降低至术后第7d达到最低峰值(P<0.01),之后逐渐增高至术后32d几乎恢复正常水平(P>0.05)。SMIR组大鼠对侧足底PWT值可见下降趋势,与基础值相比变化无统计学意义(P>0.05)假手术组大鼠双侧足底术后PWT值于基础值相比不统计学差异(P>0.05)。 2.模型组大鼠被跟神经节上小胶质细胞表达增多 模型制备后第1d可见大鼠背根神经节Iba-1表达水平显著增高(p<0.05),术后3d和7d可见明显的"指环"结构,数量达到高峰且细胞形态也发生改变,术后第12d开始表达减少,第22d基本恢复术前水平(p>0.05)。 结论: 背根神经节小胶质细胞的活化可能参与术后持续性疼痛形成。 第二部分脊髓背角小胶质细胞P2X7受体介导的小胶质细胞激活在术后慢性痛进程中的作用探究 目的: 探究大鼠脊髓背角小胶质细胞P2X7受体在手术急性痛向慢性痛转化进程中的作用机制 方法: 成年雄性SD大鼠70只,体重200~250g,采用皮肤肌肉切口牵拉法建立大鼠术后持续性痛模型,采用随机数字表法,将其随机分为2组:术后持续性疼痛模型皮肤/肌肉切口牵拉痛(SMIR)模型组和假手术组,各时间点测用von Frey法测大鼠机械痛后剔除手术失败大鼠。分时间点取大鼠 L4-L6节段脊髓背角采用Western Blot的方法对大鼠脊髓背角P2X7R和TNF-α各时间点表达量趋势进行观察(n=6)。采用免疫双标染色法对P2X7R和TNF-α表达的细胞类型进行观察(n=6)。为进一步确认P2X7R与慢性痛和TNF-α释放水平的关系,本研究中通过观察鞘内注射P2X7R抑制剂BBG的模型组大鼠行为学以及脊髓背角TNF-α释放水平的变化。 结果: 1. SMIR模型组大鼠缩腿反射阈值降低 两组大鼠术前PWT基础值无统计学差异(P>0.05)。实验大鼠右侧(手术侧) PWT值术后第1d即发生显著降低12.83±1.45(P<0.05),持续降低至术后第7d达到最低峰值1.14±0.32(P<0.01),之后逐渐增高至术后32d几乎恢复正常水平(P>0.05),疼痛高峰期为术后第7d,持续到第12d后逐渐增高,至术后32d恢复接近术前水平22.5±5.23(P>0.05)。SMIR组大鼠对侧足底PWT值可见下降趋势,与基础值相比变化无统计学意义(P>0.05)假手术组大鼠双侧足底术后PWT值于基础值相比无统计学差异(P>0.05)。 取术后7天SMIR组大鼠术侧牵开处隐神经在电镜下观察其损伤情况,牵开组大鼠隐神经和空白对照组进行比较,结果显示模型组和假手术组的隐神经髓鞘的形态完整规则,排列均匀紧密,结果完整,板层致密,轴索未见肿胀,位置居中,未见髓鞘脱落、肿胀、增厚等现象。 2. SMIR模型组大鼠脊髓背角小胶质细胞特异性表达的P2X7受体蛋白表达增多 Western blot结果显示SMIR手术组大鼠脊髓背角P2X7R在术后一天即显著增多(P<0.05)术后7d到12d达到峰值(P<0.01),之后逐渐减少到术后第32d基本恢复术前水平(P>0.05)。 将术后7d大鼠脊髓背角进行P2X7受体与神经元特异性标记物NeuN、星形胶质细胞特异性标记物GFAP以及小胶质细胞特异性标记物 Iba1免疫荧光双标染色,结果显示,P2X7受体与Iba1大量共标,而与GFAP及NeuN未见共标,结果提示,在SMIR模型大鼠脊髓背角,P2X7R完全表达在小胶质细胞上。 3. SMIR模型组大鼠脊髓背角TNF-α释放水平上调 模型组大鼠L4-L6节段脊髓背角各时间点TNF-α的Western blot结果显示,模型组大鼠手术同侧脊髓背角在术后一天即显著增多(P<0.05)术后7d达到峰值(P<0.01),之后逐渐减少到术后第32d基本恢复术前水平(P>0.05)。 免疫荧光双标染色结果显示,TNF-α在三种细胞上均有大量表达,主要表达位置脊髓背角与疼痛相关的第Ⅱ板层,且在神经元特异性标记物NeuN、星形胶质细胞特异性标记物GFAP以及小胶质细胞特异性标记物Iba1上均有共表达,与GFAP共表达程度相对更高。 4. P2X7R特异性拮抗剂BBG可上调SMIR模型组大鼠痛阈值并下调TNF-α水平 结果显示,鞘内注射BBG的SMIR模型大鼠PWT值与未注射药物组相比有显著改善。在疼痛发生早期(d1-d3),可被认为是急性疼痛时期,BBG组PWT值大鼠与假手术组相比仍有显著的统计学差异(P<0.05),第3d后,疼痛逐渐缓解,与假手术组相比无统计学差异(P>0.05)。而从术后第1天至术后第22天, BBG组和盐水组相比PWT值均显著增加(P>0.05),模型组大鼠疼痛显著缓解。 手术后第7d时两组大鼠(BBG组和生理盐水组)脊髓背角P2X7R蛋白和TNF-α的Western blot结果显示,与空白对照组相比,BBG组和生理盐水组P2X7R和TNF-α表达水平均发生显著上调(P<0.01),与生理盐水组相比,BBG组TNF-α表达明显减少(P<0.01)。 结论: 脊髓小胶质细胞 P2X7受体的激活引起的TNF-α释放是术后持续性痛的形成的重要机制。