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背景腰椎间盘突出症（lumbar disc herniation,LDH）是一种以青壮年人群患病居多的临床常见疾病,患者可发生腰部疼痛和腿放射性痛以及下肢麻痹、活动受限等一系列症状。LDH引起的神经根性疼痛（radicular pain,RP）属于病理性疼痛的一种,长期困扰着患者。尽管有许多学者对该疾病进行了大量研究,但LDH具体发病机制尚未完全明了。病理性疼痛产生的机理包括外周敏感化和中枢敏感化。外周敏感化指初级传入神经元离子通道的表达及功能的改变,导致神经元兴奋性增强,疼痛信号生成增加。中枢敏感化指接受伤害性刺激的初级传入纤维将痛信号传送至脊髓背角神经元,引发突触间信号交换效率的增强而引起的长时程增强（long-term potentiation,LTP）,将疼痛信号扩大。本课题组于2017年证实并报道了中枢敏感化是RP发生的重要原因,这为治疗RP提供了新的方向。褪黑素（melatonin,MLT）属于一种脂溶性神经内分泌激素,主要由松果体分泌,经由受体MT1和MT2在机体多个系统中发挥着重要的调节作用。有研究表明MLT抑制正常小鼠海马CA1区LTP的诱导,但也有研究发现MLT可改善阿尔兹海默症和癫痫造成的海马LTP损伤,提高大鼠的学习能力,即MLT可促进海马LTP的诱导和维持。这些研究表明在生理和病理状态下,MLT对海马LTP的作用可能完全相反。而MLT在LDH诱导的脊髓LTP中作用如何?目前尚未有报道。研究发现正常小鼠体内MLT水平在夜间更高,此时小鼠对痛刺激不敏感;在神经损伤和炎症导致的病理性疼痛中,MLT具有镇痛作用。但MLT是否可以缓解神经根性疼痛?其具体机制如何?还值得深入探讨。研究目的证实MLT通过抑制痛觉传递的中枢敏感化治疗LDH引起的RP,并从MLT相关受体入手探讨具体机制。方法及结果本次实验中,我们用自体髓核NP（Nucleus pulposus）移植方法构建大鼠LDH模型,腹腔注射MLT。痛行为学检测结果显示MLT提高NP大鼠机械性撤足阈值（mechanical paw withdraw threshold,PWT）和热撤足潜伏期（thermal withdraw latency,PWL）,表明MLT可缓解NP大鼠机械性痛敏和热痛敏;电生理实验发现MLT明显降低NP大鼠脊髓背角C纤维诱发电位幅度,表明MLT可抑制中枢敏感化;进一步通过Western blot检测N-甲基-D-天冬氨酸受体亚基2A（N-methyl-D-aspartate receptor subunit 2A,NR2A）和N-甲基-D-天冬氨酸受体亚基2B（N-methyl-D-aspartate receptor subunit 2B,NR2B）蛋白表达,以及用免疫荧光检测降钙素基因相关肽（calcitonin gene related peptide,CGRP）、植物凝集素b4（Isolectin b4,Ib4）和NF200的蛋白表达。研究发现MLT可通过抑制NR2B、CGRP和Ib4表达抑制中枢敏感化。以上结果表明MLT可通过抑制痛觉传递的中枢敏感化缓解疼痛的发生。用Western blot检测MT1和MT2受体蛋白表达,结果显示NP组MT2表达比假手术组明显升高,而MT1无明显差异;免疫荧光双染显示MT2与神经元和小胶质细胞共定位。进一步鞘内注射MLT受体工具药:8-甲氧基-2-丙酰胺四胺（8-methoxy-2-propionamidotetralin,8MP,MT2受体激动剂）,N-乙酰-2-苄基色胺（luzindole,luz,MT1、MT2受体拮抗剂）、4-苯基-2-丙酰胺四胺（4-phenyl-2-propionamidotetralin,4PP,MT2受体拮抗剂）。研究发现8MP可提高模型组大鼠PWT和PWL;降低C纤维诱发电位幅度;降低NR2B、CGRP及Ib4的表达,并且luzindole和4PP均可逆转8MP的作用,表明MLT可能是主要通过MT2发挥抗中枢敏感化和缓解疼痛的作用。结论褪黑素可通过抑制痛觉传递的中枢敏感化缓解神经根性疼痛的发展,其机制可能与下调谷氨酸受体NR2B的表达,降低C纤维末梢重要递质CGRP和Ib4的释放有关,并且MLT可能主要通过MT2受体抑制中枢敏感化并缓解疼痛。以褪黑素及其MT2受体为靶点的治疗方案可能为临床治疗神经根性疼痛提供新的研究方向。