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痛是一种不愉悦的感受或感情经历,可能由确切或潜在的组织损伤引起,是临床最常见的症状之一。疼痛由多个层面组成,其中不仅包括痛觉的定位和感知,还包括伤害性刺激引发的负性情绪。生理状态下,痛觉可作为机体受到伤害性刺激的警告,从而诱发一系列防御性保护反应,使人们避免外界伤害;另一方面,病理性痛常迁延难愈,严重影响患者的生活质量。目前,尽管人们对痛信息的传递途径已经有了较多研究,然而针对面口部痛信息是否自延髓向外侧和内侧丘脑发出分支投射尚缺乏更加全面的认识。既往研究表明,痛信息通过外侧和内侧通路向高级脑中枢进行传递。其中脊髓背角浅层投射神经元向丘脑腹后外侧核(ventral posteriorlateral thalamic nucleus,VPL)发出投射纤维,换元后向第一、第二躯体感觉皮层传递并主要介导痛刺激的定位信息,该通路即为痛信息传递的外侧通路;同时,脊髓背角深层神经元向丘脑中线/板内核群(midline/intralaminar thalamic nuclei,MINT)中的多个核团传递痛信息,并进一步向边缘系统的诸多核团,例如前额叶皮质(medial prefrontal cortex,mPFC)、岛叶(insula cortex,IC)和杏仁核等发出纤维投射,该传导通路主要介导与疼痛相关的负性情绪,即为痛信息传递的内侧通路。三叉神经脊束核尾侧亚核(caudal subnucleus of spinal trigeminal nucleus,Vc)又称为延髓背角(medullary dorsal horn,MDH),是面口部浅感觉信息传导路的重要组成部分。三叉神经脊束核尾侧亚核内投射神经元可以向外侧丘脑和内侧丘脑发出投射纤维并参与痛信息传递。然而,三叉神经脊束核尾侧亚核内向外侧和内侧丘脑传递痛信息的神经元是否有分支投射神经元,则未见报道。本科室的前期工作提示,在面口部炎性痛模型中,大鼠三叉神经脊束核尾侧亚核内的投射神经元将痛信息传递至丘脑腹后内侧核(ventral posteriormedial thalamic nucleus,VPM)。此外,痛刺激可以使内侧丘脑核团束旁核(parafascicular thalamic nucleus,Pf)内即刻早期基因c-fos激活后表达的Fos蛋白显著增多,提示Pf可能参与痛信息的传递或调节。那么,三叉神经脊束核尾侧亚核内的神经元是否通过向外侧和内侧丘脑发出分支投射来完成痛信息定位和情绪方面的整合?如果这些神经元向VPM和Pf发出分支投射,这些分支投射的神经元具有什么化学神经解剖学特点以及是否参与面口部痛信息的传递呢?这些问题至今未知。基于上述研究背景,本研究主要利用神经形态学方法,为三叉神经脊束核尾侧亚核的神经元向VPM和Pf分别发出纤维投射提供形态学依据。在此基础上,进一步探究这些分支投射神经元的化学神经解剖学特征以及是否参与面口部痛信息传递。文章主体分为以下三个部分进行探讨:1.大鼠三叉神经脊束核尾侧亚核的神经元内存在向丘脑腹后内侧核(VPM)和束旁核(Pf)的分支投射将逆标示踪剂荧光金(fluoro-gold,FG)和四甲基罗达明(tetramethylrhodaminedextran,TMR)分别注射入大鼠右侧VPM和Pf,大鼠存活7 d后实施灌注,取脑,切片后通过TMR和FG免疫荧光组织化学双标染色,观察FG逆标神经元、TMR逆标神经元和FG/TMR双标神经元在三叉神经脊束核尾侧亚核内的分布情况并对其进行计数。结果显示三叉神经脊束核尾侧亚核内存在分别向VPM和Pf发出分支投射的FG/TMR双标神经元,这些FG/TMR双标神经元主要分布于对侧三叉神经脊束核尾侧亚核的Ⅰ层和Ⅲ层。2.三叉神经脊束核尾侧亚核内向丘脑腹后内侧核和束旁核发出分支投射的神经元表达SPR并与SP阳性纤维终末存在接触联系利用第一部分的三叉神经脊束核尾侧亚核组织切片进一步进行TMR、FG和P物质受体(substance P receptor,SPR)免疫荧光组织化学三标染色,对表达SPR的FG逆标神经元、TMR逆标神经元和FG/TMR双标神经元的分布进行观察和计数。结果显示三叉神经脊束核尾侧亚核的Ⅰ层和Ⅲ层内的部分FG/TMR双标的分支投射神经元表达SPR。此外,还利用上述切片进行了TMR、FG和P物质(substance P,SP)免疫荧光组织化学三标染色,观察了FG/TMR双标神经元与SP阳性纤维终末之间的联系。结果可见三叉神经脊束核尾侧亚核浅层内分支投射神经元与SP阳性纤维和终末形成密切接触联系。3.三叉神经脊束核尾侧亚核内向VPM和Pf发出分支投射的神经元参与面口部痛信息传递的形态学证据向大鼠上唇皮内注射4%福尔马林建立面口部炎性痛模型。在这些模型大鼠上可以观察到三叉神经脊束核尾侧亚核内的Fos蛋白阳性神经元数目比对照组明显增加,表明三叉神经脊束核尾侧亚核神经元参与炎性痛刺激信息传递。此外,我们对TMR、FG和Fos蛋白进行免疫荧光组织化学三标染色,还对FG/TMR双标神经元和Fos蛋白阳性神经元的分布位置进行观察并计数。结果在三叉神经脊束核尾侧亚核的Ⅰ层和Ⅲ层内可见分支投射并表达Fos蛋白的神经元,提示三叉神经脊束核尾侧亚核的分支投射神经元借助分支投射纤维分别向VPM和Pf传递面口部痛信息。综上,上述研究结果提示:(1)三叉神经脊束核尾侧亚核内的部分神经元向VPM和Pf发出分支投射;(2)三叉神经脊束核尾侧亚核内的分支投射神经元表达SPR并与SP阳性纤维和终末形成密切接触联系;(3)三叉神经脊束核尾侧亚核内分支投射神经元可能将面口部痛信息分别向VPM和Pf传递。