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目的:疼痛是患者求医最常见的原因之一。尽管不会立即威胁生命,但慢性疼痛会使人遭受巨大的痛苦。国际疼痛协会对疼痛的最新定义为“疼痛是一种由组织损伤或潜在的组织损伤引起的相关感觉、情绪、认知和社会维度的痛苦体验”。疼痛的感觉分辨和情绪体验由不同的神经通路传导。大量研究表明,ACC参与编码痛情绪反应。离子型谷氨酸受体包括NMDA受体和非NMDA受体(AMPA和KA受体),其中NMDA受体被认为参与疼痛的情感维度的处理。阿片受体是镇痛、成瘾和情绪障碍的重要药物靶标。ACC脑区中的阿片受体主要有μ-、δ-和κ-阿片受体。本实验室的前期研究从行为学、蛋白水平以及多通道电生理记录证实了大鼠脚掌注射CFA可引起ACC脑区NMDA受体磷酸化水平增高,神经元的兴奋性升高,从而诱导大鼠的痛厌恶情绪;激活ACC脑区κ-阿片受体,可下调NMDA受体的磷酸化水平,降低神经元的兴奋性,缓解痛厌恶情绪。然而,脚掌注射CFA引起ACC脑区神经元兴奋性增强是否为NMDA电流增强所致?激活κ-阿片受体后是否通过抑制了NMDA电流降低了神经元的兴奋性?目前还没有确切的证据。因此,本研究旨在利用给大鼠脚掌注射CFA建立的慢痛模型,利用脑片膜片钳技术记录大鼠ACC脑区神经元NMDA电流的变化,进一步探讨ACC脑区神经元兴奋性与NMDA电流变化的关系,以及激活κ-阿片受体对NMDA电流的影响。方法:1.选取雄性SD大鼠(1020天),脚掌注射0.08 ml完全弗氏佐剂(CFA)混合液,建立炎性疼痛模型。对照组相同部位注射0.08 ml生理盐水(NS)。2.制备SD大鼠包含ACC区域的脑片(250μm),利用可视膜片钳法选择状态好的神经元。将细胞膜电位钳制在+40mV,利用刺激电极诱导并记录其NMDA电流,比较CFA组大鼠与对照组大鼠NMDA电流的幅度是否有差异。3.将细胞膜电位钳制在+40mV,利用刺激电极诱导并记录ACC脑区神经元的AMPA电流,比较CFA组大鼠与对照组大鼠AMPA电流的幅度是否有差异。4.在Gap-free模式下记录ACC脑区锥体神经元的自发性兴奋性突触后电流(sEPSP),比较CFA组大鼠与对照组大鼠sEPSP的发放频率与幅度是否有差异。5.在脑片灌流液中添加不同浓度(10-1212 mol/L、10-99 mol/L、10-66 mol/L)的κ-阿片受体激动剂Dynorphin A,观察其对CFA组大鼠ACC脑区神经元的NMDA电流及AMPA电流的影响。6.在电极内液中添加荧光染料使神经元着色,观察所记录细胞的形态。结果:1.将膜电位钳制在+40 mV时,刺激电极可诱导大鼠ACC脑区神经元产生外向电流。向灌流液中加入AMPA/KA受体拮抗剂CNQX(20μmol/L)和GABA受体拮抗剂Bicuculline(100μmol/L),电流幅度部分减小;再向灌流液中加入NMDA受体拮抗剂AP-5(100μmol/L),可见电流被全部抑制,说明后一部分被AP-5抑制的电流为NMDA电流。若向灌流液中加入NMDA受体拮抗剂AP-5(100μmol/L)和GABA受体拮抗剂Bicuculline(100μmol/L),电流大部分被抑制;再向灌流液中加入AMPA/KA受体拮抗剂CNQX(20μmol/L),可见电流被全部抑制,说明后一部分被CNQX抑制的电流为AMPA电流。2.将膜电位钳制在+40 mV,灌流液中加入AMPA/KA受体拮抗剂CNQX(20μmol/L)和GABA受体拮抗剂Bicuculline(100μmol/L)后,可记录到刺激电极诱导的大鼠ACC脑区神经元的NMDA电流。脚掌注射CFA组大鼠与对照组大鼠相比,ACC脑区神经元的NMDA电流的幅度显著增加(P<0.05,n=5)。3.将膜电位钳制在+40 mV,灌流液中加入NMDA受体拮抗剂AP-5(100μmol/L)和GABA受体拮抗剂Bicuculline(100μmol/L),可记录到刺激电极诱导的ACC脑区神经元的AMPA电流。脚掌注射CFA组大鼠与对照组大鼠相比,ACC脑区神经元的AMPA电流的幅度改变无统计学差异(P>0.05,n=5)。4.Gap-free模式下记录细胞的自发性兴奋性突触后电流(sEPSP),CFA组大鼠与对照组大鼠相比ACC脑区神经元的sEPSP的发放频率与幅度显著增加。5.选取CFA组大鼠脑片中的细胞,将膜电位钳制在+40 mV下,灌流液中加入AMPA/KA受体拮抗剂CNQX(20μmol/L)和GABA受体拮抗剂Bicuculline(100μmol/L)后,可记录到刺激电极诱导的大鼠ACC脑区神经元的NMDA电流。灌流液中加入不同浓度的κ-阿片受体激动剂Dynorphin A,发现10-1212 mol/L的Dynorphin A对NMDA电流没有明显影响;10-99 mol/L的Dynorphin A可降低CFA组大鼠NMDA电流的幅度(P<0.05,n=5),10-66 mol/L的Dynorphin A降低CFA组大鼠NMDA电流幅度的效果更显著(P<0.01,n=5),说明随着κ-阿片受体激动剂浓度的增加,NMDA电流被抑制的程度也逐渐增加。6.选取CFA组大鼠脑片中状态好的细胞,将膜电位钳制在+40 mV,灌流液中加入NMDA受体拮抗剂AP-5(100μmol/L)和GABA受体拮抗剂Bicuculline(100μmol/L)后,可记录到刺激电极诱导的大鼠ACC脑区神经元的AMPA电流。灌流液中加入不同浓度(10-12mol/L、10-9mol/L、10-6mol/L)的κ-阿片受体激动剂Dynorphin A对CFA组大鼠AMPA电流的影响无统计学差异(P>0.05,n=5),说明激活κ-阿片受体对AMPA电流无明显作用。7.大鼠ACC区域的脑片荧光染色后可清晰地观察到实验中所记录神经元的胞体、轴突及树突呈现绿色荧光。结论:大鼠脚掌注射CFA引起ACC脑区NMDA受体(而不是AMPA受体)介导的电流幅度显著增加,是提高该区域神经元兴奋性的原因;而激活κ-阿片受体减小NMDA电流的幅度,可降低神经元的兴奋性。