论文部分内容阅读
神经病理性痛是指外伤、中毒、缺血或机体代谢异常等引起的慢性痛综合征,以触诱发痛、痛觉过敏及自发痛为主要表现。长时期以来,人们一直希望找到一种量度慢性痛性质与程度的客观指标,但至今未能实现。神经病理性痛的发生过程中,外周神经损伤区域及相应的背根节(Dorsalrootganglion,DRG)神经元胞体产生的多种模式的异位放电与神经病理性痛行为密切相关。能否从复杂多变的放电模式确认不同病痛的特征性放电,是影响深入阐明神经病理痛信号发生机制的关键问题。本研究在外周与中枢的不同层面,结合多种电生理学方法,对一种我们发现的放电模式-诱发簇放电展开深入研究,首次提出该放电模式可能是触诱发痛的痛信号,并对该簇放电形成的通道电流机制进行了分析。 第一部分损伤背根节神经元诱发簇放电的基本特征 触诱发痛是指非痛刺激刺激皮肤感受野引起的剧痛,是神经病理痛中一种常见的类型。近年研究结果显示,外周神经损伤后DRG的Aβ神经元产生的大量异位自发放电活动与触诱发痛行为密切相关。我们在损伤后DRG的 Aβ神经元胞体首次观察到一种新的放电模式,它是由外周皮肤感受野触刺激诱发DRG胞体产生的高频簇放电,将之命名为“诱发簇放电”,该放电模式由外周Aβ纤维传入诱发产生的特性契合了触诱发痛病症。此外,鉴于簇放电在感觉系统信息编码和传递过程中的重要作用,我们试图证明“诱发簇放电”可能是一种触诱发痛的传入痛信号。 实验应用大鼠背根节慢性压迫(ChroniccompressionofDRG,CCD)模型,采用在体细胞内记录方法,从DRG细胞水平观察该放电模式的发生条件及主要特征。 主要结果: 1、CCD损伤后Aβ神经元兴奋性增高 CCD组Aβ神经元自发放电出现率显著升高。放电模式包括:簇放电、持续性重复放电、整数倍放电和不规则放电,其中以簇放电比例最高。 2、Aβ神经元的诱发簇放电 CCD组Aβ神经元在体情况下给予感受野触刺激或者给予坐骨神经电脉冲刺激可诱发胞体产生长时程高频簇放电,与具有前电位的胞体异位自发簇放电(Spontaneousburst,SB)不同,该簇放电第一个脉冲上升斜率极大,与动作电位传入刺激有关,我们称之为诱发簇放电(Evoked-bursting,EB)。 3、EB的电生理学特性 1、EB的发生依赖外周信号的传入;2、EB有膜电位依赖性,随膜电位去极化,串长增长;3、EB与阈下膜电位振荡(SMPO)密切相关,低浓度TTX可消除EB发生;4、EB可以比SB在更超极化膜电位水平产生,两者的膜电位差异为4.8±0.63mV(2-8mV,n=11)。 4、CCD损伤后EB出现率增高 EB的出现和触诱发痛行为相关。正常组,EB的出现率仅为13.33%(16/120)。CCD组出现触诱发痛行为大鼠Aβ神经元EB出现率为43.3%(58/134),和正常组相比有显著统计学差异(χ2=25.71,P<0.01)。 结论: 1、在损伤DRG的Aβ神经元发现诱发簇放电(EB)。EB不同于由胞体自发产生的簇放电(SB),可以由其外周传入的第一个动作电位的急速上升相波形特点进行区分。 2、EB的主要特性是受外周Aβ纤维传入诱发;其维持依赖于膜振荡特性;串长受到膜电位的影响;和自发簇放电比较,可以在更超级化膜电位产生,提示它可能是触诱发痛的痛信号,可以作为触诱发痛检测的客观指标。 第二部分CCD模型脊髓背角广动力神经元兴奋性的改变及其与EB的关系 广动力(Widedynamicrange,WDR)神经元是脊髓背角的非特异性伤害感受神经元,它们对触、压、温度及伤害性等各种刺激都发生反应,反应程度随刺激强度增加而递增。CCD模型创建后,人们就其外周机制进行了大量研究,然而CCD模型对WDR神经元电生理特性的影响尚无报道。相关研究显示,外周神经损伤后,WDR神经元的兴奋性增加,出现感受野扩大、自发放电增多等表现。其中,非伤害性机械刺激(兴奋Aβ纤维)可以在脊髓背角WDR神经元引起后放电,这一反应被视为触诱发痛的独特的脊髓特征,我们拟以此为指标,对EB与触诱发痛的关系进行进一步确认。 我们应用在体WDR细胞外记录方法,观察了CCD后WDR神经元电生理特性的变化。并以Aβ纤维兴奋引发的后放电为指标,观察EB对该后放电的影响。 主要结果: 1、CCD损伤后WDR神经元兴奋性增高 CCD术后WDR神经元自发放电发生率及自发放电频率都显著升高,分别增加了115%和617%,和正常组比较有显著差异(P<0.05)。WDR神经元对感受野刷、轻夹、重夹刺激的反应性均较正常组显著增强(P<0.01)。WDR神经元对于伤害痛刺激的后放电发生率为75.76%(25/33),正常组为40%(16/40),两者有显著差异(P<0.05)。 2、WDR神经元自发放电受DRG的自发活动影响DRG局部给予低浓度TTX(50nM)对WDR神经元自发放电活动抑制率为52.9±6.81%(n=10),DRG给予100mM氯化钾后1min使没有自发放电活动的WDR神经元出现放电,洗脱可恢复。 3、CCD损伤后2-8天,36.36%(12/33)WDR神经元对非痛电刺激(100μA,50μA,1Hz,10s)出现了后放电,反映了外周神经损伤后WDR神经元的特征性改变。 4、在DRG水平影响EB可改变Aβ纤维诱发的WDR神经元的后放电DRG局部给予低浓度TTX(50nM),部分抑制了WDR神经元对非痛刺激的后放电,频率从加药前的260±5.7Hz降至119±3.1Hz,平均抑制了56.36±5.29%,有显著统计学差异(P<0.05)。ACSF冲洗15分钟后后放电可以部分恢复。提示EB参与了此后放电的发生。 结论: 1、CCD大鼠脊髓背角WDR神经元兴奋性增高。 2、CCD大鼠WDR神经元自发放电活动受DRG神经元自发放电活动影响。 3、抑制DRG水平的EB,对Aβ纤维诱发的WDR神经元的后放电有抑制作用。 第三部分受损DRG神经元EB的通道电流机制 自从发现受损DRG神经元的异位自发放电与神经病理性痛行为相关以来,围绕异位自发放电的通道电流机制展开了广泛的研究,结果显示多种通道电流的改变参与了神经病理痛的发生过程。但迄今为止,由于还没有研究提出哪种放电模式与特定的疼痛(例如痛觉过敏、触诱发痛以及自发痛等)相关,故而,通道电流的变化均是在神经元活动指标不确定的条件下检测到,很难对其与痛信号的关系进行准确判断,进而影响了痛信号产生机制研究的深入。 本实验利用离体整节DRG标本,首次以EB为神经元兴奋的检测指标,分析多种通道电流在EB发生中的相互作用。 主要结果: 1、持续性钠电流(INap)参与EB发生 5nMTTX抑制EB的发生,但对坐骨神经刺激诱发的首个动作电位、膜电位、神经传导速度没有显著影响,洗脱后10minEB部分恢复(n=5),FFT分析显示TTX抑制SMPO的幅度。 2、α-DTX敏感钾电流(IDTX)参与EB发生 α-DTX是低阈值K+通道阻断剂,对Kv1.1、1.2、1.6高度敏感。1nM的DTX使神经元兴奋性显著增加,EB串长增加,甚至出现自发放电活动(n=6)。FFT分析显示SMPO振荡幅度显著增加。 3、超极化激活阳离子流(Ih)参与EB发生 Ih通道选择性阻断剂ZD7288抑制EB串长,对外周传入动作电位无影响。 4、CCD损伤后三种电流的变化 CCD组EB神经元INap、Ih增加,IDTX减小,和正常组非EB神经元比较有显著性差异(P<0.05)。 结论: 1、CCD损伤后,EB神经元INap、Ih电流增大,而IDTX电流密度减小,共同参与调控神经元的兴奋性的改变。 2、三种电压依赖的电流成分INap、IDTX、Ih相互作用共同调控EB的发生,INap、Ih对EB发生是兴奋作用,而IDTX是抑制作用。 小结: 1、在损伤DRG的Aβ神经元发现诱发簇放电(Evoked-Bursting,EB)。它是由外周传入的单个动作电位诱发胞体出现的高频簇放电。 2、EB的主要特性是受外周Aβ纤维传入诱发;其维持依赖于膜振荡特性;串长受到膜电位的影响;和自发簇放电比较,可以在更超级化膜电位产生。提示它可能是触诱发痛的痛信号,可以作为触诱发痛检测的客观指标。 3、DRG神经元的EB放电参与Aβ纤维诱发的WDR神经元的后放电。 4、三种电压依赖的电流成分INap、IDTX、Ih相互作用共同调控EB的发生,INap、Ih对EB发生是兴奋作用,而IDTX是抑制作用。