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1、华中科技大学 硕士学位论文 ATP敏感性钾离子通道在大鼠开胸术后慢性疼痛中的作用 姓名：赵邦娥 申请学位级别：硕士 专业：麻醉学 指导教师：王学仁;田玉科 20090501 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 ATP 敏感性钾离子通道在大鼠开胸术后慢性疼痛中的作用 华中科技大学同济医学院附属同济医院麻醉学教研室 硕士研究生：赵邦娥 指导老师 ：王学仁 田玉科 中文摘要 目的：建立开胸术后慢性疼痛的大鼠模型（CPTP） ，并通过观察蛛网膜下腔注射 ATP 敏感性钾离子通道（KATP 通道）阻滞剂格列本脲或开放剂吡那地尔对大鼠开胸术后 慢性疼痛的影响，探讨 KATP 通道在开胸术后
2、慢性疼痛形成中的可能作用。 方法： 1. 建立开胸术后慢性疼痛模型，评价行为学变化 雄性 SD 大鼠，体重 250g 350g，随机分为两组：模型组 10 只，假手术组 5 只。 麻醉后气管切开插管机控通气，右侧胸部四五肋间做一小切口，用撑开器将两肋骨撑 开 8mm，牵引 1 小时，建立开胸手术模型。假手术组仅做胸膜切开而不行肋骨牵引。 在术前 1 天、术后 1 天、5 天、10 天、15 天、20 天、25 天、30 天测量体重及对机械 刺激和冷丙酮刺激的反应。 2. 观察蛛网膜下腔注射 ATP敏感性钾离子通道阻滞剂格列本脲或开放剂吡那地尔对 大鼠开胸术后慢性疼痛的影响 开胸、肋骨撑开手术后
3、,经过评估出现异常性疼痛的大鼠于术后第 14 天行鞘内置 管，鞘内置管后 5 天未见神经损伤的大鼠，随机分组，分为空白对照组、人工脑脊液 组、DMSO(二甲基亚砜)组、格列本脲组、吡那地尔组。置管后第 5 天开始第一次给 药，间隔一天再给药一次，共三次；各组大鼠在给药前和给药后 10 分钟、30 分钟、 60 分钟分别测定机械痛和观察对冷丙酮实验的反应， 并将最大可能效应百分比进行比 较。 结果： 1. 与术前基础值比较,行开胸手术并行肋骨牵引组的 10 只大鼠中有 8 只在术后第 5 天 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 出现明显的机械和冷刺激的异常性疼痛（P0.05） 。
4、 2. 蛛网膜下腔注射 ATP 敏感性钾离子通道阻滞剂格列本脲或开放剂吡那地尔后各个 时间点各组之间的机械痛刺激阈值差异无统计学意义（P0.05） 。 冷丙酮实验结果： 空白对照组与 10%DMSO 组给药处理后各时间点差异无统计学 意义（P0.05） ，与空白对照组比较，吡那地尔组蛛网膜下腔给药后明显降低对冷丙 酮刺激的反应（P0.05）. Cold allodynia: compared to the control group, intrathecal administration of pinacidil can reduce cold allodynia significantly（
5、P0.05） 。见表 1 和图 5 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 10 表 1 模型组和假手术组大鼠术前、术后各时间点体重变化 分组 术前 术后 1d 术后 5d 术后 10d 术后 15d 术后 20d 术后 25d 术后 30d 模型组 273.6328 232.7888 242.8132 241.6139 262.2838 270.3434 265.9948 262.4863 假手术组 303.1741 303.2053 299.6661 307.4752 314.9359 327.9745 334.142 335.0840 两组大鼠手术前后体重的变化 0 5 0 1
6、0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 051 01 52 02 53 0 术后时间（天） 体重（克） 模型组 假手术组 图 5 模型组和假手术组大鼠术前、术后各时间点体重变化 手术后各时间点模型组和假手术组体重与手术前比较差异均无统计学意义。 2.2 机械痛刺激的变化 手术前两组的机械刺激差异无统计学意义。在模型组中，术后第 5 天出现明显的 机械性异常性疼痛，与术前和术后 1 天相比差异有统计学意义（P0.05） 。 而假手术组术后各天与术前比较差异均无统计学意义 （P0.05） 。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 两组大鼠手术
7、前后机械刺激的变化 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 051 01 52 02 53 0 术后时间（天） 机械刺激阈值（克） 模型组 假手术组 * * * * 图 6. 两组大鼠术前、术后各时间点机械刺激变化 *表示与术前相比，P0.05） 。模 型组中，术后第 5 天与术前比较差异有统计学意义（P0.05） 。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 12 两组大鼠手术前后对冷丙酮刺激反应的变化 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 051 01 52 02 53 0 术后时间（天） 冷丙酮实验（次/ 分） 模型组 假手术组 * * * * * * 图
8、 7 两组大鼠术前、术后各时间点冷丙酮刺激的变化 *表示与术前比较，P0.05） ， 吡那地尔组 MPE最高也只有 6 。见图 10 各实验组大鼠对机械刺激的反应（% M P E ）的变化 - 5 0 5 1 0 1 5 2 0 01 02 03 04 05 06 0 给药后时间（分） 最大可能效应百分比（M P E ） 空白对照组 D M S O 组 人工C S F 组 格列本脲组 吡那地尔组 图 10.各组大鼠各时间点右侧背区对机械痛刺激反应的变化 2 . 2给药前后各组冷丙酮刺激阈值的变化 空白对照组与 D M S O 组给药处理后各时间点差异没有统计学意义（P0.05） ，与空 白对照
9、组比较，吡那地尔组蛛网膜下腔给药后明显降低对冷丙酮刺激的反应 （P0.05） ，格列本脲组、人工脑脊液组给药后均能明显增强对冷丙酮刺激的反应 （P0.05） 。与人工脑脊液比较，吡那地尔蛛网膜下腔给药后也明显降低对冷丙酮刺 激的反应（P0.05） ，格列本脲组可以增强对冷丙酮刺激的反应（P0.05） 。见图 1 1 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 18 各实验组大鼠对冷丙酮反应( % M P E ) 的变化 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 01 02 03 04 05 06 0 给药后时间（分） 最大可能效应百
10、分比（M P E ） 空白对照组 D M S O 组 人工C S F 组 格列本脲组 吡那地尔组 * # # * * * * * * # # # 图 1 1 . 各组大鼠各时间点对冷丙酮刺激反应的变化 * 表示与空白对照组比较，P 0 . 0 5 ， # 表示与人工 C S F 组比较，P 0 . 0 5 3 . 结论 蛛网膜下腔注射10 g吡那地尔或50g格列本脲对开胸术后的机械性异常疼痛没 有明显影响。 10 g 吡那地尔( KATP 通道开放剂) 可以明显地降低开胸术后对冷丙酮刺激的反 应，而 50 g格列本脲( KATP 通道阻滞剂) 可以增强对冷丙酮刺激的反应。 ATP 敏感性钾离子
11、通道在开胸术后慢性疼痛形成中具有重要作用，可能成为治疗 开胸术后慢性疼痛的靶点。 4 . 讨论 开胸术后慢性疼痛的发生率比较高，大部分报道为 50%左右，发生原因多认为是 由于术中直接或间接损伤神经、 肌肉、 筋膜及术后神经恢复不良导致的神经源性疼痛， 最新理论认为是手术造成的肋间神经损伤恢复不良导致的，其确切机制并不明确。病 人术后疼痛典型表现：感觉障碍包括主观和客观感觉障碍，主观感觉障碍主要表现为 感觉异常（局部麻木感、潮湿感等）和自发性刺痛、跳痛、刀割痛等，客观感觉障碍 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 19 患者多表现痛觉过敏，非损害性刺激、正常的刺激就会引起病变区域强烈
12、疼痛，感觉 过度或倒错少见25。患者术后在忍受疼痛的同时重者伴有情绪低落、悲观抑郁乃至自 杀倾向，生活质量明显降低。 开胸术后镇痛开展的方法很多，术前或术中还有术后给药来达到术后镇痛的目 的，给药方式包括系统给药、椎管内给药、局部给药（肋间神经阻滞和胸椎旁阻滞） 及其他的辅助疗法。但开胸术后疼痛比较顽固，处理比较困难，难以获得满意效果。 有学者认为开胸术后疼痛的治疗应采取综合治疗，促进神经修复，不主张破坏神经。 早期以药物治疗为主，辅以各种辅助治疗26。临床最有效的治疗方法为硬膜外用药镇 痛，最近开展肋间神经阻滞或肋间神经毁损也有明显效果。椎管内镇痛常用药物为阿 片类镇痛剂和局部麻醉药物，因为
13、阿片类药物具呼吸抑制和皮肤瘙痒等副作用，局麻 药因为剂量大或浓度过高时会导致呼吸抑制和自主神经阻滞，故开发新型的辅助镇痛 药物也是很有前景和必要的。 很多研究发现 ATP 敏感性钾通道药物参与多种镇痛药物的抗伤害性感觉刺激作 用的调节。哺乳动物的初级神经元存在 ATP 敏感性钾离子通道，在病理性神经痛模型 中会出现钾离子电流的缺失。研究发现在 SNL（部分脊神经结扎）动物模型中，吡那 地尔（KATP 通道开放剂）可能通过激活 ATP 敏感性钾通道，在脊髓水平产生部分抗 伤害感觉刺激作用。格列本脲（KATP 通道阻滞剂）可以在脊髓水平剂量依赖性地拮 抗吗啡或阿朴吗啡的抗伤害性感觉刺激作用。硬膜外
14、给尼可地尔的实验说明它们可能 通过激活脊髓的 ATP 敏感性钾离子通道增强吗啡和右美托咪定的镇痛作用，而格列 本脲可部分拮抗这种抗伤害性感觉刺激作用。本实验结果蛛网膜下腔注射 10 g 吡那 地尔可以明显地降低对开胸手术后冷丙酮刺激的反应， 50 g格列本脲比可以增强对冷 丙酮刺激的反应。而 10 g吡那地尔或 50g格列本脲对开胸术后的机械性异常性疼痛 并没有明显影响，分析吡那地尔和格列本脲对开胸术后机械性异常性疼痛均没有影 响，有两种可能：其一，药物剂量偏低，很多实验证明 KATP 调节剂是剂量依赖性地 调节多种药物的抗伤害感觉刺激作用；还有一种可能，有实验证明另外一种内向整流 性钾离子通
15、道 G 蛋白调控的内向整流性钾离子通道（GIRK）参与调节化学性伤害 感觉刺激作用27。文献报道28还有一种钾离子通道 双孔钾离子通道，为一种温度敏 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 20 感的钾离子通道，钾离子通道是不是对化学刺激的敏感性高于机械刺激？鉴于本实验 只观察到 KATP 调节剂对温度的调节作用，其具体的原因还需要进一步的研究。 细胞膜 ATP 敏感性钾离子通道（此离子通道位于细胞膜，结构和生理作用均不同 于线粒体的 ATP 敏感性钾离子通道）是联接细胞代谢和电活动的重要环节，其开放或 关闭直接影响着细胞及神经元的兴奋性。ATP 敏感性钾离子通道是一种可以被细胞内 A
16、TP 抑制的内向整流性钾离子通道（inwardly rectifying potassium channel） ，有几种不 同的亚型，在神经系统、心血管系统和胰腺中有广泛的表达29。 当 KATP 通道开放 时，可引起细胞超极化，降低细胞兴奋性；当 KATP 通道关闭时，可导致细胞去极化, 增加细胞兴奋性。KATP 通道的开放几率直接受控于细胞内 ATP/ADP 水平，因此直接 将细胞代谢与电活动相偶联。细胞内外的其他多种因子如膜磷脂、 H+浓度（PH 值） 和蛋白激酶系统，也可调控 ATP 敏感性钾离子通道活性。根据细胞代谢或活动状态， 这些调控因子通过 ATP 敏感性钾离子通道设定细胞膜电位的值。当 ATP 敏感性钾离 子通道开放时，细胞内钾离子外流，细胞膜电位与阈电位的差异增大，可以引起神经 元兴奋性降低，其传递信号的能力也随之降低。研究表明细胞膜电位和兴奋性的变化 与细胞膜上 ATP 敏感性钾离子通道的密度有关。 一些实验结果也证实 KATP 参与调节疼痛信号的
