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1、坐骨神经分支选择性损伤模型及NMDAR、CGRP与疼痛的关系王懿春 郭曲练中南大学湘雅医院麻醉科慢性疼痛是一种常见的病症，在所有的成年人中它的患病率在2-40%范围1，它是由感受伤害和神经源性痛两部分组成2。虽然在我国还没有具体统计，但是在美国慢性神经性疼痛患者估计有3千多万，包括如下一些状况：癌症相关的疼痛，脊髓损伤，腰背痛和幻觉痛3。反复和持续的疼痛（从背痛到面神经痛）占美国保健协会会员的45%4，5，在英国进行疼痛治疗的25%的患者都经历过神经性疼痛症状的困扰6。神经病理性疼痛是慢性疼痛中描叙较多的一种病理症状。神经病理性疼痛是与多种周围神经障碍相关联的一组共同表现的症状，包括与糖尿病、
2、甲状腺功能低下、尿毒症等相关的神经障碍。国际疼痛学会（IASP，1994）将这种由于外周或中枢神经系统的直接损伤功能紊乱引起的疼痛称为神经病理性疼痛。神经病理性疼痛是医学领域的挑战性研究课题，目前发病机制不清，尚缺乏有效的治疗措施。对神经病理性疼痛发病机制的研究大多来源于动物模型；尽管模型还存在不少缺陷，但是它为理解和探索人类神经病理性疼痛的发病机制提供了有用的工具。既往采用包括慢性缩窄性损伤模型（CCI模型） 7、部分坐骨神经结扎模型（PSNL模型） 8和脊神经结扎模型（SSNL模型）9在内的多种动物模型来模拟神经病理性痛的临床特点，研究其机制，以其为治疗临床神经病理性痛提供思路，但这些模型
3、由于自身不同的缺陷（如前两个模型损伤程度复制困难从而导致它们变异性大，后一个模型存在对L4脊神经损伤或暴露时引起感染的风险），不能很好模拟临床上类似的神经损伤后的神经病理痛。美国哈佛医学院的Woolf及其研究组10于2000年建立了大鼠坐骨神经分支选择结扎切断模型（Spared nerve injury model，SNI）并观察了其行为学表现，其后，不同的实验组对该模型的药理学特性以及参与该过程的神经递质开展了研究。与其它模型相比，该模型具有神经损伤程度固定，可重复性好，产生的行为学表现持久，可研究损伤的初级神经元与临近未受损伤的初级传入神经元的变化，能够提供接近模拟临床神经性疼痛的许多特征
4、，是一种较理想的疼痛模型。近年来，对外周神经损伤所致的神经病理性疼痛的分子、细胞机制，特别是在初级感觉神经元和脊髓水平的研究积累了较丰富的资料。最近几年发展起来从分子生物学的角度探讨神经病理性疼痛的机制更是为神经病理性疼痛的机制和治疗带来了新的思路。目前研究证实，在神经性疼痛的形成过程中，脊髓的N-甲基-D-天冬氨酸受体（N-methyl-D-aspartate receptors,NMDAR）的活化以及降钙素基因相关肽（calcitonin gene-related peptide,CGRP）增加在慢性疼痛的产生和维持具有密切关系。因此本文将对SNI模型的建立、行为学变化等方面对该模型进行阐
5、述，同时对NMDAR和CGRP在神经病理性疼痛的形成机制中的作用进展作一综述。坐骨神经分支选择结扎切断模型（Spared nerve injury model，SNI）1 、SNI模型的建立在2%的氟烷麻醉下从大腿侧边划开皮肤，然后把股二头肌断开，暴露出坐骨神经和它的三个末端分支：腓肠神经，腓总神经和腓神经（见图1）。图1： 表示的是坐骨神经和隐神经,它们的终末分支和它们的背根来源展现了隐神经（股神经丛，L3 背根神经节）和坐骨神经丛（L4，5和L6 背根神经节）有极小的重叠。图中斜线的地方表示在坐骨神经的胫神经和腓总神经处结扎，保留腓肠神经完整。SNI的操作程序包括：把胫神经和腓总神经结扎离
6、断而使腓肠神经保持完整。用5.0丝线把胫神经和腓总神经紧紧结扎，在靠近结扎的远侧端切断，保留大约2-4mm的远侧残端。需要特别小心尽量避免对腓肠神经任何的接触或扭曲。肌肉和皮肤分两层缝合。压榨对照（分支神经压榨组）也象前面一样执行，除开用一双钳上有光滑的护垫的小动脉钳在胫神经和腓总神经上夹注30s，夹完后仔细观察神经并且看到有明显的压痕。假手术对照组为暴露坐骨神经和它的三个分支没有任何处理。2、SNI模型的行为学特征以上的操作程序能引起SNI模型术后24h大鼠同侧腓肠神经感受野（即后爪跖外侧）对正常机械性刺激产生伤害性缩足反射（机械性痛超敏），伤害性机械性刺激所引起的伤害性反射显著增强（机械性
7、痛过敏），非伤害性冷刺激引起的伤害性缩足反应（冷痛超敏），伤害性热刺激引起的缩足时间显著延长（热痛过敏），这些异常反应一般会在2周后达到高峰，并可以持续达6个月以上时间10。在SNI模型有几个比较典型的特征，首先最重要的特征就是对正常无伤害性的机械性刺激表现出非常显著超敏反应，并且持续时间比较长（达6个月之久）。其次隐神经和腓肠神经感受野出现不同程度的病理性痛行为（见图2），在腓肠神经区域灵敏度的改变（只是部分的坐骨神经丛）大大超过隐神经区域。尽管组成隐神经的轴突主要来自L3节段的背根神经元，而组成坐骨神经的轴突来源于L4，L5和L6节段的背根神经元。在模型中，由于胫神经和腓总神经被切断，发出
8、轴突组成胫神经和腓总神经的背根神经节神经元势必发生变化，从而以旁分泌图2 被坐骨神经终末分支和隐神经支配的大鼠后爪背面和跖面皮肤的不同区域。在皮肤区域的交界之间可能发生一些轴索末端的重叠。等方式引起周围未受损的腓肠神经的神经元，提高它的兴奋性。虽然L3节段背根神经节内受损神经元正常神经元之间的相互作用相对较弱，隐神经的兴奋性改变不大，但隐神经可能与胫神经和腓总神经感受野有部分重叠，而损伤后局部释放的多种因子11，从而引起隐神经来源的伤害性感受器敏感性提高。还有SNI模型不同于其它模型的是，大鼠对热刺激的缩足时间并未延长，而对热刺激的伤害性缩足时间延长，说明此模型不存在外周敏化，但是存在中枢敏化
9、，因而更接近临床病理性神经痛。3、SNI模型的应用因SNI模型具有以上所述的特征，使它更接近临床病理性神经痛的特点，所以有许多研究利用传统的镇痛药物以及新近出现的针对神经病理性痛的药物在SNI模型上进行了测试，使其成为研究临床病理性痛机制的有用工具。阿片类药物 临床中遇到的神经病理性疼痛虽然缺乏有效的治疗措施，但阿片类药物依然是目前临床上在治疗慢性疼痛方面较为有效的镇痛剂，阿片类药物在发挥镇痛作用时，通过激活细胞膜表面的阿片受体，干扰复杂的内源性神经递质系统，主要在中枢神经系统水平发挥作用。吗啡对神经病理痛的疗效在临床上尚存在争议，但有研究12在SNI模型中应用非镇静剂量的吗啡（皮下注射），观
10、察到它可以有效地减弱SNI术后的机械性痛超敏、冷痛超敏和机械性痛过敏，该作用较为持久。目前尚无其它阿片类药物对SNI模型神经病理性痛行为反应影响的结果。离子型谷氨酸受体拮抗剂 NMDA受体拮抗剂MK801在SNI模型中腹腔注射后，发现对神经病理痛行为反应几乎没有影响，提示C纤维介导的中枢敏化过程并不参与SNI诱导的神经病理性痛13。AMPA受体拮抗剂NS1209在腹腔注射后，对SNI诱导的机械性痛超敏、冷痛超敏几乎没有任何作用，但可以轻度减弱机械性痛超敏。钠离子通道阻滞剂 已有研究发现多种钠离子通道阻滞剂：抗痉挛剂、局部麻醉剂、抗心律失常剂等都能缓解神经病理性痛14，15。在SNI模型中腹腔注
11、射抗心律失常药Mexiletine，观察到可以同时缓解痛超敏和痛过敏，这些提示有些钠离子通道阻滞剂可以用来治疗神经病理性疼痛。PKC抑制剂 大量的研究证明PKC与脊髓水平的伤害性感受的传递和调剂有关。在鞘内注射PKC抑制剂神经节苷后，Mao等16发现可明显减轻神经损伤大鼠的疼痛行为，并且在测定损伤组大鼠脊髓的PKC时，也观察到比对照组明显减少。在结扎一侧坐骨神经后，鞘内内注射PKC抑制剂（GF1092303X）可以减轻大鼠引起的后爪痛觉过敏17。在辣椒素所致的疼痛行为中，发现PKC抑制剂能逆转其所致的触诱发痛。形态学研究证实PKC阳性神经元主要集中于脊髓背角 18。但是对于PKC抑制剂在SNI
12、模型中的研究还未见报道。 针对神经病理性痛的镇痛新药 Gabapentin是一种新药，腹腔注射后发现其可以完全缓解SNI诱导的机械性痛超敏，持续时间至少3h，但对冷痛超敏和机械性痛过敏作用不大，其机制可能是通过抑制背根神经节内的2亚单位的表达上调所致19。当然随着科研水平以及科技开发的提高，将会有更多的新药用于神经病理痛模型，以便阐明神经病理痛的机制，更好的为临床服务，解决神经病理痛带给患者的痛苦。4、 结语 SNI模型是一种新的外周神经损伤所致的长时程神经病理痛动物模型，能够提供接近模拟临床神经性疼痛的许多特征，是一种较理想的疼痛模型。虽然其机制尚不清楚，但已有许多研究提示SNI模型是一种较
13、为理想研究神经病理痛机制的新型工具。NMDAR、CGRP与疼痛的关系一、NMDAR与疼痛的关系1、 NMDAR的生物学特性 NMDAR是中枢神经系统主要的兴奋性递质谷氨酸受体的一个类型，属于离子型受体，在中枢神经系统许多重要的生理和病理过程中，如神经网络的发育、突触的可塑性、LTP的产生、学习和记忆、缺血性神经元坏死、神经退行性变、癫痫和疼痛等，起着关键作用20。NMDAR显示有许多与其它配体门控离子通道不同的特性：(1)受体控制单价离子和对钙有高度渗透性的阳离子通道；(2)同时结合谷氨酸和甘氨酸需要辅激动剂(coaponist)以有效激活NMDAR；(3)在静息膜电位，NMDAR通道被细胞外
14、镁所阻断，而只有同时去极化和结合激动剂下开放。Moriyoshi等（1991年）首次报道从大鼠脑组织中成功克隆出一种功能性NMDAR亚基的cDNA（NMDAR1）。随后Nakanishi等（1991年）又从大鼠脑组织中克隆了4个新的NMDAR亚基的cDNA（NMDAR2A2D）。所以目前研究的NMDAR基本分为5种亚型，即NMDAR1、NMDAR2A、NMDAR2B、NMDAR2C、NMDAR2D，它们的基因各自定位于5条不同的染色体上。NMDAR1是含有938个氨基酸残端的跨膜蛋白，其分子量是105，000，NMDAR1家族只有1个独立基因，但有8个不同的剪接变体（NMDAR1A1H），其氨
15、基酸序列在不同种系之间有98%以上的同源性。NMDAR2家族共有4个独立的基因（NMDAR2A2D），于NMDAR1之间仅有1820%的同源性，NMDAR2亚单位的分子量要比NMDAR1大，由12201456个氨基酸组成。NMDAR是由NMDAR1与不同的NMDAR2亚基组成的异聚体，其中NMDAR1是必需的组分，而NMDAR2的介入则修饰了整个受体的功能特性21。NMDAR1 及NMDAR2 各亚基细胞外N-末端含有潜在的糖苷化位点,而细胞内存在有钙激活的蛋白激酶(PKC) 和Ca2+/CaM PKII 磷酸化位点。NMDAR1 的C-末端还可与钙调素结合。酪氨酸磷酸化也可调节NMDAR 通
16、道的开放,一种非受体的酪氨酸激酶Src 可能生理性地与NMDAR 的胞浆侧相联系,该激酶的活化促进通道的开放22 。进一步的研究发现,NMDAR 的胞内侧(其亚基的C-末端) 与各种细胞骨架成分如含有“突触组织者(synaptic organizers) ”PDZ 区的PSD-95 和PSD-93 蛋白相结合,这不仅对受体在突触后膜的聚集具有重要作用,而且特异性地将受体与其他下游信号分子相联结23 。2、 NMDAR在痛觉传递和调制中的作用 兴奋性氨基酸是中枢神经系统重要的神经递质，直至80年代，由于受体类型和特异性拮抗剂的使用，才促使开始研究兴奋性氨基酸与痛觉信息的传递的关系。兴奋性氨基酸介导的伤害性初级传入向脊髓传递，而
