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“疼痛”是指“一种不愉快的感觉和伴有实际或潜在组织损伤的情绪体验,或是一种伤害”。由于医学的进步和科学技术的发展,使得那些早产儿及重危儿在新生儿期得以存活下来。同时,对于这些未成熟儿的医学和护理的诊疗措施也包涵了未予任何镇痛处理的反复致痛性操作(painful procedures),使其在生命早期暴露于频繁的疼痛刺激中。早期疼痛刺激可导致日后的疼痛敏感性改变,行为发育迟缓和情感认知紊乱,给家庭和社会带来沉重负担。因此,正确认识并阐明新生儿早期反复操作性疼痛对儿童健康的影响及其病理机制,提高儿科医护人员对疼痛的认识,建立完善疼痛镇痛管理规程,已成为儿科学领域新的挑战。儿童的神经心理发育和行为是交织在一起的,行为发育反映了神经系统尤其是脑成熟的各种特征,各种生物因素和环境亦对大脑的解剖结构和功能产生影响。生命早期(生命最初1000天)是脑发育的关键时期,具有很大的可塑性,尤其是早产儿,其神经系统更具有易损性。历经早期反复致痛性操作可导致下丘脑-垂体-肾上腺轴(hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA)的调节程序化(programming)改变,使基础和应激状态下内分泌激素如糖皮质激素水平持续增加或抑制。而海马中的糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)作为HPA轴负反馈的调节中枢,同时又是认知、学习、记忆的重要功能区。因此,HPA轴的程序化改变伴随行为、认知、应激及内分泌系统的发育异常,这在早期经历虐待、母子分离、不良养育行为和母孕期应激等不良环境刺激致成年期表型异常改变中得到证实。但是,生后早期反复操作性疼痛如何影响发育期海马中GR的表达以及HPA轴的调控功能尚不完全清楚。基于新生儿早期经历大量致痛性操作的现状和脑发育的可塑性,本研究观察了新生儿早期操作性疼痛对婴幼儿疼痛敏感性、行为发育和外周糖皮质激素水平的影响,并应用动物模型,观察早期疼痛刺激后大鼠在青春前期及成年期行为表现,及其HPA轴程序化的改变,阐明早期疼痛刺激对儿童行为发育影响及其病理生理机制,研究结果有助于提高医务工作者对新生儿早期反复操作性疼痛对远期健康影响的认识,并为新生儿疼痛的早期预防和干预提供科学依据。第一部分新生儿期反复操作性疼痛对儿童行为发育和皮质醇的影响第一章新生儿期反复操作性疼痛对早产儿疼痛反应和皮质醇的影响目的探讨生后早期反复疼痛刺激对早产儿的疼痛行为和内分泌系统的影响。方法选取在南京医科大学附属南京儿童医院新生儿重症监护室(neonatal intensive care unit, NICU)住院的早产儿(男27例,女30例),视频记录其从入院到出院接受的所有针刺性操作,分别应用新生儿面部编码系统(Neonatal Facial Coding System, NFCS)和早产儿疼痛量表(Premature Infant Pain Profile, PIPP)评估疼痛程度。比较早产儿入院时和住院两周后血浆皮质醇水平。结果1.住院期间,平均每个早产儿接受了104次致痛性操作。在经历40次以上的针刺性疼痛之后,疼痛操作阶段时早产儿的PIPP和NFCS评分显著高于第一次疼痛操作时(PIPP:P40=0.035; NFCS:P40=0.046),准备阶段的NFCS分值亦显著高于第一次操作的准备阶段分值(P40=0.003)。2.早产儿入院两周后血浆皮质醇(166.3nmol/L,34.6-595.3nmol/L)较入院时(306.2nmol/L,39.1-1750.0nmol/L)显著降低(P=0.021),并与该期间经历的操作性疼痛的次数呈显著负相关(r=-0.756,P<0.001)。结论NICU的早产儿在经历反复操作性疼痛后对后续的针刺性疼痛表现出痛觉过敏,对于非疼痛处理表现出激惹现象。早产儿住院期间血浆皮质醇水平下降,并与致痛性操作次数负相关。第二章新生儿期反复操作性疼痛对幼儿行为发育及皮质醇的影响目的观察有NICU住院经历的早产儿在幼儿期的行为发育和应对新奇事物和认知挑战时皮质醇分泌模式,以及与父母养育环境的关系。方法选取出生后在南京医科大学附属南京儿童医院NICU住院的早产儿,设为早产儿组(n=25)；选取同时期出生的足月健康儿童,设为足月儿组(n=38)。2岁时通知随访。父母填写自制问卷,包括一般情况,简式育儿压力量表和2-3岁儿童行为量表；同时对幼儿进行体格测量,机械敏感性测试,Gesell智能发育检查和唾液皮质醇检测。查阅早产儿住院期间的病历资料进行相关分析。结果1.早产儿组和足月儿组的幼儿在2岁时身高、体重和头围体格发育方面无差异(P>0.05)。但早产儿组足底经皮机械敏感性阈值显著低于足月儿组(P<0.05),而家长评估的幼儿疼痛敏感性则与对照组无明显差异(p=0.136)。2.早产儿组母亲的育儿压力显著高于足月儿组,表现在育儿愁苦和亲子互动失调两方面(P<0.05)。3.早产儿组Gesell发育评估的大动作、精细动作、适应性、语言和个人社交五个能区的发言商数(development quotient, DQ)均明显低于足月儿组(P<0.05),并与NICU疼痛刺激次数,母亲育儿压力呈负相关,与母亲受教育时间呈正相关(P<0.05)。4.早产儿组父母评价儿童CBCL行为量表,内向性行为的总分及社交退缩和抑郁分项目的得分均明显高于足月儿组(P<0.05)。早产儿组内向性行为改变与母亲的育儿压力呈正相关(P<0.05),分项目得分改变与精细动作DQ呈负相关(P<0.05)。5.基础状态和应对新奇事物和认知挑战时唾液皮质醇变化模式存在组间差异(F=4.879,P=0.035),各时间点之间同样也存在差异(F=9.671,P=0.001)。早产儿组唾液皮质醇变化与NICU经历的针刺性疼痛有关(P<0.05),与母亲因素无关(P>0.05)。结论与正常足月儿比较,历经NICU住院经历的早产儿幼儿期机械敏感性增加,认知水平降低,内向性行为增加,应对新奇事物和认知挑战时唾液皮质醇的变化模式和认知水平的改变均与其早期经历的反复针刺性疼痛有关。母亲受教育时间的延长可以改善早产儿的认知功能。第二部分基于下丘脑-垂体-肾上腺轴途径研究新生大鼠反复操作性疼痛致远期行为改变的病理机制目的应用大鼠动物模型,探讨生后早期反复操作性疼痛对大鼠行为发育的影响以及HPA轴反应的变化。方法选取SPF级Sprague-Dawley (SD)孕鼠,新生大鼠出生后即对雄鼠进行随机分组,疼痛组予以28G型细针迅速针刺足背,频率为每六小时一次,四足轮流,对照组则用棉签触觉刺激。造模时间从出生当天(Postnatal day1,P0)持续至出生后第7天(P7)。每周观察大鼠的机械敏感性阈值(von Frey mechanical test)变化,应用水迷宫实验,测试大鼠的空间记忆,开场、悬尾和蔗糖偏好实验测试大鼠焦虑、抑郁行为,应用生物学技术,检测皮质酮,促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)海马GRmRNA口蛋白表达水平。结果1.整个实验阶段两组大鼠体重增长无显著差异(P>0.05)。P8开始,疼痛组大鼠左、右后足的机械敏感性阈值均低于对照组,并持续至P85(P<0.001)。2.水迷宫定位航行实验：P25-P29以及P88-P92训练阶段,疼痛组大鼠与对照组相比,到达平台的潜伏期无差异(P>0.05)；但在P88-P92训练阶段,疼痛组大鼠的游泳速度明显快于对照组(P<0.05)。在水迷宫的空间探索实验中：P30疼痛组大鼠第一次到达平台潜伏期时间、穿越平台次数以及平台搜索策略均差于对照组(P<0.05),而在P93两组大鼠无差异(P>0.05)。3.P24开场测试时,疼痛组大鼠中心以及外周区域活动路程、外周区域活动速度、进入中心区域的次数均比对照组明显增加(P<0.05)；P87开场测试时,疼痛组大鼠中心区域活动时间和路程、进入中心以及外周区域次数和速度均比对照组显著增加(P<0.05)。P24和P87时疼痛组大鼠悬尾实验不动时间比对照组明显延长(P<0.05),但蔗糖偏好实验两组无差异(P>0.05)。4.在P24及P59时,应激30分钟后对照组大鼠血清皮质酮比其他日龄水平明显增加(P<0.05)；而疼痛组该趋势消失,并显著低于对照组水平(P<0.05),伴有P24血清促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)显著低于对照组(P<0.05)；在P87时,疼痛组大鼠应激后血清皮质酮又显著高于对照组(P<0.05)。5.与对照组比较,P59疼痛组大鼠双侧肾上腺比重显著降低(P<0.05)；但在P87时,双侧肾上腺比重又显著增高(P<0.01)。6.与对照组比较,P24和P45疼痛组大鼠海马GRmRNA和蛋白表达水平以及CA1区GR的平均光密度明显增高(P<0.05),而在P59和P87时又显著降低(P<0.05)。结论生后早期反复致痛性操作可以引起大鼠对机械刺激的敏感性持续性增高,青春前期空间记忆的保留功能受损,并使焦虑性、抑郁样行为从青春前期持续到成年期；应激后HPA轴程序化改变和异常调控。综上,我们围绕新生儿疼痛对机体近期和远期影响这一科学问题,以新生儿期和儿童期为重点,以行为学和HPA轴为研究主线,动态观察出生后NICU内的反复操作性疼痛对早产儿行为和内分泌系统的影响,证明生后早期反复操作性疼痛可以增强NICU住院期间早产儿的疼痛反应,造成住院期间及幼儿期皮质醇的重塑(reset),2岁时机械敏感性增加,认知水平降低,内向性行为的增加,母亲育儿压力增加进一步加重不良影响。进一步,应用动物模型,证明生后早期反复操作性疼痛引起机械敏感性持续性增高,从青春前期持续至成年期的行为改变；同时,机体应激反应系统重塑,HPA轴的反应呈现年龄特征改变：青春前期应激刺激后HPA轴低反应性和成年后HPA轴的过度反应。提示大脑发育关键期,反复致痛性操作导致HPA轴的程序化改变可能是日后心理行为、神经和内分泌系统发育障碍的重要病理生理机制。基于新生儿期为中枢神经系统程序化影响的关键时期,迫切需要在NICU建立新生儿疼痛管理,以避免远期行为和认知功能的损害,提高早产婴儿远期生活质量。