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神经病理性疼痛是较为常见的一类疼痛,通常表现为自发性疼痛、感觉异常和痛觉过敏。坐骨神经慢性束缚模型(CCI)是Bennette-Xie于1988年创立的,能够反映神经病理性疼痛的特征。本研究中利用CCI的动物模型,研究了不同雌激素水平对大鼠热痛觉过敏的影响,并对其机制进行了初步探索。
第一部分坐骨神经慢性束缚模型的建立和相关机制的研究
一.坐骨神经慢性束缚大鼠模型的建立以及热痛觉过敏情况
从出生8~10周,体重180~200g的雌鼠中筛选出热痛觉反应正常鼠,按照Bennett和Xie的方法建立CCI模型,术后观察一般行为学和热痛觉过敏的情况。结果表明:大鼠术后一般情况良好,出现自发疼痛的表现,并对热刺激敏感,证明动物模型制作成功。
二.坐骨神经慢性束缚模型相关机制的研究
(一.)Fos蛋白在坐骨神经慢性束缚大鼠脊髓中的变化
在大鼠行CCI手术当日,术后3、7、14、21天,完成热板实验后,处死动物,取脊髓L4-5节段运用免疫组织化学的方法检测脊髓背角(Ⅰ~Ⅱ,Ⅲ~Ⅳ和Ⅴ~Ⅵ)三个区域Fos蛋白的表达情况。结果显示:FLI神经元大部分集中在表面的Ⅰ~Ⅵ层,尤其是在Ⅲ~Ⅳ层中。CCI术后3、7、14和21天,相比于CCI手术当天处死的大鼠,手术同侧和对侧脊髓各层中均有明显增高表达的Fos蛋白,并且在各个时间点,CCI手术同侧的表达水平又明显高于对侧,说明CCI手术可以诱导Fos蛋白表达,并使其在整个实验过程中均保持较高的水平。
(二.)nNOS在坐骨神经慢性束缚大鼠脊髓中的变化
检测CCI手术当日,术后3、7、14、21天L4-5脊髓背角(Ⅰ~Ⅱ和Ⅲ~Ⅴ层)nNOS的表达情况,结果显示:nNOS阳性神经元主要分布在脊髓灰质后角、中央导水管周围、中间外侧柱,分布于脊髓后角的阳性细胞,以Ⅱ层最显著,主要为小圆或者单极神经元,Ⅲ-Ⅴ层分布有散在的nNOS阳性细胞。nNOS的表达变化情况与热痛觉敏感性的变化相符,随着热痛觉过敏加剧,其表达在逐渐增加,但当PWL值在CCI术后21天开始有所恢复时,其表达量并没有减少。
(三.)BDNF在坐骨神经慢性束缚大鼠的表达情况
本研究中对各时间点BDNFmRNA在DRG中及其蛋白在脊髓中的表达情况作了检测。BDNFmRNA在DRG中的表达采用RT-PCR的方法,其蛋白定量运用ELISA的方法。结果显示:两侧DRG中BDNFmRNA的基础表达水平在CCI手术当天没有显著性差异,到CCI术后3天,手术同侧的mRNA水平迅速增加,至14天以后又出现下降,手术对侧DRG中的BDNFmRNA的表达水平没有明显变化。与DRG中mRNA水平变化相平行,双侧脊髓中BDNF蛋白在CCI术后当天不存在差异,而术后第3天时手术同侧的水平升高,第21天下降,CCI手术对侧的表达水平在整个过程中变化不具有统计学意义。
第二部分雌激素影响坐骨神经慢性束缚大鼠热痛觉过敏相关机制的研究
一.雌激素对坐骨神经慢性束缚大鼠热痛觉过敏的影响
将实验动物随机分为三组:(1)OVX(ovariectomized)组:低雌激素组,接受卵巢切除;(2)E(estrogen)组:高雌激素组,外源性注射雌激素;(3)N(normal)组:正常雌激素水平组。三周后行CCI手术。术后观察一般情况以及热痛觉过敏情况。结果显示:在卵巢切除前,三组大鼠的PWL值差异不存在显著性,3周后,当各组大鼠的雌激素水平达到稳态,PWL差异具有非常显著性(P<O.01),CCI术后3、7、14及21天,所有动物都出现了Bennett和Xie所描述的症状,PWL比术前明显缩短(P<0.01)。术后14天时,达到热痛觉过敏的峰值,至术后21天,情况有所恢复。E组大鼠对热刺激的反应要比其它两组更为敏感,OVX组大鼠则较为迟钝,在术后3、7以及14天,三组动物PWL的差异具有统计学意义,术后21天,差异无显著性。
二.雌激素影响坐骨神经慢性束缚大鼠热痛觉过敏相关机制的研究
(一.)雌激素对Fos蛋白在坐骨神经慢性束缚大鼠脊髓中表达的影响检测不同雌激素水平组大鼠在CCI手术当日,术后3、7、14、21天,脊髓L4-5背角(Ⅰ~Ⅱ,Ⅲ~Ⅳ和Ⅴ~Ⅵ)三个区域Fos蛋白的表达情况。结果显示:各个时间点,三组大鼠Fos蛋白在脊髓中的表达具有差异,某些时间点差异具有显著性,去势大鼠的表达相对低一些,而外源性给予雌激素的表达水平则较高,尤其是在CCI手术对侧更为明显。
(二.)雌激素对nNOS在坐骨神经慢性束缚大鼠脊髓中表达的影响
检测不同雌激素水平组大鼠在CCI手术当日,术后3、7、14、21天L4-5脊髓(Ⅰ~Ⅱ和Ⅲ~Ⅴ层)nNOS的表达情况,结果显示:CCI手术双侧脊髓中,nNOS的表达均受到雌激素水平的影响,各时间点OVX组的阳性细胞数都要低于其它两组,而E组的表达则较高,与不同雌激素水平大鼠热痛觉的敏感程度相吻合。
(三.)雌激素对BDNF在坐骨神经慢性束缚大鼠表达的影响
分别运用RT-PCR和ELISA的方法检测了不通雌激素水平组大鼠DRG中BDNFmRNA和脊髓中BDNF蛋白表达的情况。结果显示:实验中所有时间点,E组动物CCI手术同侧脊髓中BDNF蛋白水平始终显著性高于同侧的其它两组
(P<0.01)以及同组的对侧脊髓,而N组动物同侧脊髓中蛋白的表达水平高于OVX组(术后7天:P<0.01;其余各时间点,P<0.05)。CCI手术当天双侧脊髓中BDNF蛋白的表达水平之间没有显著性差异,到了第三天,手术同侧的蛋白表达水平就开始上升,直到21天有所恢复,在CCI手术对侧脊髓中,三组动物之间的表达水平无显著性差异。
结论本研究中采用CCI的动物模型,研究不同雌激素水平对CCI大鼠热痛觉敏感程度的影响,并检测了与疼痛相关的c-fos,nNOS和BDNF的表达情况,对其作用机理也进行了探讨,发现NO和BDNF在雌激素对痛觉过敏的调制中发挥一定的作用,结果对解释疼痛的性别差异具有一定意义。