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研究背景: 阿片受体激动剂是目前治疗癌痛的主要药物。在癌痛的“三阶梯”治疗方案中,μ阿片受体(mu opioid receptor,MOR)激动剂吗啡可用来治疗大多数类型的疼痛,但其镇痛作用受很多因素影响,包括疼痛的类型、疼痛的检测方法、损伤时间长短以及给药途径等。在完全弗氏佐剂(CFA)诱发的炎性痛大鼠模型,脊髓和背根神经节的MOR表达增加,全身给予MOR激动剂DAMGO(D-丙2-N-甲硫5-脑啡肽-ol)的镇痛作用增强,而吗啡在神经病理痛大鼠的镇痛作用弱于炎性痛。在外周神经损伤模型(SNL),背根神经节MOR表达下降,且MOR激动剂的突触前抑制作用减弱。Luger等发现全身给予吗啡,骨癌痛小鼠的机械触诱发痛及痛觉过敏对吗啡的敏感性均低于CFA诱发的炎性痛,骨癌痛小鼠所需吗啡剂量是同等程度炎性痛的10倍,提示骨癌痛对吗啡的敏感性低于非癌症的炎性痛,其机制目前尚不清楚。 既往研究表明,除MOR外,δ阿片受体(delta opioid receptor,DOR)在痛觉调控中亦起重要作用。小鼠鞘内给予DOR激动剂可产生明显的抗伤害作用,提示其在脊髓水平参与了痛觉的调控。Brainin-Mattos等研究发现,腹腔注射 DOR激动剂[dVal(L)2,Ala(L)5]E呈剂量依赖性减轻小鼠骨癌痛模型的触诱发痛,其镇痛强度是吗啡的4-5倍,且DOR激动剂较MOR激动剂具有副作用更少的优势。但DOR在骨癌痛发病机制中的表达变化,以及其激动剂鞘内或脑区微量注射是否可以有效治疗癌痛,尚未见报道。 本实验拟通过复制骨癌痛大鼠模型,与保留性神经损伤(Spared nerve injury,SNI)模型进行比较,观察骨癌痛大鼠脊髓及脑干RVM区的MOR及DOR表达变化,通过比较鞘内及RVM区注射MOR和DOR激动剂对骨癌痛及神经病理痛大鼠的痛行为学的影响,探讨 MOR和 DOR在骨癌痛发病机制中的作用,为临床更好地应用阿片类药物治疗骨癌痛提供理论依据。 研究方法与结果: 1.骨癌痛大鼠模型的建立及“镜像痛”研究 方法:选择雌性 Wistar大鼠,随机分为:①正常对照组(Na?ve,N组):不做任何处理;②骨癌痛模型组(Bone cancer pain model,BCP组):右侧胫骨上段骨髓腔注入Walker256大鼠乳腺癌细胞6μl(4×105);③骨癌痛假手术组(Sham bone cancer pain,SB组):右侧胫骨上段骨髓腔注入无菌PBS6μl;④ SNI组:结扎胫神经及腓总神经,保留腓肠神经;⑤SNI假手术组(Sham SNI,SS组):分离暴露胫神经、腓总神经及腓肠神经,缝合切口。术前一天及术后20天,隔日观察各组大鼠的触诱发痛和机械痛觉过敏反应的变化。用The Plantar Von Frey?动态足底触觉测量仪测定大鼠机械缩爪阈值,使用安全别针进行针刺诱发痛觉过敏反应,观察大鼠的缩爪持续时间,X线成像评估骨癌痛模型大鼠移植肿瘤所致的骨破坏,组织切片观察肿瘤生长和骨结构的破坏情况。 结果:N组、SB及SS组术后大鼠后爪均未见异常表现。BCP组大鼠术后第2周开始出现术侧后肢对von fray的缩爪阈值明显降低(P<0.05),同时发现对侧后爪的缩爪阈值较术前亦明显降低,降低程度低于术侧,即存在机械痛觉超敏“镜像痛(Mirror-image pain)”现象。术侧后爪对安全别针针刺的缩爪持续时间延长,对侧后爪的缩爪持续时间与术前相比无明显改变。骨癌痛模型大鼠的胫骨X线摄片第14天及20天可见明显的骨破坏,组织切片HE染色显示,术侧胫骨上段骨髓腔内肿瘤生长,向外侵蚀破坏骨皮质,同时伴有新生的编织骨形成。SNI模型组大鼠术后第2天即出现术侧后肢对von fray的缩爪阈值明显降低(P<0.05),亦存在对侧肢体的痛觉超敏“镜像痛”,术侧后爪对安全别针针刺的缩爪持续时间延长,持续至术后第20天实验观察结束。 2.Mu、delta阿片受体在骨癌痛模型大鼠脊髓、RVM区的表达变化 方法:雌性Wistar大鼠,随机分为:正常对照组(Na?ve,N组)、骨癌痛模型组(Bone cancer pain model,BCP组)、骨癌痛假手术组(Sham bone cancer pain,SB组)、SNI组、SNI假手术组(Sham SNI,SS组)。术前及术后20天内,隔日观察各组大鼠的触诱发痛和机械痛觉过敏反应。BCP及SNI模型成功后第7、14、20天行疼痛行为学观察后,取脊髓L4~6节段及RVM区组织,采用免疫组织化学方法、Western blot及Realtime-PCR分析,检测各组大鼠腰段脊髓及RVM区μ阿片受体(MOR)和δ阿片受体(DOR)的表达变化,探讨其参与骨癌痛发病的作用机制。 结果:免疫组织化学结果可见BCP组大鼠腰段双侧脊髓背角I~Ⅱ层及RVM区的MOR表达第7天无明显变化,第14天及20天表达逐渐降低,与N组及SB组相比差异有统计学意义(P<0.05);Western blot分析显示,脊髓背角及RVM区的MOR蛋白表达降低, Realtime-PCR结果示MOR mRNA表达降低,与蛋白降低相一致;BCP组大鼠腰段脊髓背角及RVM区的DOR表达第7天无变化,第14天及20天表达略微升高,但与N组和SB组相比差异无统计学意义(P>0.05)。SNI组大鼠腰段双侧脊髓背角Ⅰ、Ⅱ层及RVM区的MOR表达第7天、14天及20天表达逐渐降低(P<0.05),术侧降低程度高于对侧,脊髓背角MOR蛋白表达及MOR mRNA表达均降低;脊髓背角DOR表达第7天、第14天及20天表达略微升高,但与对照相比无显著性差异(P>0.05),RVM区DOR表达各时间点无显著变化(P>0.05)。免疫组化的灰度分析比较显示, BCP组双侧脊髓背角I~Ⅱ层及RVM区的MOR表达降低程度高于SNI组(P<0.05)。 3.鞘内注射mu、delta阿片受体激动剂对大鼠骨癌痛的影响 方法:雌性Wistar大鼠,随机分为14组:BCP+NS组、BCP+DAMGO(D-丙2-N-甲硫5-脑啡肽-ol,1、5、10μg)组、BCP+DPDPE(D-丙2-D-亮5-脑啡肽,0.1、0.5、1μg)组、SNI+NS组、SNI+DAMGO(0.5、1、5μg)组、SNI+DPDPE(0.1、0.5、1μg)组。DAMGO和DPDPE均用生理盐水稀释至所需浓度。骨癌痛及SNI模型成功后第7天,进行大鼠腰段(L4-5间隙)鞘内置管,置管后第7天,观察大鼠无肢体运动障碍等异常表现,进行疼痛行为学检测后,经鞘内导管注射生理盐水及不同剂量的DAMGO和DPDPE,注射容积均为10μl。注药20min后,观察不同剂量药物对大鼠触诱发痛及机械痛觉过敏反应的影响。 结果:在骨癌痛大鼠,鞘内注射DAMGO1μg仅轻微升高大鼠双侧后爪对von fray的缩爪阈值,术侧后爪对针刺刺激的缩爪持续时间亦无显著变化;DAMGO5、10μg可显著升高大鼠双侧后爪对von fray的缩爪阈值,明显缩短术侧后爪对针刺的缩爪持续时间(P<0.05),术侧对von fray的缩爪阈值升高幅度略高于对侧,但无显著性差异;DPDPE(0.1、0.5、1μg)对骨癌痛大鼠双侧后爪的触诱发痛和术侧后爪的机械痛觉过敏反应呈剂量依赖性的抑制作用,术侧对von fray的缩爪阈值升高幅度略高于对侧;在SNI模型大鼠,DAMGO(0.5、1、5μg)和DPDPE(0.1、0.5、1μg)均呈剂量依赖性的抑制大鼠的触诱发痛和机械痛觉过敏反应(P<0.05)。不同剂量DAMGO和DPDPE对骨癌痛及SNI大鼠手术对侧的针刺缩爪持续时间均无影响(P>0.05)。 研究总结: 一、主要研究结果 1.本研究通过疼痛行为学、放射学、组织学多方面的观察和检测,表明大鼠骨癌痛模型复制成功,且存在机械超敏“镜像痛”。 2.由Walker256大鼠乳腺癌细胞建立的骨癌痛模型产生的“镜像痛”,可能与脊髓及RVM区μ阿片受体下调有关。 3.鞘内给予μ、δ阿片受体选择性激动剂DAMGO及DPDPE,对大鼠骨癌痛及SNI模型的神经病理性疼痛均有明显的镇痛作用,所需的剂量在骨癌痛大于神经病理性疼痛。 4. RVM区内给予μ、δ阿片受体选择性激动剂DAMGO及DPDPE,对大鼠骨癌痛及SNI模型的神经病理性疼痛均有明显的镇痛作用。 二、研究结论 由Walker256大鼠乳腺癌细胞建立的骨癌痛模型产生的“镜像痛”,可能与脊髓及RVM区的μ阿片受体下调有关。脊髓及RVM区μ、δ阿片受体均参与了骨癌痛诱发的触诱发痛及机械痛觉过敏反应的下行调控作用。