大鼠疼痛共情反應(yīng)易化痛相關(guān)行為的神經(jīng)機(jī)制探討.pdf

1、疼痛是一種不愉快的感覺和情緒體驗(yàn)，包括感覺識別、情緒動機(jī)和認(rèn)知評價三部分。生理情況下，疼痛可作為機(jī)體損傷的信號起到預(yù)警作用；病理情況下，疼痛遷延不愈，嚴(yán)重影響病人的身體和心理健康。目前臨床上治療慢性疼痛的手段有限，以抗抑郁藥、抗癲癇藥等精神類藥物為主，此外還有脊髓電刺激等，但都無法取得滿意的治療效果。疼痛生物-心理-社會模型的提出為疼痛的治療提供了新的思路，在疼痛生物治療的基礎(chǔ)上，增加心理和社會因素的調(diào)節(jié)可能探索出治療疼痛的新方案。疼痛

2、共情正是這樣一種生物-心理-社會模型，可能被用于疼痛的調(diào)節(jié)和治療過程。
　　共情是一種理解和分享他人情緒狀態(tài)的能力，是一種涉及情緒和認(rèn)知的高級腦功能。對他人疼痛的共情反應(yīng)可以調(diào)節(jié)自身對疼痛刺激的反應(yīng)性。雖然長久以來共情被認(rèn)為是人類所特有，近年來的研究發(fā)現(xiàn)嚙齒類動物中也存在疼痛共情反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)大鼠間也存在疼痛共情反應(yīng)，與正在經(jīng)歷疼痛的大鼠社交30分鐘后，同籠的觀測大鼠的雙側(cè)后足出現(xiàn)機(jī)械性痛敏，熱痛潛伏期無明顯變化，同籠

3、觀測大鼠接受蜜蜂毒(bee venom, BV)注射引起的傷害性反射增強(qiáng)，且這種易化現(xiàn)象只存在于同籠飼養(yǎng)超過2周的大鼠之間，此外還發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)大鼠疼痛共情反應(yīng)的腦中樞結(jié)構(gòu)是內(nèi)側(cè)前額葉(medial prefrontal cortex, mPFC)，與人類的研究結(jié)果類似。因此，在此模型上進(jìn)行疼痛共情的研究可能揭示人類疼痛共情反應(yīng)—這一心理學(xué)研究熱點(diǎn)的神經(jīng)機(jī)制。
　　在本實(shí)驗(yàn)室前期建立的疼痛共情模型基礎(chǔ)上，本課題采用行為學(xué)、分子生物學(xué)、化

4、學(xué)損毀等方法研究了藍(lán)斑-去甲腎上腺素系統(tǒng)在大鼠疼痛共情反應(yīng)中的作用和mPFC在大鼠社交和認(rèn)知功能中的作用。主要結(jié)果如下：
　　一、藍(lán)斑-去甲腎上腺素系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏
　　同籠或不同籠飼養(yǎng)的大鼠配對進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一只大鼠后足底皮下注射蜜蜂毒溶液作為示教大鼠；另一只大鼠不作處理并與示教大鼠社交30分鐘，作為觀測大鼠。同籠對照為同籠飼養(yǎng)的正常大鼠配對進(jìn)行社交30分鐘。與注射BV的示教大鼠社交30分鐘后，同籠觀測組大

5、鼠雙側(cè)后足出現(xiàn)機(jī)械性痛敏，不同籠觀測組大鼠雙側(cè)后足機(jī)械性痛閾值無明顯變化。檢測同籠對照、同籠觀測和不同籠觀測組大鼠外周背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion,DRG)上機(jī)械性傷害性感受和熱傷害性感受相關(guān)的受體表達(dá)，發(fā)現(xiàn)同籠觀測大鼠DRG神經(jīng)元上機(jī)械性傷害性感受相關(guān)的P2X3受體表達(dá)上調(diào)，熱傷害性感受相關(guān)的TRPV1(transient receptor potential vanilloid1)受體表達(dá)無明顯變化，不同籠觀

6、測大鼠DRG神經(jīng)元上P2X3受體和TRPV1受體的表達(dá)均無明顯變化，與二者的行為學(xué)反應(yīng)相對應(yīng)。同籠觀測大鼠的機(jī)械性痛敏可以持續(xù)3小時以上，5小時后恢復(fù)正常，且其DRG神經(jīng)元上的P2X3受體表達(dá)上調(diào)可以持續(xù)2小時以上，5小時后恢復(fù)正常，與行為學(xué)機(jī)械性痛敏的時程基本吻合。提前給予同籠觀測大鼠外周皮下注射P2X3受體拮抗劑A-317491(0.2 mg/10μl)可以阻斷疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏的產(chǎn)生，單純注射A-317491對同籠對照大鼠正

7、常機(jī)械性痛閾值無影響，說明外周的P2X3受體參與介導(dǎo)疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏。
　　與注射BV的示教大鼠社交10分鐘和30分鐘后，同籠觀測大鼠的血清去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)含量均升高，血清皮質(zhì)酮較同籠對照組無明顯變化；不同籠觀測大鼠血清NE含量在兩個時間點(diǎn)均升高，但在社交10分鐘時間點(diǎn)，血清皮質(zhì)酮含量升高，社交30分鐘時，血清皮質(zhì)酮含量恢復(fù)正常，說明疼痛共情反應(yīng)可以激活交感腎上腺髓質(zhì)(sympatheti

8、c-adreno-medullary,SAM)軸，而不同籠觀測大鼠體內(nèi)SAM軸和下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal, HPA)軸均激活，存在著更復(fù)雜的神經(jīng)內(nèi)分泌反應(yīng)。用NE(100 nM)孵育急性分離的整節(jié)DRG可以上調(diào)P2X3受體的表達(dá)。可樂定是腎上腺素能α2受體激動劑，但在低劑量用藥時可以抑制NE在突觸部位的釋放，提前給予同籠觀測大鼠腹腔注射低劑量的可樂定(10μg/kg)，可以阻斷疼

9、痛共情引起的血清NE的升高和外周DRG神經(jīng)元上P2X3受體表達(dá)的上調(diào)，此外還可以阻斷疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏的產(chǎn)生，單獨(dú)注射可樂定對同籠對照大鼠的機(jī)械性痛閾值無明顯影響。說明去甲腎上腺素系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)疼痛共情相關(guān)的外周DRG神經(jīng)元上P2X3受體的上調(diào)和機(jī)械性痛敏的產(chǎn)生。
　　與注射BV的示教大鼠社交30分鐘后，同籠觀測大鼠藍(lán)斑核團(tuán)內(nèi)c-Fos陽性標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)明顯增多，說明疼痛共情反應(yīng)可以激活藍(lán)斑。提前15天給予同籠觀測大鼠腹腔注射D

10、SP-4(50 mg/kg)，損毀其藍(lán)斑核團(tuán)內(nèi)的NE投射神經(jīng)元。結(jié)果顯示藍(lán)斑損毀可以阻斷疼痛共情引起的血清NE的升高和外周DRG神經(jīng)元上P2X3受體表達(dá)的上調(diào)，以及疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏的產(chǎn)生。用胍乙啶(50 mg/kg)損毀交感干可以阻斷疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏的產(chǎn)生。提前給予同籠觀測大鼠外周皮下注射腎上腺素能α1、α2或β受體拮抗劑哌唑嗪(prazosin,40μg/25μl)、育亨賓(yohimbine,30μg/25μl)和普

11、萘洛爾(propranolol,5μg/25μl)，發(fā)現(xiàn)只有哌唑嗪可以阻斷疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏的產(chǎn)生，且單獨(dú)給予同籠對照大鼠皮下注射同等劑量哌唑嗪對其機(jī)械性痛閾值無明顯影響。
　　二、mPFC在大鼠的社交行為和認(rèn)知功能中起重要作用
　　有研究表明mPFC是交感系統(tǒng)的高級中樞，采用海人藻酸損毀同籠觀測大鼠的雙側(cè)mPFC后，疼痛共情反應(yīng)引起的血清NE的升高和雙側(cè)后足的機(jī)械性痛敏消失，提示 mPFC在疼痛共情反應(yīng)對交感系統(tǒng)的激

12、活中也起著重要作用。本實(shí)驗(yàn)室前期研究表明疼痛共情反應(yīng)可以引起同籠觀測大鼠在聯(lián)合曠場中央停留時間減少，表現(xiàn)出焦慮樣行為，本課題發(fā)現(xiàn)損毀雙側(cè)mPFC后，大鼠自身接受 BV注射引起的焦慮樣行為和觀測注射BV的示教大鼠的痛相關(guān)行為引起的焦慮樣行為均消失，說明mPFC在自身疼痛和疼痛共情相關(guān)的情緒反應(yīng)中起重要作用。
　　同籠大鼠間的社交行為是大鼠間疼痛共情反應(yīng)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。采用三廂實(shí)驗(yàn)檢測mPFC在同籠大鼠社交行為中的作用，研究結(jié)果顯示：相比

13、于假手術(shù)組大鼠，雙側(cè)mPFC損毀的同籠大鼠在有同伴的一側(cè)廂體停留時間減少，表現(xiàn)為社交能力(sociability)受損。當(dāng)三廂兩側(cè)均放置同籠飼養(yǎng)的同伴，其中一只同伴接受BV注射，正常大鼠更傾向于在接受BV注射的同伴一側(cè)廂體停留，表現(xiàn)為社交關(guān)懷樣行為(social approach to pain)，且這種行為只存在于同籠飼養(yǎng)的大鼠之間，但mPFC損毀后大鼠在兩側(cè)廂體停留時間無差異，社交關(guān)懷樣行為消失。正常大鼠在含有陌生大鼠一側(cè)廂體停留時

14、間長于熟悉的同籠大鼠，mPFC損毀對大鼠該行為無明顯影響，說明mPFC損毀對大鼠的社交記憶(social memory)無明顯影響。
　　疼痛共情是一種涉及情緒和認(rèn)知的高級腦功能。采用物體識別實(shí)驗(yàn)研究mPFC在大鼠認(rèn)知功能中的作用，結(jié)果顯示：正常大鼠在熟悉期對物體A和物體B無選擇性，在經(jīng)過5分鐘、30分鐘、1小時的間隔期后，將物體B用物體C替換，正常大鼠探索新物體C的時間百分比高于物體A；當(dāng)間隔期為2小時，正常大鼠探索新物體C和物

15、體A的時間百分比無差異；當(dāng)間隔期為3小時、24小時，正常大鼠探索新物體C的時間百分比高于物體A。短期記憶和長期記憶是兩個相互平行、相互獨(dú)立的過程，2小時時間點(diǎn)可能是短時記憶和長時記憶的時間分界點(diǎn)。雙側(cè)mPFC損毀和假手術(shù)大鼠在熟悉期對物體A和物體B無選擇性，經(jīng)過5分鐘、3小時和24小時間隔期后，假手術(shù)大鼠探索新物體C的時間百分比高于物體A，雙側(cè)mPFC損毀大鼠在5分鐘間隔期后探索新物體C的時間百分比高于舊物體A，在間隔期為3小時和24小

16、時的時候，探索新物體C和舊物體A的時間百分比無差異。說明mPFC參與調(diào)節(jié)大鼠的認(rèn)知功能。
　　結(jié)論：
　　(1)與正在經(jīng)歷疼痛的同籠大鼠進(jìn)行社交，同籠觀測大鼠的藍(lán)斑-去甲腎上腺素能系統(tǒng)激活，NE的產(chǎn)生和釋放增加，通過腎上腺素能α1受體起作用，上調(diào)外周DRG神經(jīng)元上P2X3受體的表達(dá)，進(jìn)而介導(dǎo)了疼痛共情相關(guān)的機(jī)械性痛敏的產(chǎn)生，該部分研究揭示了疼痛共情反應(yīng)易化疼痛的神經(jīng)化學(xué)基礎(chǔ)。
　　(2)作為交感系統(tǒng)的上位腦中樞結(jié)構(gòu)，m