中樞去抑制易化由外周炎癥引發(fā)大鼠痛敏的機(jī)制研究.pdf

1、慢性痛是影響最廣泛的疾病之一。據(jù)估計(jì)，在發(fā)達(dá)國家中約有20％的成年人受到慢性痛的困擾。雖然對急性痛的診斷和治愈目前都很有效，對慢性痛的治療則遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到人們的期望，因此了解慢性痛過程中神經(jīng)系統(tǒng)是如何作用的就顯得尤為迫切。已有的研究表明在慢性痛過程中中樞神經(jīng)系統(tǒng)中參與痛覺通路的多個腦區(qū)的神經(jīng)元活動增加，突觸傳遞發(fā)生變化引起中樞敏化。中樞神經(jīng)系統(tǒng)痛覺通路的變化是由外周傷害性感受器的輸入增多引發(fā)，這種變化又導(dǎo)致了參與痛覺信息傳遞的神經(jīng)元對外界刺

2、激的反應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)，并且這種增強(qiáng)是一種長時程的變化。研究指出中樞敏化過程中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的突觸傳遞發(fā)生了變化。其中興奮性突觸傳遞發(fā)生了易化，而抑制性突觸傳遞則被抑制。這就提高了興奮性，使得神經(jīng)元在接受傷害性刺激時反應(yīng)增強(qiáng)或足閾下刺激時也會產(chǎn)生反應(yīng)。 成年動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，GABA能突觸傳遞是主要的快速抑制性突觸傳遞。GABA<,A>受體是一種氯離子通道，神經(jīng)元胞內(nèi)外氯離子濃度梯度決定了它的效能。對多種神經(jīng)疾病的研究表明神經(jīng)元

3、上氯離子的轉(zhuǎn)運(yùn)體KCC2功能受到神經(jīng)元活動的調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變抑制性突觸傳遞的效能。此外，GABA的合成酶，GABA能的中間神經(jīng)元以及GABA<,A>受體也都受到突觸活動的調(diào)節(jié)，并且在神經(jīng)疾病中它們的表達(dá)與功能也發(fā)生變化。雖然已有人證明在外周神經(jīng)損傷引起的慢性痛過程中也存在著抑制性突觸傳遞的降低(去抑制)，然而對這種降低的機(jī)制研究還不夠深入。本研究中，我們利用外周炎癥引起的慢性痛成年大鼠模型，對抑制性系統(tǒng)在中樞痛覺通路的多個腦區(qū)的變化進(jìn)行了

4、研究，并探索了調(diào)節(jié)抑制性突觸傳遞的可能生理意義。 1.慢性炎癥痛大鼠脊髓背角KCC2的表達(dá)變化與其機(jī)制的研究本研究中，我們發(fā)現(xiàn)在外周炎癥誘發(fā)的慢性痛過程中，脊髓背角淺層神經(jīng)元的KCC2表達(dá)明顯降低，并且這種降低呈現(xiàn)時間依賴關(guān)系，隨著慢性痛持續(xù)時間的延長，KCC2的表達(dá)持續(xù)降低。KCC2的表達(dá)降低起到了易化痛敏的作用。此外，單側(cè)的外周炎癥會引起雙側(cè)脊髓背角的KCC2表達(dá)降低。我們也證明慢性炎癥痛中KCC2的降低依賴于BDNF-Tr

5、kB受體信號通路的激活。我們的研究結(jié)果提示，在外周炎癥誘發(fā)的慢性痛過程中脊髓背角也會出現(xiàn)去抑制，KCC2降低易化痛敏的機(jī)制可能是減少神經(jīng)元胞內(nèi)外的氯離子梯度，降低了抑制性突觸傳遞的效能。而KCC表達(dá)降低的時間依賴性則提示其降低可能對慢性痛的維持貢獻(xiàn)更大。而KCC2的降低是由BDNF-TrkB受體信號通路的激活所導(dǎo)致的，這也說明KCC2的表達(dá)受到神經(jīng)元活動的調(diào)節(jié)。 2.前扣帶回皮層的去抑制易化了慢性痛中的痛敏的研究本研究中，我們利

6、用全細(xì)胞膜片鉗的方法首先檢測了外周炎癥誘發(fā)的慢性痛對前扣帶皮層Ⅱ，Ⅲ層神經(jīng)元上興奮性突觸傳遞的影響。我們發(fā)現(xiàn)慢性痛導(dǎo)致了這些神經(jīng)元的興奮性輸入增多。另一方面，這些神經(jīng)元接受的抑制性突觸傳遞則發(fā)生了顯著降低。我們進(jìn)一步對抑制性突觸傳遞降低的機(jī)制進(jìn)行了探索。通過對mIPSC進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)噪旨分析，我們發(fā)現(xiàn)在突觸傳遞過程中被激活的GABA<,A>受體數(shù)量減少，同時通過配對刺激記錄IPSC，我們發(fā)現(xiàn)在慢性痛中抑制性突觸的突觸前釋放機(jī)制發(fā)生了變化但釋

7、放概率沒有降低，這就提示我們觀察到的抑制性突觸傳遞的降低可能主要是由于突觸后受體減少造成的。通過檢測GABA<,A>受體的β2，3亞基在前扣帶回皮層的表達(dá)我們發(fā)現(xiàn)外周炎癥誘發(fā)的慢性痛降低了GABA<,A>受體在前扣帶回皮層的表達(dá)，KCC2的表達(dá)也降低。另一方面，負(fù)責(zé)合成GABA的谷氨酸脫羧酶的表達(dá)并沒有降低，GAD65的表達(dá)反而在慢性痛中上升。此外，外周炎癥誘發(fā)的慢性痛引起前扣帶皮層神經(jīng)元的輸出增加并且我們的結(jié)果提示這些神經(jīng)元對興奮性輸

8、入的整合發(fā)生變化。行為學(xué)實(shí)驗(yàn)則提示，慢性痛中增強(qiáng)前扣帶皮層抑制性突觸傳遞可以減緩?fù)疵?。因此，本研究提示，前扣帶回皮層的抑制性突觸傳遞的降低易化了慢性痛中痛敏，這種降低是由于GABA<,A>受體和KCC2的表達(dá)降低引起的。而與此同時，前扣帶回皮層的抑制性系統(tǒng)也可能存在著穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制試圖彌補(bǔ)受體表達(dá)降低導(dǎo)致的抑制性突觸傳遞的削弱。增高的興奮性與降低的抑制性輸入就導(dǎo)致了神經(jīng)元的輸出增加。本工作的創(chuàng)新在于：1)第一次報道了外周炎癥誘發(fā)的慢性痛會