胞外嘌呤在神經(jīng)病理性疼痛中的作用及其機(jī)制.pdf

1、神經(jīng)病理性疼痛是指原發(fā)或繼發(fā)于神經(jīng)系統(tǒng)直接的損害或功能障礙所導(dǎo)致的疼痛，主要表現(xiàn)為痛閾下降、痛反應(yīng)增強(qiáng)和自發(fā)性疼痛。它的機(jī)制目前還不是很清楚。但大量的研究表明，中樞敏感化在神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)病過(guò)程中起了很重要的作用。中樞敏感化是指中樞神經(jīng)元受到強(qiáng)烈的傷害性刺激后，對(duì)刺激的反應(yīng)性增強(qiáng)。眾所周知，脊髓背角是機(jī)體對(duì)于傷害性信息進(jìn)行自身調(diào)制或整合的最重要位點(diǎn)之一，因此，目前關(guān)于病理性疼痛的研究中，中樞敏感化的研究主要集中在脊髓背角。研究發(fā)現(xiàn)初級(jí)

2、傳入纖維與脊髓背角神經(jīng)元之間的突觸傳遞可塑性變化是導(dǎo)致中樞敏感化的主要原因。最近有大量研究證明脊髓長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)現(xiàn)象與脊髓中樞敏感化和病理性疼痛有切密切的關(guān)系。因此目前大多數(shù)研究者傾向于把脊髓LTP作為研究痛覺(jué)中樞敏感的一個(gè)可靠的電生理模型。 胞外嘌呤是生物體內(nèi)重要的信號(hào)分子，它們通過(guò)與膜上的特異性受體結(jié)合，參與介導(dǎo)了多種細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)。胞外嘌呤主要包括三磷酸腺苷(ATP)，二磷酸腺苷(ADP)和腺苷(ADO)。神經(jīng)系統(tǒng)

3、中也存在著大量的嘌呤(主要是ATP和腺苷)及其受體，也就是說(shuō)，嘌呤類(lèi)物質(zhì)可以作為一類(lèi)重要的神經(jīng)遞質(zhì)參予和調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)。70年代人們就發(fā)現(xiàn)了腺苷和ATP影響痛覺(jué)傳導(dǎo)的作用，特別是近二十年來(lái)，有關(guān)ATP和腺苷以及它們的受體和疼痛的研究日益廣泛，并且有關(guān)的藥物也被應(yīng)用于臨床疼痛的治療。但是，關(guān)于它們對(duì)病理性疼痛的作用機(jī)制尚不清楚。 其中，ATP作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸可塑性中發(fā)揮著重要作用。它的受體包括P2X和P2Y

4、兩大類(lèi)。研究發(fā)現(xiàn)鞘內(nèi)注射ATP或P2X受體的激動(dòng)劑可以產(chǎn)生痛覺(jué)過(guò)敏的癥狀。最近，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化在神經(jīng)病理性疼痛和脊髓LTP中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。而活化的小膠質(zhì)細(xì)胞中P2X4受體表達(dá)增加參予了病理性疼痛的產(chǎn)生和維持。這些結(jié)果提示ATP有可能作為重要的信號(hào)分子作用于小膠質(zhì)細(xì)胞，通過(guò)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性，參與了神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生發(fā)展。 但是，當(dāng)靜脈注射時(shí)，ATP反可以減輕動(dòng)物對(duì)一些傷害性刺激的痛行為學(xué)表現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)

5、靜脈注射的ATP在到達(dá)作用部位時(shí)主要以腺苷(ATP在血液中可被迅速分解為腺苷)的形式發(fā)揮作用?？梢钥闯觯虯TP不同的是，腺苷可以對(duì)病理性疼痛起著抑制的作用，事實(shí)上，大量的研究發(fā)現(xiàn)腺苷對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)起著廣泛的抑制作用和保護(hù)作用。腺苷通過(guò)它的四種亞型受體發(fā)揮作用，分別是A1，A2a，A2b，和A3。研究發(fā)現(xiàn)，腺苷主要是通過(guò)A1受體發(fā)揮了鎮(zhèn)痛作用，并且也主要是A1受體介導(dǎo)了腺苷對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)的抑制作用。 本實(shí)驗(yàn)采用了電生理記錄、免疫組

6、織化學(xué)染色以及動(dòng)物行為學(xué)測(cè)試等技術(shù)，分別研究了ATP和腺苷在脊髓背角突觸可塑性和神經(jīng)病理性疼痛中的作用及可能機(jī)制。 1.ATP在脊髓背角突觸可塑性和神經(jīng)病理性疼痛中的作用及機(jī)制 以往的研究表明，ATP對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，細(xì)胞外應(yīng)用ATP可以引起海馬CA1區(qū)LTP。我們課題組以前的結(jié)果表明在脊髓，局部應(yīng)用ATP可以引起脊髓背角LTP，并且可能是P2X4受體介導(dǎo)了這一過(guò)程，但ATP誘導(dǎo)的脊髓LTP的具體機(jī)制

7、還沒(méi)有得到解決。在本研究中，我們應(yīng)用電生理技術(shù)、免疫組織化學(xué)技術(shù)，觀察了細(xì)胞外ATP對(duì)脊髓背角C—纖維誘發(fā)電位的影響及機(jī)制。我們發(fā)現(xiàn)：(1)脊髓表面應(yīng)用ATP60分鐘后，脊髓背角p—p38MAPK表達(dá)明顯上調(diào)，而應(yīng)用ATP180分鐘后，脊髓背角P2X4受體表達(dá)明顯增加(n=6/組，P<0.05)，且免疫熒光雙染結(jié)果顯示二者只表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞中，神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞均無(wú)表達(dá)。(2)應(yīng)用ATP前，脊髓局部應(yīng)用0.4mMTNP—ATP(P2X

8、1-4受體阻斷劑)抑制了p38MAPK的磷酸化(和ACSF對(duì)照組相比，P<0.05，n＝6/組)，而ATP前應(yīng)用1.0mMPPADS(P2X1，2，3，5，7受體阻斷劑)則不能抑制p38MAPK磷酸化(和ACSF對(duì)照組相比，P>0.05，n=6/組)。(3)應(yīng)用ATP前，脊髓局部加入SB203580，p38MAPK特異性抑制劑，阻斷了ATP引起的P2X4受體表達(dá)上調(diào)(n=6/組，P<0.05)。(4)高位脊髓橫斷的大鼠，脊髓局部應(yīng)用0.

9、3mMATP仍能引起C—纖維誘發(fā)電位LTP，并且LTP電位幅度和ATP引起的正常大鼠LTP電位幅度相同。(幅度達(dá)到148.06±12.56％，n=5，P<0.05)。和對(duì)照組相比，ATP應(yīng)用60分鐘后，腰膨大處p—p38MAPK表達(dá)明顯增加(P<0.01)，而頸段和胸段脊髓p—p38MAPK表達(dá)沒(méi)有明顯變化(P>0.05)。 2.腺苷在神經(jīng)病理性疼痛及脊髓背角突觸可塑性中的作用及機(jī)制 大量資料證明腺苷對(duì)神經(jīng)病理性疼痛和神

10、經(jīng)系統(tǒng)突觸可塑性有著抑制性調(diào)節(jié)的作用。這些抑制作用大都是通過(guò)腺苷A1受體介導(dǎo)的。有研究提示腺苷A1受體缺失的小鼠對(duì)傷害性熱刺激的痛反應(yīng)下降，而對(duì)機(jī)械刺激痛反應(yīng)閡值沒(méi)有影響，提示腺苷對(duì)痛覺(jué)的不同成分有著不一樣的作用。而外源性腺苷對(duì)生理性疼痛和病理性疼痛的痛覺(jué)的傳遞有著怎樣的影響還沒(méi)有明確答案。在本實(shí)驗(yàn)中，我們利用A1受體特異性激動(dòng)劑CPA和抑制劑DPCPX，采用電生理和行為學(xué)測(cè)試技術(shù)探討了腺苷對(duì)生理性疼痛和病理性疼痛的影響及機(jī)制。我們發(fā)現(xiàn)

11、：(1)CPA(i.p.1mg/kg)可提高正常大鼠傷害性溫度痛覺(jué)閾值(n=6，P<0.05)并持續(xù)2-4小時(shí)左右，此作用可被DPCPX(i.p.3mg/kg)阻斷，而CPA對(duì)于正常大鼠50％機(jī)械撤足閡值沒(méi)有影響(n=6，P>0.05)。(2)在L5脊神經(jīng)結(jié)扎(SNL)導(dǎo)致病理性疼痛的大鼠，和對(duì)照組(腹腔注射生理鹽水)相比，CPA(i.p.1mg/kg)可以提高大鼠50％機(jī)械刺激撤足閩值，顯著性差異持續(xù)到給藥后6個(gè)小時(shí)左右。同時(shí)，CPA

12、延長(zhǎng)了大鼠熱刺激潛伏期，(n=6/組，p<0.05))，效果持續(xù)到給藥后10個(gè)小時(shí)左右。CPA前應(yīng)用DPCPX(i.p.3mg/kg)可阻斷CPA對(duì)痛覺(jué)過(guò)敏的抑制作用。(3)脊髓表面應(yīng)用0.01mMCPA，可迅速降低脊髓背角C—纖維誘發(fā)場(chǎng)電位，使C—纖維誘發(fā)場(chǎng)電位下降達(dá)到41.13％±5.95(n=5，P<0.05)，一直持續(xù)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)用CPA前30分鐘脊髓局部加入DPCPX(0.02mM)可以阻斷CPA對(duì)C—纖維誘發(fā)電位的抑制作用

13、。而相同濃度的CPA對(duì)A—纖維誘發(fā)場(chǎng)電位沒(méi)有影響(n=6，P>0.05)。(4)脊髓表面應(yīng)用0.01mMCPA可降低已經(jīng)形成的C—纖維誘發(fā)電位LTP和A—纖維誘發(fā)電位LTP(n=5/組，P<0.05)。而CPA應(yīng)用前30分鐘給予0.02mMDPCPX可阻斷CPA的去增強(qiáng)作用。 結(jié)論 1.ATP通過(guò)和小膠質(zhì)細(xì)胞上P2X4受體結(jié)合，激活了膠質(zhì)細(xì)胞中p38MAPK，進(jìn)一步導(dǎo)致了P2X4受體表達(dá)上調(diào)，誘導(dǎo)了脊髓背角C—纖維誘發(fā)電