谈慢性痛的大脑机制研究:悬而未解的科学问题

一、慢性痛既是躯体性疾病，又是身心性（脑）疾病世界卫生组织（WorldHealth Organization，WHO）从2004年起把每年10月11日定为“国际征服疼痛日”（Global DayAgainst Pain），同时宣布：“慢性痛本身就是疾病，

海马结构在疼痛信息处理中的作用(英文)

众所周知,疼痛是一种复杂的体验与经历,包括感觉识辨、情绪动机和认知评价三个主要组成部分。近年来,人们已经逐渐认识到外周传来的伤害性信息是由脑内一个广泛存在的、阶梯分明的神经元网络(也可称为疼痛基质)完成的。因此,鉴定出这些负责疼痛各功能要素的多级神经元网络,并利用所获知识更好地治疗疼痛,已经成为摆在人们面前的艰巨任务。虽然关于痛刺激或者临床痛激发的皮层反应相关研究已经很多,但是对海马结构在痛觉处理中的作用仍存在分歧。在这里,我们整合了前人在动物和人的海马与痛的关系方面的研究工作,依次提供解剖学、行为学、电生理学、分子生物学或生物化学及功能成像方面的证据,证明海马结构与痛觉信息处理的相关性。最后,简单阐述痛与记忆之间的关系,并提出尚未解决的问题,以指导将来的研究。

疼痛学说发展史(英文)

疼痛的概念是从古至今一直争论不休的话题。在进入19世纪之前,东西方医学界已有疼痛概念的雏形,但很肤浅。进入19世纪之后,由于实验科学的发展,持各种不同观点的疼痛学说应运而生,且逐步成为各家学说守护和争论的焦点。然而科学实践证明,每个学说可能在某些方面能够求证并释疑解惑,但都不是万能之说。疼痛问题本身的历史应该与人类诞生后的历史一样长,但是人类对疼痛机理的认识却令人惊奇地不足。因此,号召与倡导对疼痛问题的更深入研究是必要的。限于篇幅,此综述仅叙述疼痛学说的发展史和奠定该领域的基本科学发现,而不涉及疼痛治疗方法及对人类有益的镇痛名药良方的相关历史。

5-HT2C受体亚型参与易化大鼠内嗅区-海马通路的突触传递:平面微电极阵列记录技术研究

本实验旨在运用64通道(8 × 8)平面微电极阵列记录技术(MED-64系统)探讨5-HT2C受体在调节内嗅区-海马突触传递和突触联系中的作用。将急性分离的大鼠海马脑片置于MED-64系统的电极平皿中,持续灌流通入95% O2和5% CO2混合气的人工脑脊液,孵育2 h后进行多电极阵列同步记录。选一个电极进行电刺激(刺激强度30～199 μA,正负双波脉冲,单波宽0.1 ms,频率0.1 Hz),其余63个电极作为记录电极。最佳有效刺激部位恰好位于前穿质通路(perforant path, PP)上,电刺激结果可以分别在海马CA1区和齿状回(dentate gyrus, DG)记录到兴奋性突触后场电位(field excitatory post-synaptic potential,fEPSP)。我们以往研究结果已显示内嗅区-CA1和内嗅区-DG直接突触联系是由谷氨酸非NMDA受体所介导的兴奋通路。在稳定地诱导出网络fEPSP后,分别给予5-HT2C受体激动剂DOI和选择性拮抗剂SB242084,观察与计算fEPSP的反应幅值与斜率变化。同时利用双线性内插法计算出64个点的电流源(current source)与电流井(current sink),并将其转换为二维电流源密度(two-dimensional current source density, 2D-CSD)分布图。结果显示,结合fEPSP波的极相与2D-CSD成像,可见电刺激PP纤维在CA1区(腔隙分子层、锥体细胞层)和上部DG的分子层均发生突触兴奋引起的去极化,fEPSP为负向波,在空间上形成2D-CSD成像的电流井(蓝色区域)。同时,可在DG的颗粒细胞层和门部检测出正向波,形成2D-CSD成像的电流源(黄色区域),这反映了颗粒细胞在树突部位发生去极化后很快沿门向CA3传播电信号。在此基础上,给予5-HT2C受体激动剂DOI后,海马内有效突触联系(>基线20%的fEPSP)的空间网络范围显著扩大,突触传递效能显著增强。而相对应的是,给予5-HT2C受体的选择性拮抗剂SB242084,则海马内有效突触联系空间网络范围显著缩小,突触反应强度减弱。以上结果提示,内源性5-HT作用于5-HT2C受体可易化内嗅区-海马突触传递效能,扩大有效突触联系,引起突触反应的兴奋作用。

TRPV1介导甲醛激活初级传入伤害性感受器细胞的作用(英文)

福尔马林致痛模型是化学伤害性刺激引起急性和持续性痛常用的动物模型。本研究旨在细胞和整体水平上证明TRPV1受体是否参与甲醛溶液(甲醛是福尔马林溶液的主要成分)对初级伤害性感受器细胞的激活过程。运用电流钳记录的92个背根神经节细胞中,大约有34%的中、小细胞对甲醛溶液敏感,产生动作电位的发放,其产生动作电位的潜伏期是(367.34±32.96)s,并且单个动作电位复极化相具有伤害性感受器细胞的特征性,如动作电位间期较长、复极化相有"驼峰"以及较长的后超极化相。在同时给予TRPV1受体抑制剂Capsazepine(CPZ)时,甲醛溶液诱发背根神经节细胞产生的放电可以被阻断,但对细胞膜去极化不能完全阻断。在激光共聚焦钙成像中记录的160个背根神经节细胞中,有32%的细胞对甲醛溶液敏感,可以产生胞内钙离子浓度的升高,同时加入CPZ后,67%的这些甲醛敏感性细胞的胞内钙浓度升高可以被抑制。在电压钳状态下,甲醛溶液可以诱发背根神经节细胞产生内向电流,大约有41%的细胞对甲醛溶液敏感,实验证明甲醛溶液诱发产生内向电流的幅度呈剂量依赖。当同时给予CPZ时比TRPA1受体选择性抑制剂HC-030031抑制内向电流的幅度明显。利用行为学技术方法证明足底注射CPZ可以明显抑制福尔马林溶液所致的第一相全程和第二相内仅第25～55min的自发缩足反射。以上结果提示,甲醛溶液选择性地激活一个亚群的初级传入伤害性感受器细胞,甲醛激活的动作电位的发放主要参与福尔马林诱发的第一相伤害性感受的产生。本实验进一步证明甲醛激活初级伤害性感受器细胞可能是通过TRPV1受体和/或TRPA1受体参与介导的。

TRPC通道阻断剂SKF-96365对蜜蜂毒肽诱发初级感觉细胞内向电流和胞内钙增高的作用(英文)

目的蜜蜂毒肽是蜜蜂粗毒中的主要物质。外周皮下注射蜜蜂毒肽可导致持续性自发痛和痛觉过敏。本研究旨在研究瞬时受体电势C(transient receptor potential canonical,TRPC)通道在蜜蜂毒肽诱致的初级感觉神经元活化中的介导作用。方法运用全细胞膜片钳和激光共聚焦测钙技术,检测TRPC通道抑制剂SKF-96365对蜜蜂毒肽诱致的急性分离大鼠背根神经节细胞胞内钙和内向电流升高的影响。结果电压钳记录的91个背根神经节细胞中,蜜蜂毒肽可诱发43.9%(40/91)的细胞产生内向电流,而不同浓度的SKF-96365(1,5,10μmol/L)均明显抑制了背根神经节细胞的内向电流,且呈剂量相关性。应用激光共聚焦钙成像技术记录的210个背根神经节细胞中,67.6%的细胞对蜜蜂毒肽敏感,产生胞内钙离子浓度的升高,而SKF-96365能抑制这种胞内钙浓度的升高,抑制率为46.5%。结论 SKF-96365能够抑制蜜蜂毒肽引起的背根神经节中小神经元的活化,提示TRPC通道介导了蜜蜂毒肽对初级感觉神经元的激活作用。

大鼠初级躯体感觉皮层后肢代表区的神经回路和时间可塑性:平面微电极阵列记录技术的应用(英文)

目的运用平面微电极阵列记录技术探讨大鼠初级躯体感觉皮层(primary somatosensory cortex,S1 area)后肢代表区的神经回路和时间可塑性。方法将急性分离的大鼠脑片置于MED-64系统的电极平皿中,持续灌流通入95%O2和5%CO2混合气的人工脑脊液,随后进行多电极同时同步记录。利用双线性内插法计算出64个点的电流源与电流井,并将其转换为二维电流源密度分布图。结果刺激S1后肢代表区脑片的II-III层,可鉴定出局部皮层内的连接回路,而刺激IV层(丘脑传入的主要终末端)则鉴定出丘脑皮层间的连接回路。首先,丘脑皮层投射的激活可以诱发更多的有效场电位,并且与S1区更多的神经元建立突触联系。与之相比,皮层内回路的激活引起的电反应活动范围则较小。其次,刺激IV层在每一刺激强度下诱发的场电位幅度远远大于刺激II-III的场电位幅度,即S1区更容易被丘脑皮层连接回路的投射纤维所激活。最后,在S1区IV层给予强直刺激可以记录到长达两个小时的局部场电位幅度的增加,长时程增强(long-term potentiation,LTP)的诱出率约为83.3%(5/6例)。相反,在II-III层,同样的强直刺激并未能明显诱导LTP的发生。结论大鼠S1区的后肢代表区似乎存在两种不同类型的神经回路,一种是由层间联系介导的皮层内回路,另一种则是由丘脑皮层传入介导的丘脑皮层连接回路。皮层内回路在空间上联系较局限且可塑性不强,而丘脑皮层回路的空间连接范围则相对较广,对躯体感觉信息的传入也显示出很强的可塑性。本结果为进一步在体外神经网络水平研究S1区的神经回路特性提供了很好的实验模型。

长串与短串θ节律刺激在大鼠前扣带回皮质脑片诱导长时程增强效应的不同作用:平面微电极阵列记录技术(英文)

目的大量研究显示前扣带回(anterior cingulate cortex,ACC)是一个多功能的边缘系统结构,参与诸如知觉,运动,情绪和认知等多种高级脑功能。有证据显示长时程增强现象(long-term potentiation,LTP)是研究ACC内发生神经元突触可塑性变化的重要模型。然而,迄今为止,关于ACC神经网络的时空特性仍少为人知。本研究旨在应用平面微电极阵列记录技术观察不同长度θ节律串刺激对诱发大鼠ACC区域不同层结构的LTP的影响。方法采用平面微电极阵列记录技术,在急性分离的大鼠ACC脑片上进行记录。通过实验电刺激V-VI层,记录ACC各层场电位。然后应用两种θ节律串刺激(theta burst stimulation,TBS)作为条件刺激诱发ACC脑区LTP,并比较不同层的LTP诱出效果。两种刺激模式参数为:TBS1,100Hz,4个双向方波脉冲为一串,重复10次,间隔200ms;TBS2,100Hz,4个双向方波脉冲为一串,重复5次,间隔200ms。实验刺激前扣带回深层可以分别在I层,Ⅱ-Ⅲ层及V-VI层同时诱出三种波形不同的场电位:I层为正向波,V-VI层为负向波,Ⅱ-Ⅲ层以复杂的波形为主。结果在实验刺激位点给予两种不同的条件刺激后,长串TBS1条件刺激的LTP诱出率显著地高于短串TBS2条件刺激,即TBS1的LTP诱出率超过60%,而TBS2的LTP诱出率少于25%。此外,层间分析结果显示LTP主要发生在Ⅱ-Ⅲ层及V-VI层,I层不能诱出LTP。进一步分析表明,无论是LTP诱出率还是幅度在Ⅱ-Ⅲ层及V-VI层之间均无显著差别。结论本实验结果提示同一刺激模式但重复刺激时间长短不同也可能导致LTP诱出率不同,这可能是为什么以往报导关于前扣带回LTP诱出率结果不同的一个关键原因之一,因此在设计此类实验时选择最佳刺激参数更为重要。另外,本实验证明平面微电极阵列记录技术在研究前扣带回皮质突触可塑性的网络特征,尤其是比较不同层结构中的时空特性具有单电极无法比拟的优势。

1975—2008年中国大陆学者在Pain杂志发表原著论文分析

本文应用NoteExpress辅助进行PubMed在线搜索,并根据Mogil等[1]对Pain(《疼痛》)杂志从1975年创刊至2007年底发表的4525篇原著学术论文分析的数据,对1975—2008年期间中国大陆单位和学者以第一署名在Pain上发表的44篇原著学术论文进行了再分析。仅就Pain杂志而言,本文提供了一个能够客观描述中国大陆在国际疼痛研究发展进程中的地位、研究兴趣的地区差别以及高引用论文的单位和个人等的基本框架。本文结果提示,中国大陆疼痛研究学者在过去和将来对疼痛研究的发展起到了或将起到重要作用,虽然其影响还没有扩展到整个领域。