脉冲射频通过调控脊髓CCL2表达缓解神经病理性疼痛的实验研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caojinhe1118
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背景:神经病理性疼痛(Neuropathic pain,NP)是指由躯体感觉系统的损伤或功能障碍引起的疼痛,是国际疼痛学会(IASP)官方学术期刊PAIN在2011年1月明确的。由于NP的发病率较高而且临床治疗效果不确切(尤其是老年患者,年龄≥60岁),使其成为一个亟待解决的公共卫生问题。虽然许多研究包括很多基础和临床研究揭示了一些NP的发生和维持机制,但其具体发生发展机制仍未能明确。因此,NP仍是一种临床上很难解决的顽固性疼痛,现有的药物、神经介入治疗及外科手术治疗的效果不能让很多患者满意,需要我们做更多的基础、临床研究去阐述其发病机制。NP被认为是神经元功能和形态的一种可塑性表现,它包括外周敏化和中枢敏化,前者即初级感觉神经元的敏感性和兴奋性增加,后者即髓背角到大脑皮层痛觉通路突触传递的长时程增强,两者相互作用共同促进神经病理性疼痛的发展和维持。近年来的研究证明,除了神经元细胞之外,神经系统中多种非神经细胞(免疫细胞、胶质细胞等)在慢性疼痛中也起着关键的作用。脊髓中的胶质细胞(如星形胶质细胞和小胶质细胞)不但发生形态上的改变,还出现膜通道蛋白表达上升、细胞内信号转导系统的激活以及各种炎症因子的表达和释放增多等变化。其中由胶质细胞释放的趋化因子对NP的发生及发展具有重要意义,趋化因子能够作用于神经元或胶质细胞,从而增强神经元的兴奋性或进一步放大胶质细胞介导的炎症反应。趋化因子C-C基序配体2(CCL2,又称单核细胞趋化蛋白1)是趋化因子家族众多因子中的一员,在单核细胞对创伤、感染、毒素暴露和缺血部位的趋化性中起关键作用,可以特异性地使单核细胞向炎症、外伤感染、毒素暴露和缺血部位聚集,在调节细胞的迁移、神经递质传递等方面都发挥着重要作用。CCL2在正常情况下在神经元细胞和非神经元细胞(星形胶质细胞和小胶质细胞)中低表达,神经损伤早期即可表达明显增加,尤其是在角质细胞中。CCL2同其特异性受体CCR2结合后产生趋化作用进而促发神经炎症反应,CCL2/CCR2在神经病理性疼痛中的发生及维持作用已经通过以下几点得到证明:第一,脊神经损伤后,脊髓中CCL2第1天开始表达增加,持续14天以上;脊髓中的CCL2不仅分布在神经元中,还广泛存在于小胶质细胞。第二,CCR2缺失小鼠中坐骨神经部分结扎(Partial sciatic nerve ligation,PSL)后诱导的机械性疼痛阈值显著增高。第三,星形胶质细胞及小胶质细胞中CCL2表达增多的大鼠出现显著的疼痛敏感性增强。第四,鞘内注射CCL2可增强大鼠的痛觉过敏。第五,CCL2中和抗体可明显减轻PSL或坐骨神经慢性压迫(chronic constriction of sciatic nerve,CCI)诱导小鼠的机械性触诱发痛。综上所述,这些结果表明CCL2在神经损伤早期对神经病理性疼痛的发生和维持中起到至关重要的作用。脉冲射频(Pulsed Radiofrequency,PRF)是Sluijter于1997年首次提出的一种治疗方法,是一种新的对神经无损伤作用的神经调控技术。原理是通过射频仪间断发出短时、间断性的、300500k Hz的脉冲式电流,传导至针尖方向。脉冲射频电流在神经组织附近形成高电压,控制电极的最高温度≤42℃。同传统的射频治疗相比,对神经具有微创/无创的优点,PRF的作用机制目前主要包含以下两点:1.温度机制,PRF治疗时温度不超过42℃,在不引起组织损伤的温度范围内,避免了组织的热损伤;同时使组织暴露于高电场强度中,改变突触传导,从而起到神经调节作用;2.电场机制,PRF在电极端可产生很高的电场强度(大多数靶组织处于中等或低电场强度内),电场强度可通过诱导组织细胞产生跨膜电位,跨膜电位的长时间改变会引起神经突触的膜电位改变,从而影响突触信号传导,逆转神经病理性疼痛中突触传导异常增强的效应而达到治疗疼痛的效果。很多基础研究显示基础研究中显示可以降低炎症因子、抑制蛋白激酶、调节Ca通道开放等方面缓解疼痛。那么,PRF是否通过调控CCL2的表达来减少或减轻NP的发生呢?我们将通过相关实验来证实这个疑问。目的:本研究拟通过一系列实验深入探讨PRF能否通过调节CCL2的表达进而缓解神经病理性疼痛发生及其机制。研究方法:第一部分选取急性/亚急性三叉神经带状疱疹神经痛患者分成2组:脉冲射频组和sham组,脉冲射频组给予半月神经节脉冲射频治疗,sham组将射频针刺入半月神经节但不给予任何脉冲射频治疗,观察指标:1.记录两组患者治疗前及治疗后3天、7天、14天、1月、3月及6月疼痛评分(visual analog scale,VAS)变化情况;2.记录两组患者治疗前及治疗后7天、1月、3月及6月的生活质量评分变化情况。第二部分采用坐骨神经分支损伤(Spared nerve injury,SNI)方法建立神经病理性疼痛动物模型,验证SNI早期大鼠脊髓水平CCL2/NF-κB表达变化情况及大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况。1.建立SNI神经病理性疼痛大鼠模型,20只健康大鼠随机分为五组(n=4):假手术组(sham组)、术后1天组、术后3天组、术后7天组和术后10天组。Sham组大鼠充分暴露坐骨神经三个分支后,不接扎任何神经后缝合伤口;术后的4组则按照标准结扎并切断胫神经和腓总神经,避免损伤腓肠神经。2.采用Von Frey filaments纤毛仪测量大鼠损伤侧足底50%缩足阈值,比较各组大鼠机械痛觉过敏的程度。3.取各组大鼠损伤侧L4-L6脊髓,Western-Blot法检测CCL2、NF-κB的蛋白表达情况,并观察其随时间变化的规律。4.取各组大鼠损伤侧L4-L6脊髓,免疫荧光法检测大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况,并观察其随时间变化的规律。第三部分(1)观察脉冲射频治疗对SNI早期大鼠疼痛行为学改善情况,并验证脊髓水平CCL2/NF-κB表达变化情况及大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况。1.通过第二部分可以确定大鼠脊髓水平CCL2、NF-κB在第x天表达最多,于第x天给与标准脉冲射频治疗:射频针穿刺到椎间孔外孔,连接射频仪,给予42℃,2Hz标准脉冲射频治疗120秒。16只SNI大鼠随机分成2组(n=8):SNI组和脉冲射频组。SNI组中大鼠射频针穿刺到L5椎间孔外孔,连接射频仪,但不给与任何脉冲射频治疗;脉冲射频组中大鼠射频针穿刺到椎间孔外孔,连接射频仪,给予42℃,2Hz标准脉冲射频治疗120秒。2.采用Von Frey filaments纤毛仪测量大鼠损伤侧足底50%缩足阈值,比较各组大鼠机械痛觉过敏的程度。3.取各组大鼠损伤侧L4-L6脊髓,Western-Blot法检测CCL2、NF-κB的蛋白表达情况,并观察其随时间变化的规律。4.取各组大鼠损伤侧L4-L6脊髓,免疫荧光法检测大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况,并观察其随时间变化的规律。第三部分(2)比较标准脉冲射频与长时程高电压脉冲射频治疗对SNI大鼠疼痛行为学改善情况,并验证脊髓水平CCL2/NF-κB表达变化情况及大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况。1.16只SNI大鼠随机分成2组(n=8):标准脉冲射频组和长时程高电压脉冲射频组。标准脉冲射频组中大鼠射频针穿刺到椎间孔外孔,连接射频仪,给予42℃,2Hz标准脉冲射频治疗120秒,给予标准自动脉冲射频治疗3次;长时程高电压标准脉冲射频组中大鼠射频针穿刺到椎间孔外孔,连接射频仪,给予42℃,2Hz,手动最大电压标准脉冲射频治疗900秒。2.采用Von Frey filaments纤毛仪测量大鼠损伤侧足底50%缩足阈值,比较各组大鼠机械痛觉过敏的程度。3.取各组大鼠损伤侧L4-L6脊髓,Western-Blot法检测CCL2、NF-κB的蛋白表达情况,并观察其随时间变化的规律。4.取各组大鼠损伤侧L4-L6脊髓,免疫荧光法检测大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况,并观察其随时间变化的规律。结果:第一部分:急性/亚急性三叉神经带状疱疹患者给予半月神经节脉冲射频治疗后的疼痛变化情况。1.脉冲射频组患者治疗后各时间点的VAS评分明显低于sham组(P<0.001);2..脉冲射频组患者治疗后各时间点的生活质量评分明显低于sham组(P<0.01)。第二部分:建立SNI神经病理性疼痛动物模型,验证SNI早期大鼠脊髓水平CCL2/NF-κB表达变化情况及大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况。1.Von Frey filaments纤毛仪测量显示SNI损伤后第1天开始损伤侧后足机械疼痛阈值开始显著降低,于术后3天降至最低,之后开始有所恢复。2.Western-Blot法检测结果显示CCL2表达、NF-κB磷酸化在SNI损伤后第1天开始均明显增加,于术后7天达到顶峰,之后开始有所下降;神经损伤后两种蛋白的表达变化趋势基本相同,且与大鼠的疼痛学行为变化基本趋势一致。3.大鼠脊髓免疫荧光显示CCL2标记小胶质细胞在SNI损伤后第1天开始明显活化,第7天活化到达顶峰,之后开始下降;其变化趋势同疼痛学行为变化及WB蛋白表达变化趋势一致。第三部分(1)观察脉冲射频治疗对SNI早期大鼠疼痛行为学改善情况,并验证脊髓水平CCL2/NF-κB表达变化情况及大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况。。1.第一部分结果显示SNI损伤后第7天CCL2表达及NF-κB磷酸化到达顶峰,因此本研究中在神经损伤第7天给予脉冲射频治疗。PRF治疗后脉冲射频组大鼠的疼痛行为学改善明显优于SNI组(P<0.01)。2.WB法检测结果显示治疗后脉冲射频组大鼠脊髓水平CCL2表达、NF-κB的磷酸化较SNI组显著降低(P<0.05)。3.大鼠脊髓免疫荧光结果显示治疗后脉冲射频组CCL2标记小胶质细胞活化程度较SNI组显著降低。第三部分(2)比较标准脉冲射频与长时程高电压脉冲射频治疗对SNI早期大鼠疼痛行为学改善情况,并验证脊髓水平CCL2/NF-κB表达变化情况及大鼠脊髓CCL2标记小胶质细胞活化情况。1.机械痛阈测量结果显示长时程高电压脉冲射频治疗后大鼠的疼痛行为学改善明显优于标准脉冲射频组(P<0.05)。2.WB结果显示治疗后长时程高电压脉冲射频组大鼠脊髓水平CCL2表达、NF-κB磷酸化较标准脉冲射频组显著降低(P<0.05)。3.大鼠脊髓免疫荧光结果显示治疗后长时程高电压脉冲射频组CCL2标记小胶质细胞活化程度较标准脉冲射频组显著降低。结论:1.临床研究结果显示脉冲射频可以明显缓解急性/亚急性三叉神经带状疱疹患者的疼痛,并能大大改善了患者的生活质量。2.SNI损伤后早期即第1天大鼠可表现出明显的机械痛觉过敏,3天机械痛觉过敏最明显,之后有所恢复;SNI损伤后脊髓水平CCL2表达、NF-κB的磷酸化表达术后第1天开始明显增加,第7天到达顶峰,之后开始下降;大鼠脊髓免疫荧光显示CCL2标记小胶质细胞术后第1天开始明显活化,第7天活化到达顶峰,之后开始下降;SNI损伤早期三者变化趋势基本相似。3.脉冲射频治疗可以显著缓解坐骨神经分支损伤早期大鼠的机械痛敏,是通过降低脊髓水平CCL2、NF-κB的表达和抑制CCL2标记小胶质细胞的活化起到缓解神经病理性疼痛的作用。同标准脉冲射频治疗相比,长时程高电压脉冲射频可以更好的降低脊髓水平CCL2、NF-κB的表达和抑制CCL2标记小胶质细胞的活化起到更好的缓解神经病理性疼痛作用。
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