神经病理性疼痛是指原发或继发于神经系统直接的损害或功能障碍所导致的疼痛，主要表现为痛阈下降、痛反应增强和自发性疼痛。它的机制目前还不是很清楚。但大量的研究表明，中枢敏感化在神经病理性疼痛的发病过程中起了很重要的作用。中枢敏感化是指中枢神经元受到强烈的伤害性刺激后，对刺激的反应性增强。众所周知，脊髓背角是机体对于伤害性信息进行自身调制或整合的最重要位点之一，因此，目前关于病理性疼痛的研究中，中枢敏感化的研究主要集中在脊髓背角。研究发现初级传入纤维与脊髓背角神经元之间的突触传递可塑性变化是导致中枢敏感化的主要原因。最近有大量研究证明脊髓长时程增强(LTP)现象与脊髓中枢敏感化和病理性疼痛有切密切的关系。因此目前大多数研究者倾向于把脊髓LTP作为研究痛觉中枢敏感的一个可靠的电生理模型。 胞外嘌呤是生物体内重要的信号分子，它们通过与膜上的特异性受体结合，参与介导了多种细胞的生物学效应。胞外嘌呤主要包括三磷酸腺苷(ATP)，二磷酸腺苷(ADP)和腺苷(ADO)。神经系统中也存在着大量的嘌呤(主要是ATP和腺苷)及其受体，也就是说，嘌呤类物质可以作为一类重要的神经递质参予和调节神经系统的活动。70年代人们就发现了腺苷和ATP影响痛觉传导的作用，特别是近二十年来，有关ATP和腺苷以及它们的受体和疼痛的研究日益广泛，并且有关的药物也被应用于临床疼痛的治疗。但是，关于它们对病理性疼痛的作用机制尚不清楚。 其中，ATP作为一种神经递质，在中枢神经系统突触可塑性中发挥着重要作用。它的受体包括P2X和P2Y两大类。研究发现鞘内注射ATP或P2X受体的激动剂可以产生痛觉过敏的症状。最近，有学者发现小胶质细胞的活化在神经病理性疼痛和脊髓LTP中发挥着至关重要的作用。而活化的小胶质细胞中P2X4受体表达增加参予了病理性疼痛的产生和维持。这些结果提示ATP有可能作为重要的信号分子作用于小胶质细胞，通过影响中枢神经系统的可塑性，参与了神经病理性疼痛的发生发展。 但是，当静脉注射时，ATP反可以减轻动物对一些伤害性刺激的痛行为学表现。研究发现静脉注射的ATP在到达作用部位时主要以腺苷(ATP在血液中可被迅速分解为腺苷)的形式发挥作用。可以看出，和ATP不同的是，腺苷可以对病理性疼痛起着抑制的作用，事实上，大量的研究发现腺苷对神经系统起着广泛的抑制作用和保护作用。腺苷通过它的四种亚型受体发挥作用，分别是A1，A2a，A2b，和A3。研究发现，腺苷主要是通过A1受体发挥了镇痛作用，并且也主要是A1受体介导了腺苷对神经系统的活动的抑制作用。 本实验采用了电生理记录、免疫组织化学染色以及动物行为学测试等技术，分别研究了ATP和腺苷在脊髓背角突触可塑性和神经病理性疼痛中的作用及可能机制。 1.ATP在脊髓背角突触可塑性和神经病理性疼痛中的作用及机制 以往的研究表明，ATP对神经系统的活动发挥着重要的调节作用，细胞外应用ATP可以引起海马CA1区LTP。我们课题组以前的结果表明在脊髓，局部应用ATP可以引起脊髓背角LTP，并且可能是P2X4受体介导了这一过程，但ATP诱导的脊髓LTP的具体机制还没有得到解决。在本研究中，我们应用电生理技术、免疫组织化学技术，观察了细胞外ATP对脊髓背角C—纤维诱发电位的影响及机制。我们发现：(1)脊髓表面应用ATP60分钟后，脊髓背角p—p38MAPK表达明显上调，而应用ATP180分钟后，脊髓背角P2X4受体表达明显增加(n=6/组，P<0.05)，且免疫荧光双染结果显示二者只表达于小胶质细胞中，神经元和星形胶质细胞均无表达。(2)应用ATP前，脊髓局部应用0.4mMTNP—ATP(P2X1-4受体阻断剂)抑制了p38MAPK的磷酸化(和ACSF对照组相比，P<0.05，n＝6/组)，而ATP前应用1.0mMPPADS(P2X1，2，3，5，7受体阻断剂)则不能抑制p38MAPK磷酸化(和ACSF对照组相比，P>0.05，n=6/组)。(3)应用ATP前，脊髓局部加入SB203580，p38MAPK特异性抑制剂，阻断了ATP引起的P2X4受体表达上调(n=6/组，P<0.05)。(4)高位脊髓横断的大鼠，脊髓局部应用0.3mMATP仍能引起C—纤维诱发电位LTP，并且LTP电位幅度和ATP引起的正常大鼠LTP电位幅度相同。(幅度达到148.06±12.56％，n=5，P<0.05)。和对照组相比，ATP应用60分钟后，腰膨大处p—p38MAPK表达明显增加(P<0.01)，而颈段和胸段脊髓p—p38MAPK表达没有明显变化(P>0.05)。 2.腺苷在神经病理性疼痛及脊髓背角突触可塑性中的作用及机制 大量资料证明腺苷对神经病理性疼痛和神经系统突触可塑性有着抑制性调节的作用。这些抑制作用大都是通过腺苷A1受体介导的。有研究提示腺苷A1受体缺失的小鼠对伤害性热刺激的痛反应下降，而对机械刺激痛反应阂值没有影响，提示腺苷对痛觉的不同成分有着不一样的作用。而外源性腺苷对生理性疼痛和病理性疼痛的痛觉的传递有着怎样的影响还没有明确答案。在本实验中，我们利用A1受体特异性激动剂CPA和抑制剂DPCPX，采用电生理和行为学测试技术探讨了腺苷对生理性疼痛和病理性疼痛的影响及机制。我们发现：(1)CPA(i.p.1mg/kg)可提高正常大鼠伤害性温度痛觉阈值(n=6，P<0.05)并持续2-4小时左右，此作用可被DPCPX(i.p.3mg/kg)阻断，而CPA对于正常大鼠50％机械撤足阂值没有影响(n=6，P>0.05)。(2)在L5脊神经结扎(SNL)导致病理性疼痛的大鼠，和对照组(腹腔注射生理盐水)相比，CPA(i.p.1mg/kg)可以提高大鼠50％机械刺激撤足闽值，显著性差异持续到给药后6个小时左右。同时，CPA延长了大鼠热刺激潜伏期，(n=6/组，p<0.05))，效果持续到给药后10个小时左右。CPA前应用DPCPX(i.p.3mg/kg)可阻断CPA对痛觉过敏的抑制作用。(3)脊髓表面应用0.01mMCPA，可迅速降低脊髓背角C—纤维诱发场电位，使C—纤维诱发场电位下降达到41.13％±5.95(n=5，P<0.05)，一直持续到实验结束，应用CPA前30分钟脊髓局部加入DPCPX(0.02mM)可以阻断CPA对C—纤维诱发电位的抑制作用。而相同浓度的CPA对A—纤维诱发场电位没有影响(n=6，P>0.05)。(4)脊髓表面应用0.01mMCPA可降低已经形成的C—纤维诱发电位LTP和A—纤维诱发电位LTP(n=5/组，P<0.05)。而CPA应用前30分钟给予0.02mMDPCPX可阻断CPA的去增强作用。 结论 1.ATP通过和小胶质细胞上P2X4受体结合，激活了胶质细胞中p38MAPK，进一步导致了P2X4受体表达上调，诱导了脊髓背角C—纤维诱发电位LTP，参予了病理性疼痛中枢敏感化的产生和维持。 2.脊髓非敏感化状态时，腺苷可能主要通过激活突触前A1受体选择性抑制了脊髓背角C—纤维诱发电位，而对A—纤维诱发电位影响较弱，从而提高了正常大鼠伤害性热刺激痛觉阈值，而不影响伤害性机械刺激痛觉阈值。 3.腺苷A1受体激活可抑制强直刺激引起的脊髓背角C—纤维诱发电位和A—纤维诱发电位的LTP，通过抑制中枢敏感化减轻了病理性疼痛导致的热痛反应增强和机械痛觉过敏症状。