2.宜昌市公安局西陵分局司法鉴定中心
2. Xiling Substation Judicial Authentication Center of Public Security Bureau of Yichang
临床报道,某些化疗药物(如长春新碱、紫杉 醇类、铂类等)在抗肿瘤同时可引起患者痛觉过 敏,导致神经病理性疼痛,简称化疗痛[1]。近年来, 有研究发现在一些疼痛模型中作为细胞间信号传递 分子的细胞因子不仅参与了外周痛觉信息的传递和 调制,而且还可能在脊髓中枢参与对痛觉信息的调 制[2, 3]。在长春新碱致神经病理性疼痛模型中,前 炎性细胞因子IL-1β和TNFα的表达增加,提示其在 化疗痛的产生与维持中发挥作用[4]。有研究表明, 传统中药天麻的主要有效成分天麻素(gastrodin, Gas),有镇痛、镇静及神经保护作用[5],但其对化 疗痛的防治作用及其机制未见报道。本文主要研 究天麻素对长春新碱诱导大鼠化疗痛模型的治疗作用及其对脊髓IL-1β和TNFα表达的影响,探讨其 在脊髓水平中的作用机制。
1 材料和方法 1.1 实验动物和试剂SPF级SD雄性大鼠,200~260 g,由华中 科技大学实验动物中心提供(生产许可证号: SCXK(鄂)2010-0009);长春新碱(购自浙江海正 药业股份有限公司,批号:H20042326)用0.9% 氯化钠溶液配制成0.0125%浓度;天麻素(购自 广东邦民制药厂有限公司,批号:101004)用 0.9%氯化钠溶液分别配制成0.6%、1.2%、2.4%三 种不同的浓度;ELISA试剂盒(购自武汉博士德 生物工程有限公司);电子Von Frey测痛仪为意 大利瑞沃德公司出品;PL-200热辐射仪(购自成 都泰盟科技有限公司);全波长酶标仪(美国, TYPE1500-458)。
1.2 方法 1.2.1 分组SD大鼠按随机区组法分为5组,每组 6只,分别为:对照组、模型组、天麻素小、中、 大剂量组(30、60、120 mg/kg)。测机械痛阈和 热痛耐受时间。以第1次注射长春新碱当天为第1 天,除对照组用0.9%氯化钠溶液对照外,其他四 组大鼠隔日上午均腹腔注射长春新碱125 μg/kg, 共4次,建立化疗痛模型,模型成功建立后,即于 第9天开始,继续腹腔注射长春新碱,给药方案和 剂量同上,同日下午3个天麻素组分别腹腔注射不 同剂量的天麻素,对照组和模型组同步注射0.9% 氯化钠溶液作为对照(0.5 ml/100 g),于使用天 麻素1周后测定一次机械刺激、热刺激痛阈值。
1.2.2 机械痛阈检测记录方法[6]采用电子Von Frey 测痛仪测定大鼠对机械刺激的反应,分别于给药前 和给药后第8天、第16天测定大鼠的机械痛阈值。 用细针接触刺激大鼠的后趾足底,每次刺激间隔15 min,左右足各五次,记录大鼠出现撤足反应时的力 度。以大鼠撤足的力度反映大鼠机械刺激痛阈值。
1.2.3 热刺激痛阈值检测方法用热辐射法进行 热痛阈值的测定,测定时间同上。环境保持安静, 室温恒定于(22±1)℃ ,将大鼠放在玻璃板上,用 有机玻璃观察框将其罩住,待其适应环境20 min 后,应用热痛觉测试仪测试热痛阈。设定刺激强 度为35% 的光强度刺激,聚光光源从下方直接照射 左、右侧后爪足底,记录由照射到大鼠缩脚的时间 作为热痛阈值,单位为s,重复测定三次,每次间 隔15 min,单次光照射时间不超过20 s, 以免造成热辐射损伤。以3次测定结果的平均值作为大鼠热 痛阈值。
1.2.4 IL-1β和TNFα的测定IL-1β和TNFα的测定 于末次治疗第2天, 大鼠用20%乌拉坦深麻醉下断头处死。取出脊髓 腰膨大处,加入预冷的0.9%氯化钠溶液,用匀浆 器按1∶9(W/V)的比例制成10%的组织匀浆,于 4℃,3 500 r/min 离心10 min,提取上清液于-20℃ 冻存待测。细胞因子IL-1β和TNFα的测定采用 ELISA法,严格按照试剂盒要求操作。
1.3 统计学方法采用 SPSS13.0统计软件包进行统计分析,按照随 机分组的方差分析和两两比较对数据进行统计处理, 计量资料以 x±s 表示,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 机械痛阈的变化给药前5组大鼠的基础痛阈差异无统计学意 义 (P>0.05)。注射长春新碱7天后,在机械力刺 激下,各组与对照组比较,机械痛阈值明显降低 (P<0.01),表明长春新碱诱导的大鼠机械痛觉过敏 模型成功建立;随后腹腔注射天麻素7天后,天麻 素小、中、大剂量组与模型组比较机械痛阈值显 著升高(P<0.01),见表1 ,提示天麻素对机械痛 有缓解作用。
给药前各组大鼠的热痛阈值差异无统计学意 义 (P>0.05)。腹腔注射长春新碱7天后,各组与 0.9%氯化钠溶液对照组比较热痛阈值明显降低, 且差异有统计学意义(P<0.01),表明长春新碱诱导 的大鼠热痛觉过敏模型建立成功;用天麻素腹腔 注射治疗7天后,天麻素各剂量组与模型组比较热 痛阈值显著提高(P<0.05),见表2 ,提示天麻素 能提高化疗痛大鼠的热痛阈值。
与对照组比较,模型组脊髓IL-1β和TNFα的表达增加(P<0.01);与模型组比较,3个天麻素治疗组 脊髓IL-1β和TNFα的表达减少(P<0.01),见表 3 。
目前,关于化疗药物致神经病理性疼痛的机 制尚存在争议,主要有以下几种可能的机制:化 疗药物可引起表皮内神经纤维减少和朗格汉斯细 胞活化[7];导致细胞Ca2+平衡的调节异常[8];化疗 药物致外周神经损伤后,兴奋性氨基酸在脊髓背 角释放增多,进而引起脊髓背角神经元突触后膜 上NMDA受体活化,钙离子内流增加,反馈性的 使NMDA受体功能上调放大疼痛刺激[9];脊髓胶质 细胞(主要是星型胶质细胞和小胶质细胞)在神 经病理性疼痛的产生和维持中起重要作用[10]。近 年来,研究表明,炎性细胞因子IL-1β和TNFα与神 经病理性疼痛关系密切,其可能机制涉及: (1) 激活炎症细胞,加重炎性反应;(2)促进兴奋性 氨基酸、P物质、缓激肽、一氧化氮、氧自由基等 的释放,敏化脊髓背角神经元等[11]。
本实验采用长春新碱建立化疗痛大鼠模型, 观察天麻素对化疗痛大鼠模型脊髓IL-1β和TNFα表 达变化的影响。通过行为学结果发现,隔日腹腔 注射长春新碱4次后,可以制作稳定的大鼠化疗痛 模型,在继续使用长春新碱的同时,加用天麻素 治疗,连续给药7天后,化疗痛大鼠机械痛阈值明 显升高,热痛阈值也明显提高。提示天麻素可抑制长春新碱诱导的大鼠化疗痛反应。
双抗体夹心ELISA法结果显示,使用天麻素治 疗1周后,模型组脊髓IL-1β和TNFα含量上升,而天 麻素治疗后,各组脊髓IL-1β和TNFα含量明显少于 模型组,说明天麻素可抑制化疗痛大鼠脊髓IL-1β和 TNFα的表达。由此可见,天麻素减轻大鼠化疗痛反 应可能与抑制大鼠脊髓IL-1β和TNFα表达有关。
有研究报道[12, 13, 14],脊髓中的促炎细胞因子IL- 1β、IL-6、TNFα等通过与特异性受体结合激活胶质 细胞和神经元,可诱发疼痛产生;另有研究报道[4], 胶质细胞参与了长春新碱致神经病理性疼痛的产 生。长春新碱可能通过活化脊髓胶质细胞,促使其 释放炎性因子IL-1β和TNFα,引起脊髓中枢敏化, 导致痛觉过敏或超敏反应,诱发化疗痛。天麻素可 减少其炎性因子释放,抑制脊髓中枢敏化反应,从 而提高模型组大鼠的痛阈值,减轻大鼠化疗痛反 应。由此推测,天麻素可能是通过抑制胶质细胞的 活化,减少炎性因子的释放而发挥治疗作用。
目前,有研究证实[15, 16],天麻素对缺血再灌注 损伤的脑细胞、星型胶质细胞以及对谷氨酸致培 养皮层神经细胞损伤均有保护作用。所以,天麻 素减轻化疗痛的作用机制也可能还与其他因素有 关,如可能通过增加谷氨酸转运体的作用、减少 兴奋性氨基酸在脊髓背角的释放以及调节Ca2+的平 衡等有关。这些将有待进一步研究证实。
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