各种神经痛造模方法.doc

神经病理性疼痛动物模型

对神经病理性疼痛发病机制的研究大多来源于动物模型；尽管模型还存在不少缺点，但是它为理解和探索人类神经病理性疼痛的发病机制提供了有用的工具。动物模型的缺点是动物无法语言交流，对动物的疼痛测量多基于主观行为反应，比如测量痛敏和异常痛敏。
最常用的动物模型包括坐骨神经慢性压迫模型（The chronic constriction injury of the sciatic nerve，CCI）（.Bennet G J,1988）、坐骨神经部分损伤模型（The partial sciatic nerve injury model,PNL）（Seltzer Z1990; Malmber,A.B.,1998）、脊神经选择结扎模型（The spinal nerve ligation model , SNL）（Kim SH,1992），坐骨神经轴索切断模型（Wall,P.D.，1979）、背跟节慢性压迫模型（Hu SH,1998；Song XJ,1999）、和坐骨神经分支选择损伤模型（Decosterd I and Woolf CJ,2000）。通过测量神经损伤侧肢体脚爪皮肤的感觉阈值即主要通过测评对热、机械刺激痛敏（hyperalgesia）和冷、触异常痛敏(allodynia)来确定模型是否成功。下面分别叙述。
坐骨神经轴索切断模型（The sciatic nerve axotomy model）由Wall等人于20世纪70年代首先介绍的神经病理性疼痛模型；具体方法是在麻醉下暴露坐骨神经，其后用丝线结扎神经干，将结扎部位切断，近端植入一端封闭的医用聚乙烯管内，保留的断端可以在9-40天后形成神经瘤，亦称为神经瘤模型（The neuroma model）（Wall,P.D.，1979）。模型行为学主要是受伤肢体残废，在手术几天后动物开始自噬或咬掉其受伤侧肢体和足趾（autotomy或self-mutilation）。对动物自噬伤残肢体现象是由于痛敏或异常痛敏，还是因为局部失去知觉而被当作异物咬掉，一直存在争议，目前的研究显示自噬伤残肢体现象不是由于疼痛,而是因为后肢缺乏运动和感觉神经支配（Kauppila T,1998）。
坐骨神经慢性压迫模型（The chronic constriction injury of the sciatic nerve，CCI）为了克服上述模型的缺陷，Bennett等开发出CCI模型，此模型与临床神经病理性疼痛特征有相似之处，得到疼痛学界的广泛应用（Bennett和Xie，1988）。方法是暴露出坐骨神经干，用4-0铬制肠线环绕神经干分别做4个轻度结扎环，间距1mm，结扎强度以引起小腿肌肉轻度颤动反应为宜。术后5-7天开始出现痛反应，10-14天达高峰，持续2个月后痛反应表现消失，代之以感觉迟钝，但无伤肢自噬现象。具体包括：a 自发痛，自发抬起损伤肢体，时而舔足、咬足或甩足；b 热痛敏，动物损伤足PWTL显著降低（约30%），提示有热痛敏；c 用von Frey（0.4-2.0g）和冷刺激(10℃)检测，损伤足对机械和冷刺激反应次数显著增多，提示有机械痛敏、异常痛敏和冷痛敏。CCI模型大约在术后2周神经损伤区域远端的有髓鞘纤维几乎全部脱髓鞘，但无髓鞘纤维完整。损伤区域近端神经纤维正常，无显著DRG细胞死亡证据。
坐骨神经部分损伤模型（The partial sciatic nerve injury model） 为了模拟外周神经损伤后的烧灼痛（ causalgiform pain ，Seltzer 等介绍了一种与CCI模型相似的神经病理痛模型。方法是用丝线紧紧结扎坐骨神经干1/3或1/2，因为是结扎部分坐骨神经，故叫坐骨神经部分损伤模型。该模型也有抬足、舔足等自发痛行为表现，但无自噬伤肢行为，动物损伤肢体有对辐射热刺激和CO2激光照射敏感的热痛敏、对von frey纤维刺激敏感的异常机械痛敏。与CCI模型不同的是，该模型在手术后出现痛相关行为的时间比较早，一般在几个小时之后，持续几个月（Seltzer,Z.，1990）。
脊神经选择结扎模型（The spinal nerve ligation model 或chung’smodel）虽然Bennett-Xie和Seltzer模型具有临床病理痛的特点，但是还存在一些缺陷，比如：a 损伤神经的数目和类型难以控制，如Bennett-Xie模型结扎的强度和Seltzer模型中损伤神经的具体部位因人而异，常造成动物个体差异大，模型成功检出率较低b 因损伤部位在坐骨神经，难以模拟所有临床神经损伤性痛。故Chung等开发出了脊神经选择结扎模型。方法在大鼠L4-S1水平切取一侧椎旁肌肉，切除L6脊椎横突，分离l4-l6脊神经，用3-0医用丝线分别紧紧结扎L5和L6脊神经，或仅结扎L5脊神经。术后动物出现步态异常，但手术侧后肢除了轻度外翻、足趾紧收外，无其他畸形改变。术侧后肢足底对0.86和19.05g两个强度的von frey 纤维刺激敏感性均增加，机械痛敏和异常痛敏出现于手术后12-20h，持续10周左右；热痛敏也可在手术后1天出现，手术后3天最显著，而后持续5周左右恢复术前水平。该模型的优点是：结扎部位和结扎强度变异小，动物个体差异仅来自于动物生物学变异，尽可能排除了实验误差；脊髓损伤和非损伤节段完全分开，有利于对比研究损伤和非损伤脊髓节段的初级传入是否或如何参与疼痛的发生和持续慢性化机制（Kim ,S.H.,1992）。
背跟节慢性压迫模型（The chronic compression of dorsal root gangalion model,CCD）上面四种均属于外周神经干损伤痛模型，但在临床上更为常见的是慢性腰腿痛，如腰椎间盘突出等引起椎管或椎间孔狭窄造成的神经跟性痛（radicular pain）。Hu和Song等通过将一根细钢柱植入大鼠一侧腰椎间孔，模拟椎间孔狭窄，建立了背跟节慢性压迫模型。术后第二天开始出现痛行为表现：术后2周自发痛显著，主要偏爱受损伤肢体，经常有抬足舔足活动等，无伤侧肢体自噬现象；辐射热照射法检测，受伤侧后肢足底出现热痛敏，持续30天左右；von frey纤维刺激检测，受伤侧后肢足底出现机械痛敏，持续一个月左右（Hu SH,1998；Song XJ,1999）。该模型与前四种模型的区别是：CCD模型保留了外周初级神经传入和传出功能；其DRG神经原胞体直接持续压迫和继发炎症的刺激。上述两个特点与临床跟性痛的情况相似。
坐骨神经分支选择损伤模型（spared nerve injury）Woolf等建立模型，方法是将一侧坐骨神经干的胫神经和腓总神经分支切断，保留腓肠神经分支。检测发现：后肢足底和足背外侧缘腓肠神经的支配野出现显著的机械异常痛敏，术后24h开始出现，14天达高峰，持续7-8月；此外后肢足底内侧缘隐神经支配野也出现机械异常痛敏，但较腓肠神经支配野弱；腓肠神经支配区热痛阈无变化，但是热刺激引起抬足的维持时间延长；用丙酮酸冷刺激也可引起抬足的维持时间延长。该模型的显著特点是具有显著异常机械痛敏，但是无热痛阈变化（Decosterd I and Woolf CJ,2000）。
另外通过注射细胞毒药物比如四氧嘧啶和链脲霉素（STZ）建立的糖尿病神经病理性模型，常用的方法是采用静脉或腹膜注射STZ。神经病理性疼痛的STZ模型坐骨神经存在功能、生物化学和结构异常，这一点和人类糖尿病病变相似（Sima AAF,1999）。在糖尿病大鼠模型上观察到神经病理性疼痛症状比如异常痛敏和机械、温度痛敏（Courteix C,1993; Kamei J.,1991; Rashid M ,2002）。还有多种动物模型，模拟其他类型神经病理性疼痛。比如化疗药物引起的毒性神经病变 ，通过静脉注射长春新碱模拟出了这种疼痛模型（Aley K O,1996）；感染小鼠单纯带状疱疹病毒开发出了急性疱疹和带状疱疹后神经痛模型（Takasaki I.,2000）。
上述多种神经损伤模型在许多方面不相同，提示其发病机制也不相同。这些模型的多样性发生机制可能反映了临床不同神经病理性痛的表现多样性，通过对各自模型机制的深入探讨，可能会有助于提出针对临床各种神经病理性痛的有效治疗方案和策略。