1、神經病理性疼痛動物模型中國醫學科學院中國協和醫科大學北京協和醫院麻醉科 100730 劉國凱 黃宇光 羅愛倫 對神經病理性疼痛發病機制的研究大多來源于動物模型；盡管模型還存在不少缺點，但是它為理解和探索人類神經病理性疼痛的發病機制提供了有用的工具。動物模型的缺點是動物無法語言交流，對動物的疼痛測量多基于主觀行為反應，比如測量痛敏和異常痛敏。 最常用的動物模型包括坐骨神經慢性壓迫模型（The chronic constriction injury of the sciatic nerve，CCI）（.Bennet G J,1988）、坐骨神經部分損傷模型（The partial sciatic

2、nerve injury model,PNL）（Seltzer Z,1990; Malmber,A.B.,1998）、脊神經選擇結扎模型（The spinal nerve ligation model , SNL）（Kim SH,1992），坐骨神經軸索切斷模型（Wall,P.D.，1979）、背跟節慢性壓迫模型（Hu SH,1998；Song XJ,1999）、和坐骨神經分支選擇損傷模型（Decosterd I and Woolf CJ,2000）。通過測量神經損傷側肢體腳爪皮膚的感覺閾值即主要通過測評對熱、機械刺激痛敏（hyperalgesia）和冷、觸異常痛敏(allodynia)來確定

3、模型是否成功。下面分別敘述。坐骨神經軸索切斷模型（The sciatic nerve axotomy model）由Wall等人于20世紀70年代首先介紹的神經病理性疼痛模型；具體方法是在麻醉下暴露坐骨神經，其后用絲線結扎神經干，將結扎部位切斷，近端植入一端封閉的醫用聚乙烯管內，保留的斷端可以在9-40天后形成神經瘤，亦稱為神經瘤模型（The neuroma model）（Wall,P.D.，1979）。模型行為學主要是受傷肢體殘廢，在手術幾天后動物開始自噬或咬掉其受傷側肢體和足趾（autotomy或self-mutilation）。對動物自噬傷殘肢體現象是由于痛敏或異常痛敏，還是因為局部失去

4、知覺而被當作異物咬掉，一直存在爭議，目前的研究顯示自噬傷殘肢體現象不是由于疼痛,而是因為后肢缺乏運動和感覺神經支配（Kauppila T,1998）。坐骨神經慢性壓迫模型（The chronic constriction injury of the sciatic nerve，CCI）為了克服上述模型的缺陷，Bennett等開發出CCI模型，此模型與臨床神經病理性疼痛特征有相似之處，得到疼痛學界的廣泛應用（Bennett和Xie，1988）。方法是暴露出坐骨神經干，用4-0鉻制腸線環繞神經干分別做4個輕度結扎環，間距1mm，結扎強度以引起小腿肌肉輕度顫動反應為宜。術后5-7天開始出現痛反應，1

5、0-14天達高峰，持續2個月后痛反應表現消失，代之以感覺遲鈍，但無傷肢自噬現象。具體包括：a 自發痛，自發抬起損傷肢體，時而舔足、咬足或甩足；b 熱痛敏，動物損傷足PWTL顯著降低（約30%），提示有熱痛敏；c 用von Frey（0.4-2.0g）和冷刺激(10)檢測，損傷足對機械和冷刺激反應次數顯著增多，提示有機械痛敏、異常痛敏和冷痛敏。CCI模型大約在術后2周神經損傷區域遠端的有髓鞘纖維幾乎全部脫髓鞘，但無髓鞘纖維完整。損傷區域近端神經纖維正常，無顯著DRG細胞死亡證據。坐骨神經部分損傷模型（The partial sciatic nerve injury model） 為了模擬外周神經

6、損傷后的燒灼痛（ causalgiform pain） ，Seltzer 等介紹了一種與CCI模型相似的神經病理痛模型。方法是用絲線緊緊結扎坐骨神經干1/3或1/2，因為是結扎部分坐骨神經，故叫坐骨神經部分損傷模型。該模型也有抬足、舔足等自發痛行為表現，但無自噬傷肢行為，動物損傷肢體有對輻射熱刺激和CO2激光照射敏感的熱痛敏、對von frey纖維刺激敏感的異常機械痛敏。與CCI模型不同的是，該模型在手術后出現痛相關行為的時間比較早，一般在幾個小時之后，持續幾個月（Seltzer,Z.，1990）。脊神經選擇結扎模型（The spinal nerve ligation model 或chung

7、smodel）雖然Bennett-Xie和Seltzer模型具有臨床病理痛的特點，但是還存在一些缺陷，比如：a 損傷神經的數目和類型難以控制，如Bennett-Xie模型結扎的強度和Seltzer模型中損傷神經的具體部位因人而異，常造成動物個體差異大，模型成功檢出率較低b 因損傷部位在坐骨神經，難以模擬所有臨床神經損傷性痛。故Chung等開發出了脊神經選擇結扎模型。方法在大鼠L4-S1水平切取一側椎旁肌肉，切除L6脊椎橫突，分離l4-l6脊神經，用3-0醫用絲線分別緊緊結扎L5和L6脊神經，或僅結扎L5脊神經。術后動物出現步態異常，但手術側后肢除了輕度外翻、足趾緊收外，無其他畸形改變。術側后肢

8、足底對0.86和19.05g兩個強度的von frey 纖維刺激敏感性均增加，機械痛敏和異常痛敏出現于手術后12-20h，持續10周左右；熱痛敏也可在手術后1天出現，手術后3天最顯著，而后持續5周左右恢復術前水平。該模型的優點是：結扎部位和結扎強度變異小，動物個體差異僅來自于動物生物學變異，盡可能排除了實驗誤差；脊髓損傷和非損傷節段完全分開，有利于對比研究損傷和非損傷脊髓節段的初級傳入是否或如何參與疼痛的發生和持續慢性化機制（Kim ,S.H.,1992）。背跟節慢性壓迫模型（The chronic compression of dorsal root gangalion model,CCD）

9、上面四種均屬于外周神經干損傷痛模型，但在臨床上更為常見的是慢性腰腿痛，如腰椎間盤突出等引起椎管或椎間孔狹窄造成的神經跟性痛（radicular pain）。Hu和Song等通過將一根細鋼柱植入大鼠一側腰椎間孔，模擬椎間孔狹窄，建立了背跟節慢性壓迫模型。術后第二天開始出現痛行為表現：術后2周自發痛顯著，主要偏愛受損傷肢體，經常有抬足舔足活動等，無傷側肢體自噬現象；輻射熱照射法檢測，受傷側后肢足底出現熱痛敏，持續30天左右；von frey纖維刺激檢測，受傷側后肢足底出現機械痛敏，持續一個月左右（Hu SH,1998；Song XJ,1999）。該模型與前四種模型的區別是：CCD模型保留了外周初級

10、神經傳入和傳出功能；其DRG神經原胞體直接持續壓迫和繼發炎癥的刺激。上述兩個特點與臨床跟性痛的情況相似。坐骨神經分支選擇損傷模型（spared nerve injury）Woolf等建立模型，方法是將一側坐骨神經干的脛神經和腓總神經分支切斷，保留腓腸神經分支。檢測發現：后肢足底和足背外側緣腓腸神經的支配野出現顯著的機械異常痛敏，術后24h開始出現，14天達高峰，持續7-8月；此外后肢足底內側緣隱神經支配野也出現機械異常痛敏，但較腓腸神經支配野弱；腓腸神經支配區熱痛閾無變化，但是熱刺激引起抬足的維持時間延長；用丙酮酸冷刺激也可引起抬足的維持時間延長。該模型的顯著特點是具有顯著異常機械痛敏，但是無

11、熱痛閾變化（Decosterd I and Woolf CJ,2000）。另外通過注射細胞毒藥物比如四氧嘧啶和鏈脲霉素（STZ）建立的糖尿病神經病理性模型，常用的方法是采用靜脈或腹膜注射STZ。神經病理性疼痛的STZ模型坐骨神經存在功能、生物化學和結構異常，這一點和人類糖尿病病變相似（Sima AAF,1999）。在糖尿病大鼠模型上觀察到神經病理性疼痛癥狀比如異常痛敏和機械、溫度痛敏（Courteix C,1993; Kamei J.,1991; Rashid M ,2002）。還有多種動物模型，模擬其他類型神經病理性疼痛。比如化療藥物引起的毒性神經病變 ，通過靜脈注射長春新堿模擬出了這種疼痛模型（Ale