第7讲-疼痛持续化与慢化的解剖学基础与分子机制

病理性疼痛的解剖结构和物质基础（或曰分子机制）张励才徐州医学院江苏省麻醉学重点实验室一、关于疼痛机理的认识观念1.复杂而有序2.遵循神经调控的普遍规律泛脑网络学说1.泛脑层次神经元核团功能区整脑2.泛脑关系胶质血液脑脊液神经内分泌线性反射论-等级递阶学说-泛脑网络学说一石激起千层浪，一纲举起万目张3.牵一发而动全身攻其一点（波）及其余4.着眼痛觉传导和调制涉及的基本路径与结构5.Hold住导致病理性疼痛的内在因素actualorpotentialtissuedamageSpontaneousPain,HyperalgesiaandAllodyniaSlowingdownandContinue外周敏化和中枢敏化疼痛慢化与持续化伤害性刺激二、已知与痛传导和调制相关的基本结构可见，参与因素十分复杂，揭示机制非常困难！！！三、病理性疼痛的解剖结构与物质基础（或曰分子机制）（一）病理性疼痛的外周机制）1.损伤局部致痛物质释放增加1）受损局部自身伤害性物质释放：受损细胞：K+，H+，HA，ATP，5-HT血管渗出：BK，PGs感受器：SP2）受损局部前炎症及炎症介质：TNF，IL1/6/8NGF，BDNFLTB3,COX1/2,PGs3……A.在损伤区可检测到上述物质的增多（xie,91;Kajander,92.)B.局部应用相应物质的拮抗剂，可减轻神经原性疼痛（Devor,92;Chaplan,95;Strichartz,2002）C.及时处理损伤，可减痛或消痛（Raja，2001；Bevn，2001）D.创可贴药用成分（局部止血、止痛、修复与营养）实验与临床证据：•如不及时清除，持续存在伤害性物质便成为疼痛敏化、慢化与持续化的初始条件2.伤害性感受器的持续激活（1）损伤组织的各种致痛因素热冷酸伤害性物质（包括炎性介质--）等（2）直接持续激活感受器的相应膜受体、离子通道等（4）膜去极化（或活性物质结构改变）-化学能-电能-传入冲动增加（5）伤害性（痛）信息传入频率增强A.Cf末梢感受器特有的TTX非敏感Na1.8/1.9被监测可持续开放，并产生持续自发性电冲动；（levineandReichling,2001)B.损伤区外周传入纤维末梢感受被监测到有异位放电现象；Kajander,92;xie,91)正常：神经末梢的跨膜离子通道的组成、分布和功能特性稳定，不刺激，不放电。损伤：离子通道的密度、开放特性-传入纤维兴奋模式、传导特性发生改变。不刺激，也放电，且异位放电C.局部应用Ca2+通道和Na+通道阻断剂能抑制异位电活动和自发性电活动，减轻神经原性疼痛。（Devor,92;Chaplan,95;Strichartz,2002）实验与临床证据：伤害性感受器的持续激活是疼痛敏化与持续化（慢化）的始动因素•背根节中中小神经元与痛相关Rat:大:35um（非痛）中:20-35um（快痛）小:6-20um（慢痛）3.背根节中小神经元的持续与异位放电与痛物质量变•正常情况下相互绝缘，非突触交互诱发放电能力很小（1）损伤时背根中小神经元的持续与异位放电受损局部致痛物质的持续刺激感受器激活与传入冲动的持续增加自身损伤【脱鞘、神经瘤等】绝缘作用减弱-交互诱发放电作用增强邻近静息电位神经元被诱发放电-形成反复发放的环路：Seltzer,79;Dever,90。（2）背根神经元可介导痛的物质量变1）递质（调质、神经活性物质）2）受体：络氨酸-激酶受体（作用时间数小时到数日级）-TrkAG蛋白偶联的受体（作用时间秒到分钟级）：BK2，H1，a2,PGE2,NK1,GABA,5-HT1-2,SOM,阿片肽受体，腺苷，肾上腺素，NPY等3）离子通道配体门控离子通道（作用时间毫秒级）：Glutamate(KA),GABAa,5-HT3,ATP,H+,辣椒素等电压门控离子通道（作用时间更短）冲动与异位放电的加强，可介导痛的物质量变导致背根神经元持续兴奋，成为外周敏化与持续化的基础4.传入纤维的逆向轴索反射，恶化局部组织与感受器的伤害性作用外周损伤-脊髓前结构的持续进行性自发放电增强-可致脊髓背角中间GABA能神经元介导初级传入纤维去极化，引起背根神经逆向轴索反应，冲动会逆向传至受损局部，产生两种恶化局部组织与感受器的伤害性效应：（1）促进神经源性炎性介质释放（2）加剧感受器末梢敏化，冲动进一步增强5.交感神经芽生与活性增强助推受损感觉神经元的兴奋作用（1）正常：交感纤维攀附血管，不穿入DRG神经元簇集区（2）损伤：交感纤维长芽并穿入DRG神经元簇集区证据：A。电镜：间接或直接对合，形似突触ChungK,96。Why?B.神经生长因子（NGF）,白细胞抑制因子（LIF）能诱发交感神经长芽（Thompson,98)C.损伤邻近未损伤的神经节也有长芽ChungK,96。Why?Not!D.全身或局部应用酚妥拉明，能阻断自发或去甲肾上腺素诱发的放电，并可抑制痛觉过敏（Chen,1996)（二）中枢敏化机制冲动持续和异常放电增加，使得至脊髓背角的冲动持续增加（二）疼痛持续化与慢化的中枢解剖学基础及其分子机制1.脊髓背角神经元的激活与敏化【1】伤害性刺激使背角神经元广泛兴奋伤害（特异感受型）神经元（ＩＩ）伤害与非伤害（广动力域感受型（IV-ＶＩ）非伤害性神经元活化（ＩＩＩ－ＩＶ）－持续去极化－－－产生敏感化，长时程增强效应【2】AB纤维发芽并异位连接终止于I，II层的AB纤维发芽而伸至III—IV层且与非伤害性中间神经元发生突触联系（Doubell,97)2.脊髓背角抑制性中间神经元活性减低GABA或甘氨酸抑痛性中间神经元活性减低-增强了介痛神经元的作用正常：抑制中枢端递质释放-抑制伤害性信息内传损伤：背角I~II层抑制性中间神经元形态发生改变，出现跨突触的兴奋毒性改变---“黑色”神经元---死亡（Sugimoto,90)证据：抑制黑色神经元的形成，可抑制痛觉过敏的形成（Mao,97)3.脊髓胶质细胞活性增强进一步恶化疼痛的持续化与慢化用GFAP标记星型胶质细胞,用OX-42标记小胶质细胞,在外周损伤,癌痛时脊髓背角此两种胶质细胞显著增加所以认为胶质细胞的活化可能在发生与慢化过程中发挥重要作用.4.脑干下行痛抑制系统的削弱和下行易化系统的增强ＮＥ５－ＨＴ伤害与抗伤害“双刃剑”作用5.其他更高级脑区调制作用的异常损伤引起脊髓上水平【丘脑＼边缘系统＼皮层】突触联系、递质释放发生改变：证据：（1）结扎坐骨神经：丘脑，躯体感区对机械、冷反应增加，传入纤维重新分布（Guiband,95)(2)利多卡因注射RVM和PAG能阻断结扎L5~6所引起的痛觉过敏（Pertovara,96)(3)胸髓以上切断阻断痛觉超敏和热觉过敏（Bian,98）确切机制尚待深入综上所述：疼痛持续化与慢化所及的解剖学基础主要为神经-神经的对话关系而神经病理性疼痛的诊疗及药物研发也主要基于神经系统的外周与中枢敏化的分子机制疼痛的慢化与持续化是否含有其它的途径或解剖学基础?但实际效果并不理想（三）疼痛持续化与慢化的脑-脑脊液环路的解剖学基础及其分子机制Brainandspinalcord内部的脑室系统充满着脑脊液外表浸泡在蛛网膜下隙的脑脊液Cerebrospinalfluid•Tightness•Bridgegrain•Gap（２）CBB电镜结构脑脊液与脑之间有脑脊液-脑屏障（CSF-BRAINBARRIER,CBB）•室管膜Ependyma•软膜Piamater•软膜下胶质Gliainsubpiamate（１）CBB光镜（L-M):（1）某些小分子可以通过CBB台盼蓝TrypanBlue,C34H24N6O14S4Na4：分子量:960.82荧光色素：分子量为389.4，同位素(放射性自显影物质，如H3,C14，等)：分子量更小(2)4000道尔顿的物质难于从脑脊液进入脑组织CBB能选择性地阻止某些物质进入脑组织Questions2脑脊液中的物质从哪里来？•为什么一些4000的药物\氨基酸\肽类\蛋白质,细胞或组织经脑脊液途径却仍然能发挥全身性的作用？AHypothesesBrainCSF特殊的神经结构？物质运转物质运转信息传递信息传递功能调控功能调控ADifficultyhowtoidentifyit?“豆腐”脑TheKey:SpecificityMarkerlabelCSF-CNsonly1.GotidealmarkerCB-HRPM.Wt＞４KDHardlylabelCNS能否用来脑内的触液神经结构？国内外没有先例。TheresultsisCB-HRPfromLV-3V-4V-CC-PiaWhenitwasinjectedCSFinventricularsystemofbrain.Itisaidealmarker1.NeuronsFromTheventricularwalltoparenchyma1-1.fromwallofLVtoparenchyma1-2.fromwallof3Vtoparenchyma(1)1-2.fromwallof3Vtoabloodvesselofbrainparenchyma(2)1-3.fromwallof4Vtoparenchyma1-4.fromwallofCCtoparenchymaofspinalcord•ThereareCSF-CNsinbothventriclesystemfromthewalltoparenchy.Conclusion1•Mamaldistribution,themostisin3V.2.CSFcontactingnucleus(触液核）wasfoundintheparenchyma2.TheCSFcontactingnucleus(触液核）wasfoundintheparenchymaWhenitwasinjectedCSFinventricularsystemofbrain.2-1FounditinaserialsectionwithLM2-2.FounditwithLaserconfocalscanningmicroscopy2-3.Thepolytypesynapsisbetweennocsfcnandcsfcninparenchyma2-4.RelationshipstobloodvesselsofbrainLM:ＥＭ2-5.neuronsintheCSF-CNhasanarchitecturalfeaturewhichareabsorborreleasesubcetancetoCSF任何功能都有其结构基础2-6.Thedirectevidence:axonstickintoCSF2-7.Themoredirectevidence:betweenparenchymaandCSF大海捞针ItisexistedamorphologicalbasementWhichissubstancetransfer,messagetransmitorfunctionalcontrolbetweenbrainandCSFConclusion23.Evidence:involvementslowingdownandpersistenceofpaininCSF-CN3-1.制作经典模型疼痛、应激、戒断与依赖等动物模型机械痛敏测定仪(ElectronicVonFrey;mechanicalpaw-withdrawalthreshold,MWT)热痛敏测定仪(thermalpaw-withdrawallatencytest,TWL)3-2.定量监测动物行为3-3：已确认十余种物质在触液核的变化任何功能都有其物质基础递质、受体、离子通道等免疫荧光双标法5-3.观测触液核物质表达变化神经病理性疼痛MMP9高表达发现了触液核物质变化与生命活动的某些相关性3-4.去核动物痛行为发生改变利用标记原理，附加神经毒剂，彻底毁损触液