全 文 :书臭牡丹对神经病理性痛机械痛敏和脊髓背角谷氨酸的作用
*
邹晓琴,刘 立,黄 诚
(赣南医学院,江西 赣州 341000)
摘 要:目的:探讨臭牡丹对神经病理性痛大鼠的机械痛敏和脊髓背角谷氨酸含量的作用。方法:选择神经病理
性疼痛坐骨神经分支选择损伤(SNI)大鼠模型,实验随机分为 4 组:对照组(腹腔注射生理盐水)、假手术组(分
离坐骨神经但不剪断 +腹腔注射生理盐水)、模型组(坐骨神经剪断 +腹腔注射生理盐水)、实验组(坐骨神经剪
断 +腹腔注射臭牡丹 30 g·kg -1)。运用机械缩足反射阈值(MWT)检测机械痛敏,高效液相法测定大鼠脊髓背
角中谷氨酸的含量。结果:与模型组比较,给予臭牡丹组后第 7、10、14、21 天的机械缩足反射阈值(MWT)明显升
高(P < 0. 05,P < 0. 001) ,在第 7 天及 21 天观察到臭牡丹可显著降低大鼠脊髓背角谷氨酸的含量(P < 0. 001)。
结论:臭牡丹可减轻神经病理性痛大鼠的机械痛敏,其机制可能与抑制脊髓背角谷氨酸的表达上调有关。
关键词:臭牡丹;神经病理性痛;机械痛敏;谷氨酸
中图分类号:R285. 5 文献标志码:A 文章编号:1001 - 5779(2014)06 - 0825 - 04
Effect of Clerodendron Bungei Steud on the Mechanical Allodynia
and Glutamate in Spinal Cord in Rats with Neuropathic Pain
ZOU Xiao-Qin,LIU Li,HUANG Cheng
(Gannan Medical University,Ganzhou,Jiangxi,341000)
Abstract:Objective:To explore the effect of clerodendron bungei steud on the mechanical allodynia and glutamate con-
tents in spinal cord in rats with neuropathic pain. Methods:The model of spared nerve injury induced neuropathic pain
(SNI)was selected in this experiment. Rats were randomly divided into 4 groups:control group,sham operation group,
model group (SNI)and experimental group (clerodendron bungei steud treatment group). Mechanical withdrawal thresh-
old (MWT)was measured as the sign of Mechanical allodynia. The lumbar segment of the spinal cord was removed for
determination of glutamate contents by high efficiency liquid chromatography (HPLC). Results:Compared with control
group,the mechanical withdrawal threshold (MWT)of clerodendrum group was significantly higher (P < 0. 05,P <
0. 001)on 7th,10th,14th,and 21st days. Clerodendrum observed on the 7th day and 21-day could significantly reduce
the content of glutamic acid in Rat Spinal dorsal horn (P < 0. 001). Conclusion:Clerodendron bungei steud can relieve
the mechanical allodynia in neuropathic pain;its mechanism may be relevant to inhibit the expression of glutamate in spi-
nal dorsal horn.
Key words:Clerodendron bungei steud;neuropathic pain;mechanical allodynia;glutamate
神经病理性痛的发病机制较为复杂,有实验表
明谷氨酸和 NMDAR系统参与了神经病理性痛的形
成过程[1 - 2]。NMDAR的激活和磷酸化在神经病理
性痛的形成和维持中起着重要作用。比如,外周神
经损伤后引起谷氨酸的释放增加,激活脊髓背角神
经元上的 NMDAR,随后引起 Ca2 +内流增多和细胞
内信号分子构型的变化,致使 NMDAR磷酸化,从而
产生中枢敏化现象(痛觉过敏和痛觉超敏) ,这提示
NMDAR在神经病理性痛的发生发展过程中扮演重
要角色[3 - 4]。目前神经病理性痛的治疗手段还是以
药物(如氯胺酮等)为主,但因存在诸多不良反应,
其临床应用受到了极大限制[5]。因此,目前对尚未
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第 34 卷 第 6 期 赣 南 医 学 院 学 报 Vol. 34 NO. 6
2014 年 12 月 JOURNAL OF GANNAN MEDICAL UNIVERSITY DEC. 2014
* 基金项目:国家自然科学基金项目(编号:31160213) ,赣州市指导性科技计划项目(编号:GZ2014ZSF317)
通讯作者:黄诚,男,教授,博士,硕士生导师。研究方向:电针镇痛及慢性痛研究。E-mail:huangc6a2013@ 163. com
有合适治疗效果的神经病理性痛来说,寻求中医药
的治疗途径值得尝试。有研究表明臭牡丹(Clero-
dendrum bungei,CB)具有镇痛作用,而且证实这种
作用不能被纳络酮所阻断[6],提示可能通过非阿片
系统发挥作用,预示着臭牡丹在缓解慢性痛方面应
该有很好的应用前景。为此,本课题拟探讨臭牡丹
对神经病理性痛大鼠的机械痛敏和脊髓背角谷氨酸
含量的作用。
1 材料与方法
1. 1 药材 新鲜臭牡丹采自赣州,取适量臭牡丹加
两倍量的蒸馏水煮沸 1 h 后过滤,残渣再用蒸馏水
加热提取一次。合并两次滤液,通过旋转蒸发仪浓
缩后三倍量 95%的乙醇放置 48 h,通过旋转蒸发仪
和减压抽滤器过滤并回收滤液中的乙醇至无醇味。
分别用氯仿提取的总生物碱组分、用醋酸乙酯提取
的总黄酮组分、正丁醇提取物组分,以备实验需要。
1. 2 仪器 Tc-15 套式恒温器(海宁市新华医疗器
械厂)、旋转蒸发仪 RE-52AA(上海亚荣生化仪器
厂)、原子-Ⅱ型实验室专用超纯水机(江西亚华精密
仪器厂)、TXQ-LS-50G 立式压力蒸汽灭菌器(上海
云泰仪器仪表有限公司)、电热恒温干燥箱(湖北省
黄石市医疗器械厂)、手动匀浆机、超速低温离心
机、2390 Electro Von Frey 测痛仪(美国 Tc 公司)。
安捷伦高效液相色谱仪(美国 gilent Technologies 公
司)、紫外分光光度计、色谱柱 820000-999(美国
gilent Technologies)。
1. 3 动物分组 清洁级雄性 SD 大鼠 48 只,体质
量 180 ~ 220 g,由湖南斯莱克景达实验动物有限公
司提供。随机分为 4 组,每组 12 只。对照组(腹腔
注射生理盐水)、假手术组(分离坐骨神经但不剪断
+腹腔注射生理盐水)、模型组(坐骨神经剪断 +腹
腔注射生理盐水)、实验组(坐骨神经剪断 +腹腔注
射臭牡丹 30 g·kg -1)。各组分别于术前 1 天和术
后 1、4、7、10、14、21 天观察机械缩足反射阈值,各组
于术后 7 天和 21 天处死大鼠,通过高效液相色谱法
测定大鼠腰段脊髓中谷氨酸的含量。
1. 4 动物模型制备 动物用 1%戊巴比妥钠 35 mg
·kg -1腹腔注射麻醉,俯卧位固定于动物手术台上,
右腿消毒备皮。于大腿股骨外缘凹陷中下部切开皮
肤,钝性分离肌肉,暴露坐骨神经主干。坐骨神经干
下 1 /3 处分成腓总神经、胫前神经和腓肠神经。用
玻璃棒分离 3 根神经,并双结扎腓总神经和胫前神
经,剪断,仅保留最细、进入腓肠肌的腓肠神经,制备
成大鼠神经病理性疼痛坐骨神经分支选择损伤
(spared nerve injury,SNI)模型。术闭放回原笼,单
笼饲养。术后动物有 5 天时间恢复,出现运动功能
障碍和未出现触觉痛敏等不符合实验要求的大鼠需
剔除。
1. 5 样品处理 取低温保存的脊髓组织,称重,加
入 0. 1 mol PBS(w /V,1 ∶ 9) ,用电动玻璃匀浆器
(3 000 r·min -1)冰浴匀浆 5 min;吸取 0. 1 mL匀浆
液,加 0. 2 mL甲醇,摇匀,1 500 r·min -1、4 ℃离心
30 min去蛋白,取上清液。以上上清液置 - 70 ℃冰
箱保存备用。
1. 6 机械痛敏测定 采用 2390 Electro Von Frey 测
痛仪测定大鼠机械痛敏。将大鼠置于透明的有机玻
璃箱中,底为 1 cm × 1 cm 的铁丝网,实验前先适应
15 min。采用测痛仪由下往上垂直刺激大鼠足底光
滑皮肤,逐渐加大刺激强度,记录出现缩足反应(如
舔足、甩腿等)时的刺激强度为机械缩足反射阈值
(Mechanical Withdrawal Threshold,MWT) ,最大刺激
强度不超过 90 g,每只大鼠测定 5 次,每次间隔
10 s,取其平均值。
1. 7 高效液相色谱条件 Agilent 高效液相色谱
仪,Agilent反相色谱柱,柱温 30 ℃;流动相 A:0. 5
mL三氟乙酸 + 500 mL双蒸水,流动相 B:0. 5 mL三
氟乙酸 + 500 mL 乙胫;二元梯度洗脱: (T,B%) ,
(0,0) ,(12,30) ,(15,30) ,(16,0) ,(20,0) ,进液量
1 mL·min -1,检测时间 20 min;荧光检测器:激发波
长 330 nm,发射波长 455 nm。
1. 8 数据处理与统计分析 采用 Prism 5. 0 版软件
进行数据的统计分析和处理,实验数据以均值标准
误(mean ± SEM)表示。机械痛敏的各组时间点数
据分析采用双因素方差分析(two-way ANOVA)并继
之以 Newman-Keuls post hoc 检验;谷氨酸含量的组
间分析应用单因素分析(one-way ANOVA)。P <
0. 05认为差异有统计学意义。
2 结 果
2. 1 臭牡丹对神经病理性痛机械痛敏的缓解作用
实验结果显示(图 1) :对照组、假手术组、模型组
和治疗组在造模前机械痛阈的差异无显著性(P >
0. 05)。造模后第 1、4、7、10、14、21 天,模型组出现
机械痛阈下降(P < 0. 001)。与模型组比较,给予剂
量为 30 g·kg -1臭牡丹干预后的第 7、10、14、21 天,
机械痛阈显著上升(P < 0. 05,P < 0. 001)。
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赣 南 医 学 院 学 报 2014 年
与对照组比较***P < 0. 001;
与模型组比较 #P < 0. 05,###P < 0. 001
图 1 不同时间点各组机械痛阈的比较
2. 2 臭牡丹对神经病理性痛脊髓背角谷氨酸的影
响 运用高效液相法(HPLC)测定术后第 7 天和第
21 天两个时间点脊髓背角谷氨酸水平。结果显示:
在第 7 天,与对照组和假手术组相比,模型组的谷氨
酸显著升高(P < 0. 001) ,给予剂量为 30 g·kg -1臭
牡丹组的谷氨酸明显降低,基本恢复到正常水平
(图 2) ;同样,在第 21 天,与对照组和假手术组相
比,模型组的谷氨酸显著升高(P < 0. 001) ,给予剂
量为 30 g·kg -1臭牡丹组的谷氨酸明显降低(P <
0. 001) ,恢复到正常水平(图 3)。以上结果与我们
观察臭牡丹对大鼠神经病理性痛模型热痛敏和机械
痛敏的缓解作用相一致。
与对照组比较***P < 0. 001;与模型组比较###P < 0. 001
图 2 臭牡丹干预 7 d后各组大鼠脊髓背角谷氨酸含量的比较
与对照组比较***P < 0. 001;与模型组比较###P < 0. 001
图 3 臭牡丹干预 21 d后各组大鼠脊髓背角谷氨酸含量的比较
3 讨 论
慢性疼痛,如外周神经损伤和糖尿病神经病变
所引起的神经病理性痛,可导致长期的痛苦并严重
影响患者的生活质量[7 - 8]。据 WHO 的资料报道,
2011 年全球的神经病理性痛患者大约为 3 900 多万
人,并且呈现逐年上升趋势。可见,目前神经病理性
痛仍然是一个重要的临床问题,主要原因为神经病
理性痛的发生发展过程比较复杂,现有的药物治疗
往往效果不明显而且治疗周期长,同时有可能会产
生严重的不良反应。据报道,大约有 50%的神经病
理性痛患者治疗后能得到缓解[8],显然,神经病理
性痛的临床治疗仍然面临重大的挑战。因此,进一
步提高对神经病理性痛形成过程和发病机制的理解
和认识,无疑对寻找治疗该疾病的新药物和药物的
作用靶点将具有重要的现实意义。
神经病理性痛通常表现为外周神经损伤后诱导
的神经细胞可塑性变化,即结构和生化功能发生改
变,产生痛觉超敏,可发生在外周和中枢神经系
统[1 - 2]。中枢敏化是脊髓背角传递伤害性信息的神
经元活性和兴奋性升高所引起的,它是神经病理性
痛发生和维持的关键[2]。据文献报道[9 - 10],神经病
理性痛的发病机制与诸多受体及离子通道的变化密
切相关,涉及神经元伤害性感受器的敏化、受体激活
和磷酸化、信号分子、胞内信号通路、痛觉传导通路、
离子通道和 G 蛋白偶联受体功能改变以及炎症介
质表达变化等。有实验表明[3 - 4],谷氨酸及其受体
在神经病理性痛发生和维持中起重要作用,脊髓背
角 NMDAR的激活或磷酸化是神经损伤后诱导中枢
敏化的必需条件,并参与中枢敏化的发生和维持过
程。
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6 期 邹晓琴,等 臭牡丹对神经病理性痛机械痛敏和脊髓背角谷氨酸的作用
随着人们对神经病理性痛发病机制认识的提
高,治疗手段主要围绕产生痛敏的神经递质及其受
体和胞内信号分子靶点来展开。目前神经病理性痛
的临床治疗还是以药物为主,主要有镇痛药、抗炎药
和 NMDAR拮抗剂等[5]。大量动物实验和临床试验
证据表明[5,11],非竞争性 NMDAR 拮抗剂氯胺酮可
有效地治疗神经病理性痛,但是其会引起一系列不
良反应,比如食欲减退和致幻等;长期应用吗啡易发
生耐受和成瘾等。由于神经病理性痛治疗的周期
长,药物的不良反应较大,因此极大地限制了它们对
神经病理性痛治疗的有效性。基于此,寻求治疗神
经病理性痛效果好且不良反应小的药物尤为迫切。
有文献报道,脊髓背角 NMDAR 在参与伤害性
信息传递和突触可塑性变化中起关键作用,并且一
直以来被作为治疗神经病理性痛的重要靶点[4,12]。
为弘扬祖国传统医学,充分挖掘中医药的作用功效
及机理,寻求中医药治疗神经病理性痛的途径非常
值得尝试。沿着这一思路,我们项目组初步探讨了
臭牡丹干预神经病理性痛的作用。研究结果表明:
臭牡丹具有镇痛作用,该作用不能被纳络酮所阻断,
提示是通过非阿片受体来发挥效应的[6];臭牡丹对
神经病理性痛的热痛敏和机械痛敏有明显的缓解作
用,并可显著降低神经病理性痛大鼠脊髓中致炎细
胞因子(TNFα、IL-1β 和 IL-6)的表达水平[13 - 14]。
本课题发现给予 30 g·kg -1的臭牡丹可显著降低神
经病理性痛大鼠脊髓背角的谷氨酸含量,并且与其
缓解机械痛敏的作用相一致。进一步提示谷氨酸在
神经病理性痛的发生和发展中起关键作用,而且随
着给予臭牡丹的时间延长,谷氨酸水平将进一步下
降直至恢复到正常,也说明臭牡丹具有累加效应。
同时,我们的实验提示臭牡丹减轻神经病理性痛大
鼠的机械痛敏,其作用机制可能与抑制脊髓背角谷
氨酸的表达上调有关。
参考文献:
[1] Moalem G,Tracey DJ. Immune and inflammatory mecha-
nisms in neuropathic pain[J]. Brain Res Rev,2006,51:
240 - 264.
[2] Basbaum AI,Bautista DM,Scherrer G,et al. Cellular and
molecular mechanisms of pain[J]. Cell,2009,139:267 -
284.
[3] Yan X,Jiang E,Gao M,et al. Endogenous activation of pr-
esynaptic NMDA receptors enhances glutamate release
from the primary afferents in the spinal dorsal horn in a
rat model of neuropathic pain[J]. J Physiol,2013,591:
2001 - 2019.
[4] Ho YC,Cheng JK,Chiou LC. Hypofunction of glutamater-
gic neurotransmission in the periaqueductal gray contrib-
utes to nerve injury induced neuropathic pain[J]. J Neu-
rosci,2013,33:7825 - 7836.
[5] Attal N. Chronic neuropathic Pain:mechanisms and treat-
ment[J]. Clin J Pain,2001,16:S118 - S130.
[6] 刘建新,周俐,周青,等. 臭牡丹根正丁醇提取物镇痛
作用的研究[J].中国疼痛医学杂志,2007,13(6) :349
~ 352.
[7] Bárbara B,Garrido-Suárez,Gabino Garrido,et al. A Man-
gifera indica L. Extract could be used to treat neuropathic
pain and implication of Mangiferin[J]. Molecules,2010,
15:9035 - 9045.
[8] American Pain Foundation. Overview of American pain
surveys:2005 - 2006[J]. J Pain Palliat Care Pharmaco-
ther,2008,22:33 - 38.
[9] Larsson M,Broman J. Synaptic plasticity and pain:role of
ionotropic glutamate receptors[J]. Neuroscientist,2011,
17:256 - 273.
[10] Wang J,Liu Y,Zhou LJ,Wu Y,et al. Magnesium L-thre-
onate prevents and restores memory deficits associated
with neuropathic pain by inhibition of TNF-α[J]. Pain
Physician,2013,16:563 - 575.
[11] Aldric H,Jacqueline S. Antinociceptive effect of Riluzole
in rats with neuropathic spinal cord injury pain[J]. J
Neurotrauma,2011,28:1 - 8.
[12] Zhou HY,Chen SR,Pan HL. Targeting N-methyl-D-as-
partate receptors for treatment of neuropathic pain[J].
Expert Rev Clin Pharmacol,2011,4:379 - 388.
[13] Huang C,Zou XQ. Clerodendron bungei steud relieves
pain hypersensitivity and its possible mechanisms in rats
with neuropathic pain[J]. Acta Pharmacol Sinic,2013,
34 (Suppl) :105 - 106.
[14] 邹晓琴,欧阳娟,黄诚. 臭牡丹根提取物对神经病理
性痛镇痛作用的研究[J]. 时珍国医国药,2013,24
(1) :12 - 14.
(收稿日期:2014 - 08 - 31) (责任编辑:敖慧斌)
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赣 南 医 学 院 学 报 2014 年