常見的疼痛研究模型及方法
【摘要】
疼痛是機(jī)制非常復(fù)雜的神經(jīng)活動(dòng)。疼痛研究已經(jīng)成為當(dāng)前神經(jīng)科學(xué)研究的重要課題之一。由于疼痛機(jī)制的復(fù)雜性，使得在患者身上研究與疼痛有關(guān)的神經(jīng)機(jī)制成為不可能的事。因而，我們的研究需要相應(yīng)的動(dòng)物模型。本章介紹了在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究中常用的疼痛動(dòng)物模型。在概要介紹了疼痛研究的意義及其現(xiàn)狀之后，重點(diǎn)介紹了在生理痛研究和急性、慢性病理痛研究中所應(yīng)用的動(dòng)物模型。生理痛的模型即常用的動(dòng)物傷害性感受閾測(cè)定法；急性病理痛的模型則主要是各種急性炎癥模型模型；慢性病理痛的模型則包括慢性炎癥模型和慢性神經(jīng)損傷模型。
【前言】
疼痛(pain)是人們一生中經(jīng)常遇到的不愉快的感覺。它提供軀體受到威脅的警報(bào)信號(hào)，是生命不可缺少的一種特殊保護(hù)功能。另一方面，它又是各種***常見的癥狀，也是當(dāng)今困擾人類健康*嚴(yán)重的問題之一。近年來(lái)，僅在美國(guó)就有三至四千萬(wàn)人患有慢性痛。據(jù)估計(jì)，美國(guó)每年用于**慢性痛的費(fèi)用約為400~600億美元；澳大利亞每年用于**疼痛的費(fèi)用占全部醫(yī)療費(fèi)用的40%。隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步和人類生活水平的提高，烈性傳染病逐漸得到控制， 疼痛在人的身心痛苦和醫(yī)療費(fèi)用消耗上的相對(duì)地位將越來(lái)越重要。
由于難以在人體對(duì)疼痛進(jìn)行深入的機(jī)制研究，有必要建立疼痛的動(dòng)物模型。但疼痛是是包括性質(zhì)、強(qiáng)度和程度各不相同的多種感覺的復(fù)合，并往往與自主神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)反應(yīng)、心理和情緒反應(yīng)交織在一起，它既不是簡(jiǎn)單地與軀體某一部分的變化有關(guān)，也不是由神經(jīng)系統(tǒng)某個(gè)單一的傳導(dǎo)束、神經(jīng)核和神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行傳遞的，所以很難將某種客觀指標(biāo)與疼痛直接聯(lián)系起來(lái)。因而，我們只能根據(jù)模型動(dòng)物對(duì)傷害性刺激的保護(hù)反應(yīng)和保護(hù)性行為來(lái)推測(cè)它們的疼痛程度。
傷害性感受(nociception)和痛覺是兩個(gè)有密切關(guān)系但又不相同的概念。前者是指**神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)由于傷害性感受器的激活而引起的傳入信息的加工和反應(yīng)，以提供組織損傷的信息；痛覺則是指上升到感覺水平的疼痛感覺。兩者之間有時(shí)并沒有嚴(yán)格的相關(guān)性。
福爾馬林疼痛自動(dòng)測(cè)痛系統(tǒng)生理痛模型與常用的痛閾測(cè)定法
【概述】
為了能夠?qū)ν从X現(xiàn)象及其機(jī)制作深入細(xì)致的觀察，特別是在**神經(jīng)系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)水平研究痛覺機(jī)制，必須建立動(dòng)物的痛覺模型。又由于痛覺是意識(shí)水平的感覺，我們無(wú)法確定動(dòng)物是否具有痛覺，只能觀察其對(duì)傷害性刺激的行為反應(yīng)。因而在下文的描述中有時(shí)用傷害性感受閾(nociceptive threshold)取代痛閾(pain threshold)。常見的疼痛研究模型及方法
正常情況下，疼痛是機(jī)體對(duì)外界傷害性刺激的感受，它是一種報(bào)警系統(tǒng)，提示實(shí)存的或潛在的組織損傷的可能性。如果這種傷害性刺激是可以回避的，那么痛覺就是一種具有完全的積極意義的感覺形式，稱為生理痛。這種意義上的疼痛模型實(shí)際上就是對(duì)傷害性感受閾的測(cè)量。它是通過觀察動(dòng)物對(duì)傷害性溫度和機(jī)械刺激的逃避反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。
如果動(dòng)物遇到無(wú)法逃避的傷害性刺激，就會(huì)引起它的情緒反應(yīng)，發(fā)出嘶叫聲。這是需要**神經(jīng)**配合的反應(yīng)，并且不受局部運(yùn)動(dòng)功能的影響。因而，在傷害性刺激下引起的嘶叫反應(yīng)也可以作為傷害性感受閾的測(cè)量指標(biāo)。
（1）熱輻射-逃避法
這是*常見的傷害性感受閾測(cè)量方式。*常用的有熱輻射-甩尾法、熱輻射-甩頭法和熱輻射-抬足法。
以大鼠為例。先將大鼠固定在特制的塑料筒中，令其尾部暴露在外并自然下垂，待動(dòng)物安靜20分鐘后再予測(cè)定。輻射熱源可采用8.75毫米放映燈泡(電壓為18.5伏，可調(diào)節(jié))，經(jīng)透鏡聚焦后發(fā)射出直徑約4毫米的光束，照射相當(dāng)于尾部中、下三分之一交界處的皮膚(光源與尾部皮膚必須緊密相貼)；采用與光源并聯(lián)的電子計(jì)時(shí)器同步記錄照射持續(xù)時(shí)間，即當(dāng)照射開始同時(shí)啟動(dòng)秒表，當(dāng)動(dòng)物尾部出現(xiàn)明顯逃避應(yīng)時(shí)，關(guān)閉光源并同時(shí)停止計(jì)時(shí)。所測(cè)得的時(shí)間間隔即為甩尾反應(yīng)潛伏期(Tail-Flick Latency, TFL)。
一般在正式測(cè)量之前先調(diào)節(jié)電壓，使TFL值保持在4~6秒左右，然后每5分鐘測(cè)定一次，取三次測(cè)定的平均值作為基礎(chǔ)傷害性感受閾。若動(dòng)物在鎮(zhèn)痛作用下TFL延長(zhǎng)至超過15秒，則停止照射并以15秒作為甩尾潛伏期的上限，以免照射過久灼傷皮膚。
用類似的方法也可以在小鼠測(cè)定其熱輻射-甩尾反應(yīng)潛伏期。
B．熱輻射-甩頭法
一般用家兔作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。先將家兔用特制的布帶懸空吊起，令其四肢自由伸展，并蒙蔽其眼睛。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)用彎剪刀小心剪去口唇部胡須。待動(dòng)物安靜后，用上述同樣的光源照射家兔口唇，等待其明顯的逃避反應(yīng)(將頭部移開)。利用同樣的電子計(jì)時(shí)器測(cè)定此反應(yīng)的潛伏期。計(jì)算方法如上所述。注意其*長(zhǎng)照射時(shí)間不要超過10秒。
C．熱輻射-抬足法
仍以大鼠為例，將大鼠固定在特制塑料筒中，令其后肢暴露在外。待動(dòng)物安靜后，用同樣的輻射光源照射其后足掌底部；或令大鼠自由站立于玻璃板上，將輻射光源置于玻璃板下，隔玻璃照射足底。測(cè)定其逃避反應(yīng)(抬足)出現(xiàn)的潛伏期。以15秒為其*長(zhǎng)照射時(shí)間的上限。
D．冷水、熱水刺激逃避法
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可以是大鼠或小鼠。刺激部位可以選擇尾尖或后足。將動(dòng)物適當(dāng)固定后，令尾尖或后足自然下垂。待動(dòng)物安靜后，將被刺激部位浸于10°C的冷水或46°C的熱水中，記錄從開始浸入到被刺激部位逃離水面或出現(xiàn)明顯掙扎行為的時(shí)間作為傷害性感受閾。仍以15秒為*長(zhǎng)刺激時(shí)間的上限。
（2）機(jī)械刺激-逃避法
又稱為Randall-Selitto反應(yīng)。一般選用大鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。動(dòng)物置于特制塑料固定筒內(nèi)，用Randall-Selitto反應(yīng)測(cè)定儀給鼠后足跖部施加以恒定速率連續(xù)遞增的壓力。當(dāng)其后足縮回時(shí)，即停止加壓并讀出此時(shí)之壓力數(shù)值(mmHg)，以此壓力-縮腿閾(Paw-Withdrawal Threshold, PWT)作為傷害性感受閾。先測(cè)定三次PWT，每次測(cè)定間隔5min，取其平均值作為基礎(chǔ)閾值；以后測(cè)定所得結(jié)果均與它比較，并以150%作為PWT升高的上限以免損傷局部組織。
另一種方法是，每次給動(dòng)物足底施加恒定的壓力，記錄從開始加壓至動(dòng)物做出逃避反應(yīng)的時(shí)間，以此時(shí)間作為傷害性感受閾。
A．機(jī)械刺激-嘶叫法
此方法一般以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。采用的固定方法與前節(jié)相同，但給予動(dòng)物不可逃避的刺激，記錄動(dòng)物發(fā)出嘶叫時(shí)的壓力數(shù)值(當(dāng)采用連續(xù)遞增的壓力時(shí))或時(shí)間潛伏期(當(dāng)采用恒定壓力時(shí))。
B．電刺激-嘶叫法
本法同樣以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。刺激部位可以是尾部或后足。首先將動(dòng)物適當(dāng)固定，并將一對(duì)不銹鋼針刺激電極插入待測(cè)部位(兩極間距1cm)，待動(dòng)物安靜后給刺激電極通以頻率為50Hz的方波刺激，逐漸增大電流強(qiáng)度，記錄動(dòng)物開始發(fā)出嘶叫時(shí)的刺激強(qiáng)度，作為其傷害性感受閾。
【小結(jié)】
神**是臨床上常見的嚴(yán)重而難于**的疼痛性疾患。上述的幾種模型分別在一定程度是模擬了相應(yīng)的臨床疼痛疾患。但也有一些神**如皰疹后神**、三叉神**等，目前尚無(wú)法制備相應(yīng)的動(dòng)物模型進(jìn)行研究。這方面的有關(guān)模型還有待于進(jìn)一步開發(fā)。
【結(jié)語(yǔ)】
本章敘述了某些生理性和病理性疼痛動(dòng)物模型的建立方法。毫無(wú)疑問，動(dòng)物模型的建立將為相應(yīng)的疼痛性疾患的診斷和**研究提供幫助。已有的研究結(jié)果表明，不同類型的疼痛模型，其**過程有很大的差異。這表明，疼痛可能并非由簡(jiǎn)單的**機(jī)制決定；痛覺調(diào)質(zhì)以及疼痛本身可能涉及若干**機(jī)制的復(fù)雜組合。比較不同疼痛模型的**機(jī)制，可能有助于揭示疼痛的真正**本質(zhì)，從而使我們對(duì)疼痛現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和臨床療效均獲得飛躍式的提高。這樣的比較研究也可能為我們理解某些目前尚不知其病因因而無(wú)法制備相關(guān)模型的疼痛疾患，并為這些疾患的**提供幫助。
