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新型动物模型为征服丘脑痛带来希望

  • 文/张建峰
  • 发布于 2020-02-12
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(人民网 光明网报道)中国科学院大学存济医学院博士研究生导师、中国科学院北京转化医学研究院执行院长、中国医科大学航空总医院副院长安建雄教授与美国匹兹堡大学麻醉学系John P. Williams教授合作,利用大鼠立体定向技术,将微量蛇毒因子注射至大鼠单侧丘脑腹后外侧核成功制作新型丘脑痛大鼠模型,并分别用传统抗癫痫药物普瑞巴林和神经调控技术电针进行干预,通过透射电镜观察病灶部位超微结构改变,为丘脑痛发病机制的探索提供了新思路,对临床丘脑痛的治疗具有指导意义。本工作由中国科学院大学存济医学院博士研究生张建峰等在导师安建雄教授指导下完成,相关成果于2019年12月发表于《Pain Physician》。

丘脑痛,又叫中风后中枢痛,是中枢神经系统损伤或功能障碍引起的神经病理性疼痛,由Edinger医生于1891年首次提出, 国际疼痛研究会(International Association for the Study of Pain,IASP)将丘脑痛定义为“由于中枢神经系统病变或功能障碍引起的疼痛症状”。丘脑痛大多于脑出血或梗死后发生,主要表现为单侧肢体难以忍受的疼痛、轻度瘫痪、深浅感觉障碍、共济失调、立体失认等,虽然无致死的危险,但疼痛难忍,病程缠绵,严重影响患者的生活质量。即使用当今最先进的药物(抗癫痫药),物理(经颅磁刺激)和手术(脑深部电刺激、扣带回切开术)疗法,也根本无法达到满意疗效。最新统计显示,脑卒中后丘脑痛发生率高达35%,据估计我国有近两百万丘脑痛患者,一旦患上此病,病人生不如死,而且无一例外会并发抑郁,给社会和家庭也带来沉重负担。

丘脑痛治疗难以奏效的主要原因为发病机制不清楚。探索疾病发病机制的关键是建立理想的动物模型。长期以来,曾有不少研究人员用药物注射或血管结扎等方式制作了一系列丘脑痛动物模型,并为丘脑痛神经病理学机制以及治疗手段作出了重要贡献。但由于上述模型无法全面体现丘脑痛临床特征,因此丘脑痛的治疗一直没有突破性进展。建立一种更符合临床特征的丘脑痛模型成为征服这一顽固性疼痛的重大课题。

在本工作中,研究人员利用大鼠脑立体定向技术,将微量蛇毒因子注射至大鼠单侧丘脑腹后外侧核成功建立新型丘脑痛大鼠模型,并通过一系列试验手段测试大鼠疼痛部位、程度以及肢体运动功能,同时探究了电针和普瑞巴林两种治疗手段对该模型的治疗效果,最后通过透射电镜观察大鼠脑组织超微结构的改变。结果发现,将微量蛇毒注射至大鼠单侧丘脑腹后外侧核后,大鼠除外术侧面部痛觉超敏以及对侧上肢运动功能障碍外,同时出现自发性疼痛现象;形态学显示术侧丘脑腹后外侧核神经元超微结构破坏。

研究发现,电针治疗可使大鼠疼痛反应及肢体运动功能障碍明显恢复的同时,破坏的超微结构也得以修复;但公认的治疗神经病理性疼痛的普瑞巴林对丘脑痛大鼠模型的疼痛反应、肢体运动功能以及神经元超微结构破坏均无改善作用。上述研究结论与临床丘脑痛的发病症状及相关治疗效果相似,是未来研究丘脑痛发病机制较理想的新型丘脑痛大鼠模型。同时文章作者推测,脑出血或梗死后病灶部位神经元出现结构破坏,导致神经兴奋性增加,从而引起肢体疼痛以及运动功能障碍等一系列症状。作者认为,上述假设可以通过投射选择性电生理记录、光遗传、磁性纳米颗粒等技术进行验证。我们相信利用这一新型丘脑痛模型深度探究丘脑痛发病机制,将为人类寻求更有效的丘脑痛治疗策略提供有力支持。


图:蛇毒组大鼠电镜下发现病损处神经元胞体异形性增加,线粒体及内质网、高尔基体等膜性细胞器均裂解损伤,电针治疗后上述超微结构损伤得以修复,但仍可见内质网有轻度破坏,而普瑞巴林治疗后大鼠超微结构和蛇毒组无明显差异