唾液酸增加导致的膜表面负电荷增多可能是慢性神经痛大鼠损伤神经原异位自发放电产生的原因

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时间:2018-08-14

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1、唾液酸增加引起的膜表面负电荷增多导致了慢性神经痛大鼠异位自发放电的产生张秀琳井艳玲谢益宽中国医学科学院基础医学研究所,中国协和医科大学基础医学院生理教研室100005摘要外周神经损伤后损伤区或DRG胞体膜上离子通道、受体及感受器分子的积聚造成的膜重塑被认为是异位自发放电((ESD)产生的原因,但分子的积聚导致ESD产生的确切机制目前还不清楚。我们根据上述分子都结合有大量带负电的唾液酸及唾液酸影响钠、钾通道门控特性的研究结果提出了上述分子的增加导致的唾液酸增多造成的膜表面负电性降低是ESD产生及慢性痛发生的原因的假设。首先以细胞电泳方法发

2、现CCI(chronicconstrictioninjury)大鼠损伤神经元膜表面带负电多于未损伤神经元;其次以单纤维记录的方法证实无机及有机阳离子中和损伤区及DRG膜表面负电荷及神经氨酸酶分解掉唾液酸后,来自损伤区及DRG的ESD被抑制;最后以药物阻断DRG神经元唾液酸的合成,发现大鼠痛行为学反应减轻,实验结果充分证实了我们的假设,这为慢性神经痛的治疗提供了新的线索。关键词:慢性神经痛;钠离子通道;表面电荷;唾液酸;异位自发放电外周神经损伤后,在神经损伤区及相应的背根神经节(DRG)胞体产生大量的自发性电活动,因这些自发放电不是来源于

3、正常的末梢感受器,也不具有编码刺激性质和强度的作用被称为异位自发放电(ectopicspontaneousdischarge,ESD)。大量实验证实,ESD是神经损伤后慢性神经痛的一个基本病理生理原因[1,2],ESD传入脊髓可触发和维持中枢敏感化,慢性神经痛各种症状的产生直接由ESD造成,来自传导伤害性感受的C及Aδ纤维的ESD传入脊髓导致了自发性疼痛,来自传导非伤害性感觉的Aβ及Aδ纤维的ESD因为中枢敏感化的存在导致了痛觉过敏及痛性感觉异常。应用局部麻醉药阻断ESD或背根切断阻止ESD传入脊髓使上述慢性痛症状减轻。最近几十年虽然对

4、ESD产生机制进行了大量的研究,但目前关于ESD产生的确切细胞及分子机制还不太清楚。有一个倾向性的观点认为,神经损伤后在损伤区轴突膜及DRG胞体膜上积聚了大量的离子通道、受体及感受器分子,这些分子的积聚导致了ESD的产生[3]。Na+通道的积聚与ESD产生的相关性得到大量实验证据的证实,免疫组织化学及配体结合实验证实了Na+通道在损伤区的积聚[4],计算机模拟显示,Na+通道的积聚使动作电位产生的阈值降低,Na+通道阻断剂利多卡因、TTX等可抑制ESD。但通道、受体及感受器分子的积聚如何导致ESD的产生?目前还不清楚。离子通道、受体多数

5、是膜上的糖蛋白,含有大量糖基,以重量计算,Na+通道的15~40%为糖基,而这些糖基中40-50%是在生理PH时带负电荷的唾液酸残基,如电鳗电器官上的一个Na+通道上约含有100-200个唾液酸残基[5],其它部位的Na+、K+通道情形与此相似[6,7]。研究表明,这些带负电荷的唾液酸可影响通道的门控特性,以神经氨酸酶分解掉唾液酸或建立唾液酸合成缺陷的细胞系,Na+通道的激活和失活电位与对照相比移向去极化方向10~30mV,即在低唾液酸的情况下,要使Na+通道开放需要更大的去极化,细胞兴奋性降低[8,9]。根据以上研究背景,我们提出了一

6、个ESD产生机制及慢性痛发生的假设:损伤区轴突膜及DRG胞体膜上通道、受体及感受器分子的积聚特别是Na+通道的积聚会伴随唾液酸的增加,导致膜表面负电荷增加,膜去极化;同时Na+通道容易开放,细胞兴奋性增加,从而导致ESD产生及慢性痛发生。为验证我们的假设,我们首先以细胞电泳方法观察了CCI大鼠损伤神经元带负电是否增加,其次以单纤维记录的方法记录来自损伤区及DRG的ESD,观察无机及有机阳离子中和膜表面负电荷及神经氨酸酶分解掉唾液酸后ESD是否被抑制,最后以药物阻断DRG神经元唾液酸的合成,观察大鼠痛行为学反应是否减轻。1材料与方法1.1

7、慢性压迫性神经损伤的慢性神经痛模型(CCI)的制作选用成年Sprague-Dawley(SD)大鼠,体重180~250g,以40mg/Kg体重的戊巴比妥钠腹腔麻醉大鼠,按照CCI模型的手术程序[10],在左侧大腿中部用4-0号铬制羊肠线疏松结扎坐骨神经,共结扎四个点,每点相距1mm,逐层缝合肌肉和皮肤,术后腹腔注射青霉素预防感染。术后5~7天,大鼠出现自发性疼痛、痛觉过敏及痛性感觉异常等现象,这种感觉异常可稳定60~90天。做细胞电泳的大鼠,为保证所有DRG神经元是损伤性的,需将结扎部位上移至坐骨神经无分支处(我们称高位CCI),其它与

8、上述相同。1.2细胞电泳方法CCI术后5~14天的大鼠,戊巴比妥钠腹腔麻醉后,行腰(L)4、5椎板切除术,暴露左、右两侧L4、5DRG,并分别取出,首先置于生理盐水中洗净上面的血液,然后放入通以95%O2和

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