大鼠颈7脊神经压迫后早期痛阈改变与神经损伤程度的联系.docx

1、大鼠颈7脊神经压迫后早期痛阈改变与神经损伤程度的联系大鼠颈7脊神经压迫后早期痛阈改变与神经损伤程度的联系湖南长沙中南大学湘雅医院麻醉科 410008黄长盛 郭曲练 王锷摘要 目的 观察大鼠颈7脊神经压迫后早期痛阈改变与神经损伤程度的联系。 方法 雄性SD大鼠32只，随机分为4组（每组n8）：正常组，假手术组，60g压迫组和180g压迫组。正常组不作任何处理，作为对照，假手术组模型制作过程和其它两个模型组相同，但不做神经压迫，60g压迫组和180g压迫组分别用60g或180g微血管夹压迫大鼠右侧C7脊神经15min，制作神经急性压迫损伤模型。于术前2d和术后1、3、5、7d测右侧前足机械性痛阈和

2、热痛阈，术后7d处死大鼠取右侧C7脊神经，HE染色病理分级和扫描电镜观察，比较各组痛阈改变以及神经损伤程度的变化。 结果 与术前相比较，正常组和假手术组术后机械性痛阈和热痛阈无明显变化（P0.05）；与术前以及正常组和假手术组相比，60g压迫组术后1d7d机械性痛阈和热痛阈明显降低（P0.05），术后3d-7d明显升高（P0.05）。正常组和假手术组均未出现神经损伤病理变化，而60g压迫组和180g压迫组出现不同程度的神经损伤，损伤病理分级180g压迫组高于60g压迫组（P0.05）。 结论 60g或180g微血管夹压迫大鼠C7脊神经后大鼠痛阈降低或升高，其机制可能与不同的压力导致不同的神经损

3、伤程度有关。关键词 急性神经压迫；痛阈；病理分级在导致神经损伤的各种病因中，除了慢性压迫外，外伤、骨折以及手术操作等引起的急性压迫损伤也很常见。急性神经压迫损伤起病急，进展快并常导致不可逆的临床后果，及早诊断和治疗对预后有重要意义。本研究拟通过一种大鼠颈7（C7）脊神经压迫模型，为神经急性压迫损伤后早期疼痛行为学变化和神经损伤程度之间寻找联系材料和方法主要设备 60g和180g微血管夹（德国），手术放大镜（天津光学仪器厂），电子机械性痛敏仪（IITC,美国），热辐射仪（UGO BASILE， 意大利），显微镜（Leica， 德国），扫描电镜（Hitachi, 日本）。实验动物及分组 32只雄性

4、清洁级SD大鼠，体重250300，随机分为4组：正常组（n=8），假手术组（n=8），60g压迫组（n=8）和180g压迫组（n=8）。正常组不作任何处理，作为对照，假手术组模型制作过程和其它两个模型组相同，但不做神经压迫，60g压迫组和180g压迫组分别用60g或180g微血管夹压迫右侧C7脊神经15min，制作神经压迫损伤模型。C7脊神经压迫模型制作 大鼠用10水合氯醛腹腔注射麻醉（350mg/kg）,常规备皮、消毒、铺巾,以T2棘突为标记,以C7为中心,沿棘突纵行切开皮肤及皮下组织,切口约为1.5cm,用骨科剥离子钝性分离棘突右侧的肌肉,暴露棘突及右侧椎板,在手术放大镜下，用显微手术剪行

5、右侧C6、C7椎板，C6/C7椎间关节和部分横突板切除术，打开C6/C7椎间孔，用60g或180g微血管夹在背根神经节外椎间孔处压迫脊神经15min。取出血管夹后缝合伤口，肌注青霉素钠4万单位/只，2次/天，连续4天。痛阈测定 分别在术前2d和手术后1，3，5和7d对所有大鼠的右侧前足进行机械性痛阈1和热痛阈2检测。术前测量值作为基础阈值。机械性痛阈检测: 将大鼠放在底部为金属网的玻璃箱内，用测量探针直接刺激大鼠足底,记录大鼠足收缩时的最大压力阈值，两侧前足底均进行实验，每次间隔3分钟，共测三次，取平均值。热痛阈检测: 将大鼠放在玻璃板上，热辐射刺激前足底，红外线感受器自动记录大鼠前足收缩时的

6、潜伏期，两侧前足底均进行实验，每侧3次，每次间隔5分钟，取平均值。HE染色标本制作及结果分析 术后7d，在痛阈测定完毕后，正常组和假手术组各分别随机选取4只大鼠，60g压迫组和180g压迫组各分别随机选取6只大鼠，按常规方法灌注固定后，以压迫区为中心，取约5mm长的神经段进行观察。标本石蜡包埋后，连续冠状切片，按常规HE染色方法染色。在显微镜下，参照Gentili分级3标准，对切片病理分级，具体标准如下：正常(0级，)神经结构正常，髓鞘完整，轴索无变性。 轻度损伤(1级，+)雪旺细胞反应性增生，髓鞘点状脱失，神经内膜水肿，轴索无变性。 中度损伤(2级，+)雪旺细胞增殖活跃，髓鞘节段性脱失。 重

7、度损伤(3级，+)雪旺细胞胞核堆积，髓鞘大部分脱失，轴索变性、断裂。 极重度损伤(4级，+)髓鞘完全脱失，轴索变性，崩解，成纤维细胞、纤维细胞及胶原纤维增生，排列紊乱。扫描电镜标本制作及结果分析 术后7d，在痛阈测定完毕后，各组分别随机选取2只大鼠，取压迫区域的脊神经，固定包埋后，切片分析该段脊神经的轴索、髓鞘等的超微结构变化。统计学分析 所有数据均采用 SPSS 11.5统计学软件进行分析，计量资料以以均数标准差(s)表示，组间比较采用重复测量资料方差分析,组内比较用配对T检验；等级资料Mann-Whitney U检验；结果以P0.05），正常组和假手术组大鼠术后1d7d机械性痛阈和热痛阈无

8、明显改变。60g压迫组大鼠术后1d7d机械性痛阈和热痛阈明显降低，与术前以及正常组和假手术组相比有统计学差异（P0.05）。180g压迫组大鼠术后1d机械性痛阈和热痛阈的变化与术前以及正常组和假手术组相比无统计学差异，但在术后3d7d明显升高（P0.05）（表1）。HE染色 正常组和假手术组大鼠神经结构正常，神经纤维排列整齐，髓鞘轴索无变性。60g压迫组大鼠主要表现为神经压迫区及其近侧段和远侧段神经部分髓鞘脱失，雪旺细胞反应性增生（图1）。180g压迫组大鼠主要表现为神经压迫区及其近侧段和远侧段神经髓鞘大部分脱失、崩解，轴索断裂，部分纤维结缔组织增生（图2）。正常组和假手术组病理分级均为0级，

9、60g压迫组为12级，180g压迫组为34级，60g压迫组与180g压迫组的病理分级有统计学差异（P0.05）（表2）。扫描电镜 常组和假手术组大鼠神经结构正常，髓鞘形态规整，板层致密，轴索位于中央，轴浆均匀 。60g压迫组大鼠髓鞘结构变形，内层向轴索内突出，并使轴索受压变形，部分髓鞘脱失，在受损髓鞘周围可见增大的雪旺氏细胞（图1）。180g压迫组大鼠大部分髓鞘和轴索变性崩解，神经结构消失，成纤维细胞增生（图2）。讨 论 颈椎骨折、开放性损伤以及医源性操作失误等都可能导致颈神经的急性压迫损伤。本研究采用微血管夹，一过性压迫大鼠C7脊神经，制作急性颈神经压迫损伤模型，模型所使用的微血管夹可以产生

10、恒定的压力，从而维持神经损伤程度的稳定。神经压迫造成的神经损伤主要是机械性压迫的直接原发性损伤和神经血供和营养运输障碍的继发性损伤。首先，机械性压力可以导致压迫区和周围神经纤维变形，郎飞氏结移位，脱髓鞘和神经细胞变性坏死，由此导致神经传导功能障碍。有研究显示，所施加的压力越高，压力解除后神经传导功能障碍就越难于恢复。其次，神经受压后血供障碍是神经损伤的重要病理生理机制。Olmarker等4对脊神经血供障碍临界压力值研究中发现，当压力较小时，部分静脉血流停止，而当压力接近平均动脉压时，神经的动脉灌流也停止。当神经静脉回流受阻时，毛细血管通透性增加，很快就可以导致神经内水肿。除了血供受影响外，压迫

11、还可以产生“双重挤压综合症”，即压迫影响神经轴浆运输，导致神经蛋白从神经元向轴突远端的输送障碍，从而增加了远端轴突的损伤。由于直接损伤和间接损伤都与所施加的压力大小相关，因此压力越大，对神经所造成的伤害就越大。本研究中，60g微血管夹导致大鼠脊神经产生脱髓鞘、雪旺细胞增生等改变，而180g微血管夹则导致大鼠脊神经产生髓鞘、轴突变性崩解，纤维结缔组织增生等变化。病理分级也提示，60g压迫组分级为12级，而180g组分级为34级。这说明，60g或180g微血管夹压迫大鼠C7脊神经15min，对脊神经造成的损伤180g压迫组较60g压迫组要严重。神经压迫可以对感觉信号的传导产生两种不同的影响。一方面

12、，神经压迫导致神经传导功能障碍，临床表现为以痛觉减退等为代表的感觉功能障碍。而另一方面，神经损伤后可产生异位放电，促使外周和中枢敏化，导致痛觉过敏的产生。神经压迫损伤后以何种感觉改变为主，可能由以下几个因素决定。首先，是急性还是慢性神经压迫。急性和慢性神经压迫的有两个主要区别：急性压迫不会造成对神经明显的持续刺激，因此，急性压迫造成的疼痛改变没有慢性压迫那么稳定；急性压迫一开始就可能对神经造成明显损伤，而慢性压迫对神经的损伤进展缓慢，因此一开始表现为痛觉过敏，但随着损伤的加剧，最终也出现痛觉减退5,6。其次，损伤对轴突和髓鞘的影响。如果只是部分轴突或脱髓鞘变性，那么剩余的神经纤维可能对疼痛信号

13、起到放大作用7，并导致中枢对伤害性感受抑制的降低 8。如果损伤导致严重的轴突变性和继发性脱髓鞘，即轴索变性时，则可出现神经传导障碍，临床上药物注射毁损神经治疗顽固性疼痛也正是基于这一原理。再次，疼痛介质及其受体的表达变化。一方面，外周神经压迫损伤后，初级传入神经元释放的P物质，谷氨酸等疼痛介质增加，诱发痛觉过敏。而另一方面，若神经损伤严重，则可导致疼痛介质及受体的表达降低。如轴索断裂可使疼痛介质的轴浆逆行运输中断，导致痛觉减退；损伤可减少疼痛感受神经纤维的数量，如P2X3-受体阳性神经纤维减少或缺乏时可诱导痛觉减退9。综上所述，在导致神经压迫后不同感觉变化的各种原因中，神经损伤程度都起到了关键

14、作用，但是目前还没有关于这两者关系的实验动物研究。本研究中，采用60g或180g微血管夹一过性压迫大鼠C7脊神经，制作急性神经压迫模型。研究发现，60g压迫组在术后1d机械性痛阈和热痛阈即降低到了最低，并在术后7天的时间维持在稳定的水平；180g压迫组术后1d机械性痛阈和热痛阈改变不明显，但在术后3d7d则表现出明显的升高。对于神经的急性损伤，观察早期痛阈以及神经病理变化可能较观察长期改变更具意义，因此术后7d即处死大鼠，观察压迫后脊神经的病理变化，发现与痛阈降低或升高相对应的是相对较轻或相对较重的神经损伤程度。结合目前的观点，可以认为， C7脊神经压迫大鼠痛阈的降低或升高可能与不同的神经损伤

15、程度有关。这一结果可能对临床中急性神经压迫后早期通过疼痛感觉改变来对神经损伤程度进行判断提供实验依据。参 考 文 献1 G.G. Vivancos, W.A. Verri Jr, T.M. Cunha, et al. An electronic pressure-meter nociception paw test for rats. Braz. j. med. biol. Res, 2004,37(3): 391-399.2 Yeomans DC, Proudfit HK. Characterization of the foot withdrawal response to noxious

16、 radiant heat. Pain, 1994,59:8594.3 Gentili F, Hudson AR, Hunter D, et al. Nerve injection injury with local anesthetic agents: a light and electron microscopic, fluorescent microscopic, and horseradish peroxidase study. Neurosurgery, 1980,6(3):26372.4 Olmarker K, Rydevik B, Holm S, et al. Effects o

17、f experimental, graded compression on blood flow in spinal nerve roots.A vital microscopic study on the porcine cauda equina. J Orthop Res, 1989,7: 817-823.5 Bennett GJ, Xie YK. A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain, 1988;33:87107.6

18、 Jasmin L, Kohan L, Franssen M, Janni G, Goff JR. The cold plate as a test of nociceptive behaviors: description and application to the study of chronic neuropathic and inflammatory pain models. Pain, 1998, 75:367382.7 Roytta MH, Wei H, Pertovaara A. Spinal nerve ligation-induced neuropathy in the r

19、at: sensory disorders and correlation between histology of the peripheral nerves. Pain, 1999, 80:161-170.8 Pertovaara A, Kontinen VK, Kalso E. Chronic spinal nerve ligation induces changes in response characteristics of nociceptive spinal dorsal horn neurons and in their descending regulation origin

20、ating in the periaqueductal grey in the rat. Exp Neurol, 1997, 147: 42836.9 Cockayne DA, Hamilton SG, Zhu OM, et al. Urinary bladder hyporeflexia and reduced pain-related behaviour in P2X3-deficient mice. Nature, 2000, 407:1011-1015.表1 各组手术前后不同时点痛阈比较(n=8.s)指标组别术前2d术后（d）1357机械性痛阈(g)正常组22.451.7523.241

21、.8723.452.6823.441.9724.332.72假手术组23.512.0724.381.8724.421.7323.671.9224.341.6760g压迫组180g压迫组21.342.6721.521.836.381.57*23.452.75*7.171.89*30.683.68*8.162.03*31.454.54*8.461.63*32.463.87*热痛阈(s)正常组14.571.1815.121.3414.341.8315.282.1415.331.54假手术组15.381.9615.121.4414.371.8315.622.5715.331.8360g压迫组14.52

22、2.146.381.45*6.721.67*7.681.22*8.791.54*180g压迫组14.792.3316.232.42*19.452.35*18.731.63*19.241.57*与正常组相比，* P0.05 表2 术后7d各组神经损伤HE染色病理分级（n=6）大鼠编号病理分级正常组60000假手术组6000060g压迫组*02400180g压迫组*00024两组相比，* P0.05）, but the threshold of 60gf group was significant lower than the baseline（P0.05）, although on the 3r

23、d to the 7th day after surgery, the threshold was significant higher than the baseline（P0.05）. There was not any pathological sign of injury in the spinal nerve of normal group and sham group. However, there were different extents of injury in the spinal nerve of 60gf group and 180gf group, and the

24、pathological grades of injury in 180gf group were higher than in 60gf group（P0.05）. Conclusion 60gf and 180gf compression on C7 spinal nerve leaded to the rats pain threshold decrease or increase, respectively. The mechanism of it may owe to different extents of nerve injury produced by different fo

25、rces.Key words Acute nerve compression; Pain threshold; Pathological gradeExpect for chronic nerve compression, acute nerve compression is also a factor to lead to nerve injury that cant be denied. Acute nerve compression accompanies with some emergence such as trauma, bone fracture, medical source

26、fault and so on. The injury it makes to nerve usually arises and progresses rapidly, so making diagnosis and treatment as early as possible possesses the vital importance. In this study, we created a rats C7 spinal nerve compression model and tried to find the relationship between the pain threshold and the extent of nerve injury.Materials and MethodsEquipments 60g and 180g micro vessel clips (Germany), Surgery magnifying glass (Tian Jin Optics instrument p