強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)誘導(dǎo)脊髓痛敏神經(jīng)元可塑性機(jī)制——星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能研究.pdf

1、星形膠質(zhì)細(xì)胞(astrocyte)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最主要的膠質(zhì)細(xì)胞。以往的觀點(diǎn)認(rèn)為它對(duì)神經(jīng)元主要起代謝和結(jié)構(gòu)支持的作用，但近期的研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以主動(dòng)地參與突觸間信息的傳遞，并被認(rèn)為是除突觸前成份、突觸后成份的突觸結(jié)構(gòu)的第三個(gè)組份。 星形膠質(zhì)細(xì)胞不但能通過釋放膠質(zhì)源性神經(jīng)遞質(zhì)和生物活性物質(zhì)直接影響突觸傳遞，而且還能通過其它方式，如通過攝取谷氨酸，間接調(diào)控突觸傳遞。星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體承擔(dān)著細(xì)胞外大多數(shù)谷氨酸的攝取。抑

2、制谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體不但可以影響突觸傳遞，甚至還可以影響突觸可塑性。 星形膠質(zhì)細(xì)胞參與脊髓傷害性信息的處理。 誘發(fā)神經(jīng)病理痛的多種處理能夠激活脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞，抑制神經(jīng)病理痛的藥物亦可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活。星形膠質(zhì)細(xì)胞激活本身足以導(dǎo)致痛覺過敏，而干擾膠質(zhì)細(xì)胞包括星形膠質(zhì)細(xì)胞功能的藥物亦能有效抑制痛覺過敏。此外，很多研究提示：星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活可能參與神經(jīng)病理痛的維持。 以往的研究表明，強(qiáng)直電刺激大鼠坐骨神經(jīng)

3、、傷害性自然刺激外周組織或神經(jīng)損傷均可在脊髓背角誘發(fā)C反應(yīng)場(chǎng)電位的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)，此LTP反映了脊髓痛敏神經(jīng)元的可塑性變化，可能涉及痛覺敏化的中樞機(jī)制。我們課題組以往的研究顯示，在坐骨神經(jīng)施加與誘發(fā)脊髓LTP相同的刺激，可引起大鼠長(zhǎng)時(shí)程的痛行為反應(yīng)。在脊髓給予干擾膠質(zhì)細(xì)胞功能的藥物可阻斷強(qiáng)直刺激誘發(fā)的脊髓背角C反應(yīng)場(chǎng)電位的LTP，并減弱強(qiáng)直刺激誘發(fā)的動(dòng)物長(zhǎng)時(shí)程的觸誘發(fā)痛，以及施加谷氨酸可模擬干擾膠質(zhì)細(xì)胞功能的效應(yīng)。這些資料提示，膠

4、質(zhì)細(xì)胞在強(qiáng)直刺激所引起的脊髓LTP與行為敏化過程中的重要作用。進(jìn)一步需要回答的問題是，強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)后星形膠質(zhì)細(xì)胞是否被激活?其與強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)所誘發(fā)的行為學(xué)反應(yīng)有否相關(guān)性?星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體參與脊髓LTP的形成嗎? 本研究旨在探討星形膠質(zhì)細(xì)胞在強(qiáng)直刺激大鼠坐骨神經(jīng)誘導(dǎo)脊髓痛敏神經(jīng)元可塑性變化中的作用，主要結(jié)果如下： 1.強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)激活星形膠質(zhì)細(xì)胞與坐骨神經(jīng)的病理改變 強(qiáng)直刺激單側(cè)坐骨神經(jīng)后

5、，大鼠雙側(cè)后肢產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)程的機(jī)械性觸誘發(fā)痛。在強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)后4天和35天，同側(cè)脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(GFAP)染色密度皆有增強(qiáng)，表明星形膠質(zhì)細(xì)胞被激活。坐骨神經(jīng)亦出現(xiàn)神經(jīng)變性改變，4天時(shí)僅觀察到有髓纖維的改變，35天時(shí)除有髓纖維改變外，無髓纖維亦出現(xiàn)改變。星形膠質(zhì)細(xì)胞的活性改變及坐骨神經(jīng)的病理變化與強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)后的行為學(xué)反應(yīng)在時(shí)程上存在一致性，提示：星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活與損傷神經(jīng)的自發(fā)活動(dòng)皆可能影響脊髓痛敏神經(jīng)元的

6、可塑性，從而對(duì)強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)后痛覺敏化過程的維持起重要作用。 2．谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體．1(GLT-1)特異性抑制劑dihydrokainate(DHK)阻斷脊髓LTP的形成 強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)可以在脊髓背角誘發(fā)C反應(yīng)場(chǎng)電位的LTP。當(dāng)脊髓鞘內(nèi)給予GLT-1選擇性抑制劑DHK時(shí)，可有效抑制(0．1mM)或者完全阻止(3．0mM)LTP的誘導(dǎo)。DHK的這種作用很可能與其抑制谷氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致細(xì)胞外谷氨酸的增加有關(guān)。為驗(yàn)證此假設(shè)

7、，當(dāng)外源性給予谷氨酸(45mM)時(shí)，谷氨酸亦能有效抑制脊髓LTP的誘導(dǎo)。考慮到GLT-1在脊髓主要存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞，因此有理由推測(cè)：星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)體GLT-1參與強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)引起的C反應(yīng)場(chǎng)電位LTP的誘導(dǎo)。 3．DHK對(duì)強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)誘發(fā)的脊髓背角Fos表達(dá)的抑制 強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)在同側(cè)脊髓背角觀察到明顯的los表達(dá)，且主要集中在背角淺層(I．II)，深層亦有相當(dāng)數(shù)量的散在分布。當(dāng)鞘內(nèi)給予DHK(3．0mM

8、)時(shí)，可顯著抑制強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)誘發(fā)的背角淺層和深層Fos的表達(dá)。 為進(jìn)一步驗(yàn)證我們以前的結(jié)果，即膠質(zhì)細(xì)胞功能抑制劑FC能夠阻斷由強(qiáng)直刺激坐骨神經(jīng)引起的脊髓背角c反應(yīng)的LTP，本實(shí)驗(yàn)觀察了FC對(duì)強(qiáng)直刺激誘發(fā)的脊髓Fos表達(dá)的作用。當(dāng)鞘內(nèi)給予FC(1nmol，10μl)時(shí)，明顯抑制脊髓背角的Fos表達(dá)。 Fos與NeuN件中經(jīng)元標(biāo)記物)及GFAP的雙標(biāo)實(shí)驗(yàn)顯示，F(xiàn)os主要表達(dá)于神經(jīng)元，星形膠質(zhì)細(xì)胞未見Fos表達(dá)。這些資

9、料表明，DHK或者FC對(duì)Fos表達(dá)的作用不可能通過抑制膠質(zhì)細(xì)胞的Fos表達(dá)實(shí)現(xiàn)。 另外，考慮到DHK能導(dǎo)致細(xì)胞外谷氨酸的蓄積，從而產(chǎn)生谷氨酸的興奮毒性，引起神經(jīng)元損傷或者死亡，為檢驗(yàn)此因素是否涉及DHK在脊髓的作用，我們進(jìn)行了DNA片段檢測(cè)。結(jié)果表明，與相應(yīng)的生理鹽水組相比，在DHK結(jié)合強(qiáng)直刺激組，未發(fā)現(xiàn)有顯著凋亡的細(xì)胞。 以上結(jié)果表明：坐骨神經(jīng)強(qiáng)直刺激后，脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活和損傷神經(jīng)的自發(fā)活動(dòng)有助于機(jī)械性痛