植入式神经电刺激系统治疗周围神经损伤的实验研究课件

上海交通大学医学院博士学位论文 行性、生物相容性及安全性等。 周围神经损伤 的治疗仍是目前临床上的挑战之一 。由于周围神经 损伤发 生机制的多样 化，使得在人类 身上进 行周围 神经损伤 机制的 研究变得十分困难，研究人员因此设计 和建立了多种模拟人类周围 神经损伤 的动 物模型，进 而可以应 用临 床研究不能采用的手段进 行 研究。本研 究选用大鼠和新西兰大白兔，利用显微外科手术技术，分 别建立了大鼠慢性坐骨 神经病理性疼痛模型、新西兰大白兔急性坐骨 神经损伤 模型以及大鼠坐骨神经切 断再吻合模型，这些模型分别模拟 了临床上慢性周围神经压 迫性损伤 、急性周 围神经切断性损伤 以及周 围 神经 切断性损伤 后修复的情况，较为 全面地反映了 常见 的周围 神 经损伤 种类。 为了获得治疗上述疾病动物模型的特异性神经电 刺激参数，我们 试图 通过 体外电刺激模型动物，筛选 合适的电刺激参数。实验 中，首 先采用低频脉冲发 射器对模型动物的手术部位进行局部电刺激，刺激 时改变频 率、脉宽、电压 等 参数，观察参数变化对动 物行为的影响， 同时记录 肌电图 ，获得以下参数：频率 50Hz、脉宽05ms、刺激间隔 时间 13s、电压 10V适用于大鼠慢性坐骨神经病 理性疼痛模型的治 疗；频率50Hz、脉宽O5ms、刺激间隔时间 14s、电压 O8V适用于 大鼠坐骨 神经离断后再吻合模型的治疗；频率50Hz、脉宽O5ms、刺 激间隔时间 13s、 电压 15V适用于新西兰大白兔急性坐骨神经损伤 模型的治疗。在此基础上，研 制微型植入式神经电刺激系统，输入获 得的刺激参数。上述结果为进 一步的动 物体内实验 打下基础。 上海交通大学医学院博士学位论文 最后在以上研究的基础上，通过三种动物模型，验证 可植入神经 电刺激系统在体内的治疗效果。实验 中，我们首先建立动物模型，模 型建立成功 以后，植入神经电 刺激系统，并设立对照组。随后，在各 时间点，分别利用行 为学、生理学、组织形态学、分子生物学等方法 评估电刺激系统的治疗效果、 生物相容性及安全性。结果显示在预设 参数的植入式电刺激系统的作用下，实验 组模型动物与对照组动 物相 比，坐骨神经的再生、功能恢复具有明显的增强。表 明植入式神经电 刺激系统可以有效缓解周围神经损伤 的症状，并可促进其恢复。 关键词：周围神经损伤 ，电刺激，动物模型，植入式，神经再生，疼痛 上海交通大学医学院博士学位论 文 E X P E R I M E N T A L S T U D Y o N T H E T R E A T M E N T o F P E R J P H E R A L N E R V E I N J U R Y B Y I M P L A N T A B L E N E U R o E L E C T R I C S T I M U L A T I o N S Y S T E M A B S T R A C T T h e rehabilitation of peripheral n e r v e injuries remains a major clinical challenge because n o n e traditional treatment methods has been proved completely satisfactoryOne o f the potential m e t h o d s for improving n e r v e regeneration a n d function restoration is electrical stimulationIt is well k n o w n that electrical stimulation p r o m o t e d the s p e e d a n d a c c u r a c y o f m o t o r o r sensory a x o n regenerationWith the d e v e l o p m e n t of functional electrical stimulation，it has been tried tO aid peripheral nerve regenerationA w e a k electric field c a n enhance neurite outgrowth in vitro a n d in vivo Several investigators h a v e reported that electrical stimulation c a n enhance peripheral n e r v e regeneration， histomorphometric and electrophysiological results show that the electrical stimulation c a n accelerate the maturity of regenerated n e r v e s Main p u r p o s e s o f the study a r e a s follows：1To establish chronic 上海交通大学医学院博士学位论文 peripheral neuropathic pain m o d e l o f S p r a g u e D a w l e y r a t s 、 a c u t e crush injury of sciatic n e r v e model of N e w Zealand rabbits a n d sciatic n e r v e regeneration model o f S p r a g u e - D a w l e y rats2Then to determine the electric parameters w i t h these three animal models to achieve optimal effect b y u s i n g in vitro electrical stimulationAfter t h a t ， w e d e s i g n e d implantable neuro-electric stimulator with the help of engineers3The neuroelectric stimulators w e r e implanted into b o d y of those three animal modelsThen evaluated the effect a n d biocompatibility of the stimulators T h e rehabilitation of peripheral n e r v e injuries remains a major clinical challenge because n o n e traditional treatment m e t h o d s has b e e n proved completely satisfactoryOne o f the potential m e t h o d s for improving n e r v e regeneration a n d function restoration is electrical stimulationAnimal m o d e l s could be u s e d to evaluate the effectiveness of the implantable neuroelectric stimulatorIn this s t u d y w e established chronic peripheral neuropathic pain m o d e l o f S p r a g u e D a w l e y r a t s 、 a c u t e c r u s h injury o f sciatic n e r v e model of N e w Zealand rabbits a n d sciatic n e r v e regeneration m o d e l of S p r a g u e D a w l e y ratsThese animal models c o u l d b e u s e d to represent the mainly peripheral nerve injuries o r peripheral neuropathies T o determine the specific electric parameters for these animal m o d e l s， w e u s e d in vitro electrical stimulation with these three animal models to achieve optimal effectAt first，we stimulated the hind limbs 上海交通大学医学院博士学位论文 with l o w frequency pulse transmitterWe changed the parameters s u c h a s frequency,pulse width a n d voltageThen o b s e r v e d related change in behavior of the animalAt the same time ，EMG w a s recordedIn result， u n d e r the frequency 50Hz，pulse width O5ms，interval 13s a n d voltage 10V w a s effect to the chronic peripheral n e u r o p a t h i c pain m o d e l o f SpragueDawley rats，the frequency 50Hz，pulse w i d t h O5ms，interval 14s a n d voltage O8V w a s effect to the sciatic n e r v e regeneration model o f Sprague-Dawley rats a n d the frequency 50Hz，pulse width 05ms， interval 13 s and voltage 15V w a s effect to the a c u t e crush injury of sciatic nerve model of N e w Zealand rabbitsAfter that，we d e s i g n e d implantable neuro-electric stimulator with the help of engineers Finally,with above animal models w e evaluated the effectiveness and biocompatibility of the implantable neuroelectric stimulatorsAfter implantation，we observed the behavior of animals a n d make electrophysiological detectionOther evaluating items included histology, m o r p h o l o g y a n d biomolecular examinationIn result，we found that the implantable neuroelectric stimulator Was suitable for implantation in animal models of S p r a g u e D a w l e y rats o r N e w Zealand rabbits，and its u s e in the study of electrical stimulation of the peripheral nerve rehabilitation w a s effective and biocompatible 上海交通大学医学院博士学位论 文 K E Y WORDS：peripheral n e r v e injury,electric stimulation，animal model， implantable ，nerve regeneration，pain 上海交通大学医学院博士学位论文 英文缩 略词 索引 缩略语英文全称中文全称 A m pAmpitude波幅 A N O V 八 A n a l y s i s of variance 方差分析 C C IChronic constriction mjl=u-y of the sciatic n e r v e慢性坐骨神经压 迫 CN“岬 C o m p l e x muscle active potential复合肌肉动作电位 C M O S C o m p l e m e n t a r y metal-oxide-semiconductor互补金氧半导体 C N S Central n L 玎 V O U S system中枢神经系统 C P UCentral processing unit中央处 理器 D B S D e e p brain stimulation 深部脑 刺激 D E P C Diethyl p y r o c a r b o n a t e二乙基焦磷酰胺 d N T P Deoxy-Ribonucleoside triphosphate三磷酸脱氧核糖核苷 E A D Early a x o n a l degeneration早期轴 突退变 E M G Eleetromyogram肌电图 F E SFunctiohal electrical stimulation功能性电刺激 LSP International association for the study of pain 国际 疼痛研究学会 M C V Motor conduction velocity运动传导 速度 M E PMotor evoked potential运动诱发电 位 M M u L VMoloney murine leukemia virus莫洛尼鼠白血病病毒 M N C VMotor n e r - v - e conduction velocity运动神经传导 速度 M R I Magnetic resonance imaging磁共振成像 M R S Magnetic r e s o n a n c e spectroscopy磁共振波谱 分析 N C VN e r v e conduction velocity 神经传导 速度 N G FN e r v e g r o w t h factor 神经 生长 因子 l l N O SNeuron nitric oxide synthase神经 型一氧化氮合酶 N P Neuropathic pain神经 病理性疼痛 P C R Polymerase chain reaction聚合酶链反应 上海交通大学医学院博士学位论 文 P I C Programmable integrated circuit集成电 路 P N S p舒phcral n e r v e stimulation外周神经 刺激 P OPer 0 5口服 P S L Partial sciatic n豇ve ligation坐骨神经部分损伤 RNAsin Recombinant ribonuclease inhibitor核糖核酸酶抑制剂 S C S Spinal cord stimulation脊髓刺激 S C V Sensory c o n d u c t i o n velocity感觉传导 速度 S E P Sensory e v o k e d potential感觉诱发电 位 SFISciatic nelve function index坐骨神经 功能指数 S N A P Sensory u c r v e action potential感觉神经动 作电位 S N C V Sensory n e r v e c o n d u c t i o n velocity感觉 神经传导 速度 S N L Sp洫al n e r v e ligation 脊神经结 扎损伤 T E N S Transcutaneous electrical neural stimulation经皮神经电 刺激 T， T e r i n die 每日三次 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究 工作所取得的 成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体己经发 表或撰写过的 作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 币 磐 j 日 期 ： 加 。 r 年 。 甥 j ， 目 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅 和借 阅。本人授权上海交通大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编 本学位论文。 保 密 口 ， 在 一 年 解 密 后 适 用 本 授 权 书 。 本学位论文属于 不 保 密 吖 (请在以上方框内打“4) 学 位 论 文 作 者 虢 谪 掳 气 指 导 教 师 虢 亭 侈 多 日 期 ： 加 3 尸 年 口 明 ， j - 日 日期：萨 尹年矿 月二7日 上海交通大学医学院博士学位论 文 第一部分植入式神经电 刺激系统的参数选择 和制作 第一章周围神经损伤动 物模型的选择 与建立 1、前言 周围神经损伤 会引起疼痛、肌力下降、肌肉萎缩等症状，影响人类健康。 国际疼痛研究 学会(IASP)将由于外周或中枢神经系统的直接损伤 或功能紊乱引 起的疼痛称为“神经病理性疼痛”(Neuropathic pain)，周围神经损伤 、压迫、感 染、自身免疫 性疾病、代谢性疾病或其他原因均能引起周围神经病理性疼痛。 由于疼痛发生的机制非常复 杂，使得在人类身上进行与疼痛有关的神经机制的 研究变得十分困难，研究人员因此设计 和 建立了多种模拟人类周围神经损伤 的 动物模型1】，进而应用临床研究不能采用的手段进行 研究。由于动物在接受伤 害性刺激时无法用语言表达主观感受，对其各种异常行为的观察及 正确分析就 成为建立动物模型的关键。 目前能够模拟人类周围神经病理性疼痛的动物模型有多种，大部分都是作 用于坐骨神经 或脊神经及其周围，只是损伤 的部位和形式不同，包括横断、松散 结扎或紧密结扎、压迫、低 温冻伤 、注射炎性物质等。 2、材料与方法 21实验动 物一般情况 实验 用16只成年SD大鼠，10只雌性，6只雄性，体重在2403209之间，由 中科院上海实 验动 物中心提供(生产许 可证号：SYXK(沪)20030033)。随机分为 两组，分别制作大鼠慢性坐 骨神经病理性疼痛模型和大鼠坐骨神经离断后再吻 合模型。 8只成年新西兰大白兔，3只雄性，5只雌性，体重在265031209之间，亦由 中科院上海实 验动 物中心提供(生产许 可证号：SYXK(沪)20030033)。分别制成 新西兰大白兔急性坐骨神经 损伤 模型。 上海交通大学医学院博士学位论 文 所有实验经 上海交通大学医学院实验动 物伦理委员会批准。 22建立实验动 物模型的手术过 程 221大鼠慢性坐骨神经病理性疼痛模型： 腹腔内注射20氯胺酮(10mlkg)对大鼠进行麻醉。 取大鼠左侧股后部纵行 切口，长15cm，仔细分离肌层，充分显露坐骨神经，在坐骨神经分叉近端5mm 处用40铬 制肠线结 扎神经，间隔lmm共4处，松紧适中，以不影响神经外膜 的血供为度，然后1-0线 逐层缝 合关闭切口。术后每天肌注青霉素8万单位，连 续3d。手术后将大鼠放入底部铺有软 木屑的塑料盒中单笼饲 养。 222大鼠坐骨神经离断后再吻合模型： 腹腔内注射20氯胺酮(10mlkg)对大鼠进行麻醉。取大鼠左侧股后部纵行 切口，长1 5cm，分离肌层，充分显露坐骨神经，于梨状肌下缘5mm处切断坐骨 神经并切除5mm，随即用11 0无损伤 尼龙缝线间 断缝合神经外膜，对齐 神经表 面的血管。缝线 留置作为标记 ，然后用 1-0缝线 逐层关闭切口。术后每天肌注青 霉素8万单位，连续 3d。手术后将大鼠放入底部铺 有软木屑的塑料盒中单笼饲 养 。 223新西兰大白兔急性坐骨神经损伤 模型： 耳缘静脉注射3戊巴比妥钠(30mgkg)麻醉。于 左侧股骨中段后外方2cm、 平行股骨做纵行切口，长4cm，沿股二头肌与半膜肌之间的间隔钝性分离，暴露 坐骨神经，于梨状肌下缘15mm处用无齿微血管钳垂直夹持神经，钳夹 范围约长 O5era；血 管钳锁至第一扣，压力约361千克，持续5min，使神经变薄。用1-0无损 伤缝线 在神经外膜上作 标记，然后用10缝线逐层关闭切口。术后每天肌注40万单 位青霉素，连续3d。常规饲养。 2 ! 堂 至 望 查 芏堕 芏堕 璺 圭 兰壁 堡 塞 ； 拇 L 谚l 图1犬鼠慢性坐骨神经病理性疼痛模型图2太鼠坐骨神经再生模型 FigI Ratncuropathic painmodelF i 9 2 R a t peripheralqwtegcneratlonmodel 图3新西兰大白兔急性坐骨神经病理性疼痛模型 Fig 3 R a b b i t a c u t e sciaticllelveinjurymodel 2 3行为学观测 ： SD大鼠行为学观洳手术前后观察大鼠后肢着地协调 程度，着地离地时 间，跛行，爪 部畸形，以及舔、咬或激烈抖动受伤害足等自噬现象。分别由两名 独立的观察者对大鼠的表现进 行评价并记录 。 新西兰大白兔行为学观测 ：手术前后进行展趾功能检查 ：将兔提离地面， 观察展趾程度。 评定标准： 无展趾反射(-)； 足趾轻度展开(十)； 足趾中度展开(+十)； 足趾完全展开(H+) 分别由两名独立的观察者对兔的表现进T评价并记录。 ， r 、 、 图4新西兰走白兔展趾反射 Fi94Rabbit extend-treflection 3、结果 3 1大鼠慢性坐骨神经病理性疼痛模型行为学观测： 术后一周各大鼠均无明显异常行为，末出 现伤口感染或死亡，伤口均I，甲 愈合。大鼠损伤侧 后肢麻痹，后肢足趾均币能伸展，呈拖步爬行，踝下垂，膝部 及小腿前面着地 。出现自舔和激烈抖动，末见自噬现象。 32大鼠坐骨神经切断后再吻合模型行为学观测 术后一刷除1只人MN,，其余大鼠均无明显异 常行为。未发生伤口感染或 死亡，伤口均I甲愈合。后肢足趾均不能伸展，只会拖步爬行，蹀下垂。1只大 鼠术后第5天出 现自噬现象其余仅有自舔和激烈抖动部分大鼠后肢明显肿 胀 33新西兰大白兔急性坐骨神经损伤 模型行为学观测 ： 术后。周6只新西兰太白兔展趾反射为卜1，2只展趾反射为(+)。 上海交通大学医学院博士学位论 文 4、讨论 41周围神经损伤动 物模型的种类 目前常用的周围神经损伤 的动物模型有几类：1)根据损 伤的急缓程度分为 急性和慢性神经损伤 ，2)根据损伤 的完全程度分为完全性和部分性神经损伤 ，3) 根据损伤 的 持久程度分为永久性和暂时 性(或再生性)神经损伤 ，4)根据损伤 的炎 性物质来源分为外源性( 例如铬肠线 )和内源性(免疫相关)【1】。 损伤 部位涉及外周神经神经干，脊神经、脊神经根和背根节等，损伤 方式包 括：横断、 切除、压榨、完全或部分结扎、冷冻、和炎性物质结扎等2】。 以下为目前常用的几种动物模型： 411大鼠外周神经横切模型： 系将大鼠的坐骨神经完全切断，使远端肢体失去神经支配，发 生感觉缺失， 经常出现自噬等行为学现象，随着近侧神经残端逐渐形成神经瘤，引起相应区域 的感觉异常 ，是为神经瘤型(the n e u r o m a model)2】。这类 模型常用于相关临床疾 病，例如截肢后的残肢 疼痛等的研究。方法是将SD大鼠(2503009)麻醉后，在无 菌条件下，分离周围组织 ，暴露坐骨 神经，于股骨中部用丝线结 扎、冷冻、切断 神经干2，保留的断端在940d后形成神经瘤。术后动物常常会自己噬、咬伤侧 的肢体和足趾 。这类 异常表现在行为学上被称为“自噬“现象。其原因为术 后肢 体缺乏感觉神经支配，没 有知觉，被大鼠当作异物咬掉。自噬现象持续的时间 和 程度依手术方法和操作部位的不同而异 【3】。因此，在制作动物模型时，研究者要 严格遵照动物伦理法，防止实验动 物出现过 度的自噬现象4。值得注意的是，神 经瘤模型一 般不会产生异常疼痛和痛觉过 敏等周围神经病理性疼痛的特异性标 志5】。该动 物模型有 助于研究与完全去传入相关的感觉异常及神经瘤形成。通 常情况下，该损伤 模型只反映了神 经损伤 的一种特殊情况，而大多数神经损伤为 部分性损伤 ，常常引起疼痛过敏和异常疼痛。 另外，在完全去传入的动物模型中， 由于肢体瘫痪麻痹，行为学测试一般无法进行6】。 412大鼠慢性神经压迫损伤模型(Bennett和 Xie模型)： Bennett和Xie于1988年首次提出慢性坐骨神经压 迫损伤 模型(chronic constriction injury of the sciatic nerve，CCI)6】，克服了上述外周神经横切模型的 相关缺陷，是目前国际上 应用较多的周围神经损伤 后导致病理性疼痛的模型。该 5 上海交通大学医学院博士学位论 文 模型操作比较简单 ，易于掌握。方法是将1 50200 g SD大鼠麻醉后，暴露坐骨神经 干，用40铬 制肠线 在大鼠股骨中部水平松弛结扎坐骨神经(单侧 ，左侧或右侧)， 结扎强度以引起小腿肌肉 轻度颤动为 宜。术后松扎部位的神经水肿，铬肠线 嵌压 在肿胀 的神经表面，形成慢性束缚性损伤 ，使部分神经纤维变 性坏死6】。也有学 者认为 ， 该模型的神经损伤 在一定程度上系铬肠线 所含的化学物质对 神经的毒 性作用所致【7】。不 过，这个模型的制作存在固有的弊病：铬肠线结 扎的松紧程度 没有量化指标，不同实验 者所做 结扎的松紧程度不同，结果神经纤维 功能丧失的 程度也就不同。加上结扎线内神经内膜水肿 的程度和受损神经纤维 于中枢末梢的 投射分布都存在个体差异，由受损的坐骨神经向脊髓节段的传入冲动可能会存 在一定的差 异【8】。用该方法复制出的大鼠疼痛模型常表现为 自发痛(自发抬起损 伤肢体，时而舔足 、咬足或甩足，避免损伤侧 的负重)、痛觉过 敏(机械痛敏和冷 痛敏)，轻度或中度自噬现象， 多用于周围神经慢性神经病理性疼痛的研究9】。 413大鼠周围神经部分损伤模型(Selzter模型) ： Selzter于1990年报 道了大鼠坐骨神经 部分损伤 模型(partial sciatic nerveligation model，PSL)，制作时将大鼠坐骨神经上段的神经外膜切开，用80丝 线紧扎1312的神经纤 维10】。术后数小时，大鼠即出现抬足、舔足等自发性痛、 痛觉异常和痛觉过 敏，可持续7个月以 上。不过，在这一水平的坐骨神经中，支配 外周区域的神经纤维 分布并不规则 ，因此该模型 不会造成特定区域的感觉丧 失， 而且损伤纤维 的数量和损伤 最为严 重的脊髓节段也无法确 定，其重复性和定量 分析较差。 414大鼠节段性脊神经结扎损伤模型： Kim和Chung在1992年提出了大鼠节段性脊神经结 扎 损伤 模型(spinal n e r v e ligation model，SNL)1 1】，方法是将大鼠L5和或L6脊神经切断或结扎【11】。大鼠坐 骨神经是由L4 L6脊神经汇 合而成，L5和L6脊神经在汇合成坐骨神经之前被紧扎 将造成坐骨神经的部分损 伤。大鼠下肢的神经支配由隐神经和坐骨神经的分枝组 成，而部分隐神经的传入纤维 通过L3 节段进入脊髓，因此L5和L6脊神经损伤 后， 大鼠下肢的神经支配由L3和L4节段神经支1配12】。这种明显分区的节段性神经损 伤模型具有 比较明确的损伤 定量和脊髓节段定位作用，有利于研究受损或未受 损的神经纤维 在疼痛机 制中的各自作用。但是，该模型的复制比较复杂，对手术 6 上海交通大学医学院博士学位论 文 操作者的要求较高，具有一定的局限性13】。 以上四种动物模型都可通过SD大鼠复制产生【14 ，特别是其中CCI，PSL和 SNL3种动物模型是目前国际上得到普遍认可和肯定的周围神经病理性疼痛动物 模 型 。 415大鼠坐骨神经切断后再吻合模型： 方法是腹腔内注射20氯胺酮(1 0mlkg)对SD大鼠进行麻醉。取大鼠左侧股后 部纵行切口 ，长15cm，分离肌层，充分显露坐骨神经，于梨状肌下缘5mm处切断 坐骨神经并切除5mm，随 即用11-0无损伤 尼龙缝线间 断缝合神经外膜，对齐 神经 表面的血管。缝线 留置作为标记 ， 然后用1-0缝线 逐层关闭切口。该模型对神经的 处理是按人类周围神经损伤 后常见的治疗方 法施行的，可以作为急性周围神经 损伤 后治疗模型。 此外，适用于大鼠的周围神经损伤 模型还有低温损伤 模型、背根节慢性压迫 模型等，可 根据特殊的实验需要进行选择。 416免急性周围神经损伤 模型： 方法是将兔耳缘静脉注射3戊巴比妥钠(30mgkg)麻醉。于 左侧股骨中段后 外方2cm、平行股骨做纵行切口，长4cm，沿股二头肌与半膜肌之间的间隔钝性分 离，暴露坐骨神经，于梨状肌下缘15mm处用无齿微血管钳垂直夹持神经，钳夹 范围约长 05 cm；血管钳锁至第一扣，压力约36l千克，持续5 min，使神经变薄。 人类外周神经损伤 以挤 压、撕裂损伤 多见，这种兔的坐骨神经急性挤压伤 与其相 似，可作为神经轴突切断伤的模型。15，16】 此模型可通过较 大动物(如新西兰大白兔)复制产 生，是目前常用的急性周围 神经损伤动 物模型。 42周围 神经损伤动 物模型的神经 行为 学观测 动物在接受外界或自身产生的伤害性的刺激时，可以感受到与人类痛觉相 类似的感觉 ，并可以作出相应的反应。即使没有明显的外源性伤害刺激，自身神 经损伤 也会使动物产生 一些行为或生理上的变化。由于动物无法使用语言，只能 通过各种神经行为的异常表现来表 达它们的感觉，因此对此类行为的正确分析， 是研究周围神经损伤动 物模型的关键。 7 上海交通大学医学院博士学位论 文 421自发疼痛的观测 (1)自噬(autotomy)：自噬是指动物不同程度的咬除由于神经感觉通 路损 伤所造成感觉缺失的身体区域的一种现象，这一现象最早是由Wall和Devor等 领导 的实验 室进行系统研究后发现 的17】，他们发现 ，神经损伤 后的自噬现象 常具有一定 的潜伏期，一些麻醉手段可以抑制动物的自噬现象，从而支持自噬 是一种对神经源性疼痛的反 应方式18】。研究显示，去传入以及其他一些原因会 造成神经损伤动 物的一些神经纤维 或神 经元的兴奋 性增高以及自发放电19，201， 这些非正常的神经活动引起疼痛或异常感觉。由于这些感觉是以牵涉痛的形式 投射到去传入的肢体部位的，因此动物对这 种疼痛的表现为 搔抓、舔咬，直到完 全自噬。 自噬行为的过程本身并不引起疼痛，动物自噬所反映的疼痛与临床上的残 肢痛或幻肢痛 相类似。 (2)保护性行为(guarding behavior)：是指神经损伤动 物所表现出逃走、躲 避、减少对 环境的探索、减少自我清理、体位异常(包括后爪悬空而不与地面接 触或仅以未损伤 区足跟或 足内侧站立)等行为，这是一系列异常的行为方式，这 些异常行为可能反应了动物试图 逃避人 为或环境中各种可能引起的疼痛的因素。 (3)其它相关行为：舔咬、搔抓、嘶叫、体重减轻和食欲下降等行为曾经或 有可能被用来 衡量周围神经损伤 后自发性疼痛的程度。 422诱发 疼痛的观测 外周神经受到伤害时，不仅表现出自发性疼痛，同样可以诱发 疼痛，临床上 常表现出痛 觉过 敏(hyperalgesia,非伤害性刺激引起的剧烈疼痛)或痛觉超敏 (aUodynia,指疼痛强度 与持续时间 与施加的伤害性刺激不成比例地增强和延长) 等诱发性疼痛症状。这类诱发 性疼痛 的观测包括：机械性痛觉过敏的观测21，22； 热刺激痛觉过敏观测22，23，24；冷刺激痛觉过 敏的观测24，25，26；进展性疼痛 的观测26，271等。 通过对 周围神经损伤动 物模型自发疼痛、诱发 疼痛等的观测 ，为客观评 价动 物模型是否建立成功提供了关键的手段，也为针对动 物模型的相关治疗的疗效 评估提供了参 考指标。 上海交通大学医学院博士学位论 文 43本研究的价值及实际 意义 周围神经损伤动 物模型的建立及行为观测 方法为研究周围神 经损伤 提供了 重要的手段。理想的周围神经损伤动 物模型不但要反映人类神经源性损伤 的症状 和感觉变 化 ，而且模型制作必须能够引起可靠(重复性佳)的行为学和功能性痛觉 变化以反映相应部位的神经损伤 ，并且可以引起可靠(重复性佳)的与行为学和 功能变化相关的神经化学和神经生理学变化28】。实际应 用中应注意这些模型及 行为学观测 方法不仅有其各自的适用范围，而且不同的实验 室在模型复制和行 为观测过 程可能存在着差 异，所以保持模型复制及观测 的一致性非常重要。 本研究所选用的大鼠慢性坐骨神经病理性疼痛模型、新西兰大白兔急性坐骨 神经损伤 模 型以及大鼠坐骨神经切断再吻合模型分别模拟了临床上慢性周围神 经压 迫性损伤 、急性周围神经切断性损伤 以及周围神经切断性损伤 后修复的情况， 较为 全面地 反映了常见的周围神经损伤 种类。我们在动物模型建立后对SD大鼠 和新西兰大白兔进行神 经行为学观测 ，术后一周除1例出现自噬现象外，各大鼠 均无明显异常行为。大鼠损伤侧 后 肢麻痹，后肢足趾均不能伸展，呈拖步爬行， 踝下垂，膝部及小腿前面着地。有舔、激烈抖动 发生。而术后一周6只新西兰大 白兔展趾反射为()，2只展趾反射为(+)。上述结果均表明我们建立的周围神经损 伤动 物模型 取得了初步成功，为下一步体外筛选 相关电刺激参数提供了基础。 9 上海交通大学医学院博士学位论 文 5、参考文献 1 C o l b u m RW，Rickman A J ， D e l e o JAThe effect of site and t y p e of n e r v e injury on spinal e ； i a l activation a n d neuropathic pain b e h a v i o r E x p Neurol，1 999，1 57： 289304 2 Z e l t s e r R，Beilin B Z ， Z a s l a n 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