強直刺激坐骨神經(jīng)誘導脊髓痛敏神經(jīng)元可塑性機制——星形膠質細胞的功能研究.pdf

1、星形膠質細胞(astrocyte)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最主要的膠質細胞。以往的觀點認為它對神經(jīng)元主要起代謝和結構支持的作用，但近期的研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質細胞可以主動地參與突觸間信息的傳遞，并被認為是除突觸前成份、突觸后成份的突觸結構的第三個組份。 星形膠質細胞不但能通過釋放膠質源性神經(jīng)遞質和生物活性物質直接影響突觸傳遞，而且還能通過其它方式，如通過攝取谷氨酸，間接調控突觸傳遞。星形膠質細胞谷氨酸轉運體承擔著細胞外大多數(shù)谷氨酸的攝取。抑

2、制谷氨酸轉運體不但可以影響突觸傳遞，甚至還可以影響突觸可塑性。 星形膠質細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細胞，抑制神經(jīng)病理痛的藥物亦可抑制星形膠質細胞的激活。星形膠質細胞激活本身足以導致痛覺過敏，而干擾膠質細胞包括星形膠質細胞功能的藥物亦能有效抑制痛覺過敏。此外，很多研究提示：星形膠質細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反應場電位的長時程增強(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，可引起大鼠長時程的痛行為反應。在脊髓給予干擾膠質細胞功能的藥物可阻斷強直刺激誘發(fā)的脊髓背角C反應場電位的LTP，并減弱強直刺激誘發(fā)的動物長時程的觸誘發(fā)痛，以及施加谷氨酸可模擬干擾膠質細胞功能的效應。這些資料提示，膠

4、質細胞在強直刺激所引起的脊髓LTP與行為敏化過程中的重要作用。進一步需要回答的問題是，強直刺激坐骨神經(jīng)后星形膠質細胞是否被激活?其與強直刺激坐骨神經(jīng)所誘發(fā)的行為學反應有否相關性?星形膠質細胞谷氨酸轉運體參與脊髓LTP的形成嗎? 本研究旨在探討星形膠質細胞在強直刺激大鼠坐骨神經(jīng)誘導脊髓痛敏神經(jīng)元可塑性變化中的作用，主要結果如下： 1.強直刺激坐骨神經(jīng)激活星形膠質細胞與坐骨神經(jīng)的病理改變 強直刺激單側坐骨神經(jīng)后

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

6、可塑性，從而對強直刺激坐骨神經(jīng)后痛覺敏化過程的維持起重要作用。 2．谷氨酸轉運體．1(GLT-1)特異性抑制劑dihydrokainate(DHK)阻斷脊髓LTP的形成 強直刺激坐骨神經(jīng)可以在脊髓背角誘發(fā)C反應場電位的LTP。當脊髓鞘內給予GLT-1選擇性抑制劑DHK時，可有效抑制(0．1mM)或者完全阻止(3．0mM)LTP的誘導。DHK的這種作用很可能與其抑制谷氨酸的轉運，導致細胞外谷氨酸的增加有關。為驗證此假設

7、，當外源性給予谷氨酸(45mM)時，谷氨酸亦能有效抑制脊髓LTP的誘導?？紤]到GLT-1在脊髓主要存在于星形膠質細胞，因此有理由推測：星形膠質細胞轉運體GLT-1參與強直刺激坐骨神經(jīng)引起的C反應場電位LTP的誘導。 3．DHK對強直刺激坐骨神經(jīng)誘發(fā)的脊髓背角Fos表達的抑制 強直刺激坐骨神經(jīng)在同側脊髓背角觀察到明顯的los表達，且主要集中在背角淺層(I．II)，深層亦有相當數(shù)量的散在分布。當鞘內給予DHK(3．0mM

8、)時，可顯著抑制強直刺激坐骨神經(jīng)誘發(fā)的背角淺層和深層Fos的表達。 為進一步驗證我們以前的結果，即膠質細胞功能抑制劑FC能夠阻斷由強直刺激坐骨神經(jīng)引起的脊髓背角c反應的LTP，本實驗觀察了FC對強直刺激誘發(fā)的脊髓Fos表達的作用。當鞘內給予FC(1nmol，10μl)時，明顯抑制脊髓背角的Fos表達。 Fos與NeuN件中經(jīng)元標記物)及GFAP的雙標實驗顯示，F(xiàn)os主要表達于神經(jīng)元，星形膠質細胞未見Fos表達。這些資

9、料表明，DHK或者FC對Fos表達的作用不可能通過抑制膠質細胞的Fos表達實現(xiàn)。 另外，考慮到DHK能導致細胞外谷氨酸的蓄積，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，為檢驗此因素是否涉及DHK在脊髓的作用，我們進行了DNA片段檢測。結果表明，與相應的生理鹽水組相比，在DHK結合強直刺激組，未發(fā)現(xiàn)有顯著凋亡的細胞。 以上結果表明：坐骨神經(jīng)強直刺激后，脊髓背角星形膠質細胞的激活和損傷神經(jīng)的自發(fā)活動有助于機械性痛