2020, Vol. 49文章信息
- 李娜然, 商丽宏, 杨宇, 姚阳, 吴敏范
- LI Naran, SHANG Lihong, YANG Yu, YAO Yang, WU Minfan
- CNQX拮抗断尾诱发小鼠前扣带回皮质神经元c-fos基因的表达
- Tail amputation induced c-fos gene expression in the anterior cingulate cortex neurons is antagonized by CNQX in mice
- 中国医科大学学报, 2020, 49(4): 318-320
- Journal of China Medical University, 2020, 49(4): 318-320
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文章历史
- 收稿日期：2019-03-01
- 网络出版时间：2020-04-16 9:43
引用本文 |
2. 沈阳医学院 生理学教研室, 沈阳 110034
2. Department of Physiology, Shenyang Medical College, Shenyang 110034, China
研究[1-2]表明，截肢手术后有50%~60%以上的患者伴有幻肢痛（phantom limb pain，PLP）。前扣带回皮质（anterior cingulate cortex，ACC）已被大量的研究[3-4]证明是痛觉的重要中枢，在疼痛感知、认知和情绪等关键大脑功能中发挥重要作用。PLP患者ACC的脑血容量显著增加，与疼痛强度密切相关[5]；截肢后大鼠ACC对外周刺激与中枢刺激的反应增强[6]；神经元的c-fos基因表达[7]、NK-1受体[8]、AMPA/Kainate受体[9]与痛觉有关。目前，PLP的发病机理尚不清楚。将小鼠尾末端截断常用于PLP产生机制的研究[4]。研究[8]表明，NK-1受体参与断尾引起小鼠ACC神经元c-fos基因表达显著增强的过程。但是，AMPA/Kainate受体是否参与此过程尚未见报道。因此，本研究采用免疫组化方法探讨PLP的产生机理，为治疗PLP提供实验依据。
1 材料与方法 1.1 实验分组沈阳医学院实验动物中心提供雌性成年昆明种小鼠36只，体质量（27±6）g [动物生产许可证编号：SCXK（辽）2010-0001]。1%戊巴比妥钠40 mg·kg-1体质量腹腔麻醉小鼠，随机均分为6组，每组6只：空白对照组（不做任何处理）；断尾（尾末端2.5 cm用剪刀截断）后0.5 h组；iv CNQX组（尾静脉注射1%CNQX 1 mg·kg-1体质量后10 min+断尾后0.5 h）；iv NS组（尾静脉注射同体积生理盐水后10 min+断尾后0.5 h）；ith CNQX组（蛛网膜下腔注射CNQX 10 μg·10 μL-1生理盐水后10 min+断尾后0.5 h）；ith NS组（蛛网膜下腔注射同体积生理盐水后10 min+断尾后0.5 h）。
1.2 ACC c-fos基因表达的检测断尾后0.5 h，将上述各组小鼠断头，取脑，置于4 ℃ 4%多聚甲醛中过夜固定。连续冠状面-20 ℃冰冻切片，厚度为15 μm，用免疫组化方法常规染片及洗片等，最后使用树胶封片。使用显微图像分析仪（×400放大倍数）检测切片ACC c-fos阳性细胞的积分光密度（integrated optical density，integrated OD）和面积百分比。
1.3 统计学分析采用SPSS 13.0软件进行统计分析，数据以x±s表示，组间比较采用单因素方差分析和Dunnett’s检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 iv CNQX对断尾诱发小鼠ACC神经元c-fos基因表达的影响空白对照组正常小鼠ACC神经元有少量c-fos基因表达，而断尾后0.5 h小鼠ACC神经元c-fos基因表达显著增强，阳性细胞OD和面积百分比显著高于空白对照组（P < 0.01）；iv CNQX拮抗断尾诱发的ACC神经元c-fos基因表达显著增强，阳性细胞OD和面积百分比与空白对照组比较无统计学差异（P > 0.05），但显著低于断尾后0.5 h组（P < 0.01），而ivNS组断尾诱发的ACC神经元c-fos基因表达显著增强没有影响，阳性细胞OD和面积百分比显著高于空白对照组及iv CNQX组（P < 0.01），见表 1，图 1。
| Group | n | Integrated OD | Percentage of positive cell area（%） |
| Control | 6 | 5.941 5±0.731 4 | 1.673 6±0.621 6 |
| 0.5 h after tail amputation | 6 | 7.967 2±1.086 21） | 3.043 7±0.550 61） |
| iv NS | 6 | 8.152 7±1.149 31） | 3.208 1±0.595 71） |
| iv CNQX | 6 | 6.096 0±0.810 92） | 1.870 0±0.532 32） |
| ith NS | 6 | 8.097 8±0.850 61） | 3.061 6±0.561 91） |
| ith CNQX | 6 | 6.146 6±0.799 93） | 1.882 5±0.571 83） |
| 1）P < 0.01 compared with control group；2）P < 0.01 vs iv NS group；3）P < 0.01 vs ith NS group. | |||
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| A, control group; B, 0.5 h after tail amputation group; C, iv NS group; D, iv CNQX group. 图 1 iv CNQX对断尾诱发小鼠ACC神经元c-fos基因表达的影响 ×400 Fig.1 Effect of iv CNQX on tail amputation induced c-fos gene expression in the ACC neurons in mice ×400 |
2.2 ith CNQX对断尾诱发小鼠ACC神经元c-fos基因表达的影响
与空白对照组正常小鼠比较，断尾后0.5 h小鼠ACC神经元c-fos基因表达显著增强（P < 0.01）；ith CNQX拮抗断尾诱发的ACC神经元c-fos基因表达显著增强，阳性细胞OD和面积百分比与空白对照组比较无统计学差异（P > 0.05），但是，显著低于断尾后0.5 h组（P < 0.01），而ith NS组对断尾诱发的ACC神经元c-fos基因表达显著增强没有影响，阳性细胞OD和面积百分比显著高于空白对照组及ith CNQX组（P < 0.01），见表 1，图 2。
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| A, control group; B, 0.5 h after tail amputation group; C, ith NS group; D, ith CNQX group. 图 2 Ith CNQX对断尾诱发小鼠ACC神经元c-fos基因表达的影响 ×400 Fig.2 Effect of ith CNQX on tail amputation induced c-fos gene expression in the ACC neurons in mice ×400 |
3 讨论
c-fos基因及Fos蛋白在中枢神经系统表达的部位与伤害性信号的传导、整合分析有关[7-8]；大鼠截肢后ACC对外周刺激与中枢刺激的反应增强[6]。本研究发现，断尾后0.5 h小鼠ACC神经元c-fos基因表达显著增强，表明小鼠ACC的神经元能接受伤害信号的传入，参与断尾产生的中枢神经系统的可塑性改变。本研究结果为深入研究PLP提供了新的实验依据。
PLP是截肢者术后常见的并发症。目前，PLP的发病机理尚不明确。NK-1受体、AMPA/Kainate受体与痛觉有关[8-9]。NK-1受体参与断尾引起小鼠ACC神经元c-fos基因表达显著增强的过程[8]。但是，AMPA/Kainate受体是否参与此过程尚未见报道。本研究观察到iv CNQX AMPA/Kainate受体拮抗剂拮抗断尾诱发的ACC神经元c-fos基因表达显著增强，说明外周AMPA/Kainate受体参与此过程。CNQX不易透过血脑屏障，因此本文深入研究了ith CNQX对断尾诱发的ACC神经元c-fos基因表达显著增强的影响。发现ith CNQX拮抗了断尾诱发的ACC神经元c-fos基因表达的显著增强，说明中枢AMPA/Kainate受体也参与了此过程，外周与中枢AMPA/Kainate受体可能作为镇痛药物治疗PLP的候选靶点。
| [1] |
HALL N, ELDABE S. Phantom limb pain:a review of pharmacological management[J]. Br J Pain, 2018, 12(4): 202-207. DOI:10.1177/2049463717747307 |
| [2] |
HERRADOR COLMENERO L, PEREZ MARMOL JM, MARTÍ-GARCÍA C, et al. Effectiveness of mirror therapy, motor imagery, and virtual feedback on phantom limb pain following amputation:a systematic review[J]. Prosthet Orthot Int, 2018, 42(3): 288-298. DOI:10.1177/0309364617740230 |
| [3] |
LI Y. Synaptic plasticity and synchrony in the anterior cingulate cortex circuitry:a neural network approach to causality of chronic visceral pain and associated cognitive deficits[J]. Adv Neurobiol, 2018, 21: 219-245. DOI:10.1007/978-3-319-94593-4_8 |
| [4] |
LIU MG, SONG Q, ZHUO M. Loss of synaptic tagging in the anterior cingulate cortex after tail amputation in adult mice[J]. J Neurosci, 2018, 38(37): 8060-8070. DOI:10.1523/JNEUROSCI.0444-18.2018 |
| [5] |
SEO CH, PARK CH, JUNG MH, et al. Preliminary investigation of pain-related changes in cerebral blood volume in patients with phantom limb pain[J]. Arch Phys Med Rehabil, 2017, 98(11): 2206-2212. DOI:10.1016/j.apmr.2017.03.010 |
| [6] |
LI JG, WU MF, ZHUO M, et al. Alteration of neuronal activity after digit amputation in rat anterior cingulate cortex[J]. Int J Physiol Pathophysiol Pharmacol, 2013, 5(1): 43-51. |
| [7] |
OFFIAH I, DIDANGELOS A, DAWES J, et al. The expression of inflammatory mediators in bladder pain syndrome[J]. Eur Urol, 2016, 70(2): 283-290. DOI:10.1016/j.eururo.2016.02.058 |
| [8] |
张雅娟, 吴敏范, 吴孟霏, 等. NK-1受体在截断尾末端小鼠扣带回前部神经元Fos蛋白表达中的作用[J]. 中国医科大学学报, 2016, 45(8): 700-703. DOI:10.12007/j.issn.0258-4646.2016.08.007 |
| [9] |
MORIOKA N, ZHANG FF, NAKAMURA Y, et al. Tumor necrosis factor-mediated downregulation of spinal astrocytic connexin43 leads to increased glutamatergic neurotransmission and neuropathic pain in mice[J]. Brain Behav Immun, 2015, 49: 293-310. DOI:10.1016/j.bbi.2015.06.015 |