新型脊柱手术后慢性疼痛大鼠模型的构建及意义

为探究脊柱手术后慢性疼痛（CPSS）机制，研究人员构建大鼠模型，发现该模型可模拟临床症状，有重要意义。

　　脊柱手术是治疗腰痛（LBP）的常见手段，然而 8%-40% 的患者在术后仍饱受慢性疼痛的折磨，这种情况被称为脊柱手术后慢性疼痛（CPSS）。CPSS 的发病机制十分复杂，涉及结构和非结构等多种因素。目前，其发病的具体机制尚未完全明确，并且缺乏能够精准模拟临床情况的动物模型，这极大地限制了对 CPSS 发病机制的深入研究。为了填补这一空白，来自约翰斯?霍普金斯大学医学院的研究人员开展了一项极具价值的研究，相关成果发表在《Bone Research》杂志上。

在这项研究中，研究人员主要运用了动物手术、行为学测试、全细胞膜片钳记录、Western blot 以及免疫组化染色等技术。首先，他们选用成年雄性和雌性 Sprague-Dawley 大鼠，通过两步手术构建 CPSS 大鼠模型。第一步，在大鼠的 L5 椎间孔插入塑料棒，对背根神经节（DRG）和脊神经进行持续压迫，诱导产生 LBP；第二步，在 7 天后移除塑料棒，并进行 L5 椎板切除术，模拟脊柱减压手术。同时，设置不同的实验组进行对比研究。

研究结果主要体现在以下几个方面：

1. 疼痛敏感性和运动功能变化：在慢性 DRG 压迫后，大鼠的机械、热和冷敏感性发生显著变化。在机械刺激方面，同侧后爪的爪 withdrawal 阈值（PWT）持续下降，尤其是在术后 1 - 2 周最为明显；热刺激下，爪 withdrawal 潜伏期（PWL）也显著缩短，术后 7 天达到最大降幅，之后逐渐恢复。在运动功能评估中，虽然在转棒试验中手术组与假手术组的跌落潜伏期差异不显著，但在 CatWalk 试验和旷场试验中，手术组大鼠在术后 7 - 14 天表现出明显的步态异常，站立时间缩短、最大强度和最大接触面积减小，同时自发运动活动和探索行为也明显减少12。
2. 不同处理对疼痛和运动功能的影响：对比移除塑料棒并进行椎板切除术（CPSS 组）、仅移除塑料棒组和保留塑料棒组的大鼠发现，CPSS 组大鼠在术后 7 - 14 天，机械和热超敏反应恢复较慢，PWT 和 PWL 较低，且在 CatWalk 分析和旷场试验中显示出更严重的功能障碍，这表明该组大鼠出现了类似 CPSS 的症状。进一步分析还发现，CPSS 模型大鼠的疼痛行为变化不存在性别差异，并且单独进行椎板切除术不会导致大鼠疼痛超敏34。
3. DRG 神经元兴奋性变化：通过全细胞膜片钳记录发现，CPSS 大鼠小直径 DRG 神经元的固有兴奋性增强。虽然两组大鼠小直径 DRG 神经元的静息膜电位没有差异，但 CPSS 大鼠诱发动作电位（AP）的基强度显著降低，输入电阻增加，AP 幅度和平均 AP 放电率也有增加趋势5。
4. DALDA 的作用：给予外周作用的 μ- 阿片受体（MOR）激动剂 Dermorphin [D-Arg2, Lys4] (1–4) amide（DALDA）后，CPSS 大鼠的机械和热超敏反应显著减轻，DRG 神经元的固有兴奋性受到抑制，辣椒素诱导的细胞内钙离子浓度（[Ca2+]i）升高也被抑制。此外，在 CPSS 大鼠的 DRG 中，MOR、瞬时受体电位锚蛋白 1（TRPA1）和胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的表达显著上调67。

研究结论和讨论部分指出，该研究构建的 CPSS 大鼠模型能够较好地模拟人类 CPSS 从发病到手术干预的自然进程，排除了潜在的结构因素影响。该模型不仅展现出与人类 CPSS 相似的疼痛症状、步态障碍和探索行为改变，还揭示了 DRG 神经元兴奋性变化以及相关受体表达变化等机制。这为深入研究 CPSS 的发病机制提供了有力工具，也为探索其治疗和预防策略奠定了基础。同时，研究还发现靶向 DRG 神经元中的 MOR 并使用外周作用的 MOR 激动剂可能是治疗 CPSS 的潜在有效方法。不过，该模型也存在一定的局限性，如无法完全模拟 CPSS 患者的所有临床症状，大鼠与人类在疼痛恢复过程和疼痛相关因素等方面存在差异等，但这并不影响其在研究 CPSS 非结构因素机制方面的重要价值。