動物疼痛模型的建立方法及注意事項(1):熱板測痛實驗

在人類感覺系統中,疼痛是一種極不愉快的感覺。疼痛不但干擾人們的活動能力、興趣、人際關係以及享受生活的樂趣,而且可以造成工作效率的減低,甚至致殘。從經濟上看,慢性疼痛還導致曠工、生產效率下降、醫療費用增加以及工人的賠償等。因此,疼痛對我們日常生活的不利影響已經引起科學研究者、醫務保健工作者、政策制定者以及社會工作者的關注。由於對各種型別的疼痛缺乏足夠的認識,目前尚未開發出對各種疼痛有特效的鎮痛藥。目前,疼痛藥物公司從疼痛傳導的複雜性方面進行著研究,如各種周圍神經系統損害、敏化脊髓環路和改變從腦來的或到達腦內的傳人傳出訊號等。實際上,疼痛的研究涉及許多基礎知識,如疼痛傳導的病理條件、疼痛轉導與調製相互作用的分子水平認識等等,同時需要生理學、細胞生物學、分子生物學以及藥理學等的技術綜合研究。本章對疼痛的概念和常用研究方法作一介紹,以起到拋磚引玉的作用。

疼痛的概念及型別

疼痛對於我們來說是一種不愉快的經歷,不管是刺痛、燒灼樣痛或是模糊的鈍痛,也不管是隱隱的輕痛,或鑽心的劇痛;一過性的短痛或持續性的長痛。我們知道疼痛是病理性傷害刺激或保護性反應,不同人對同樣疼痛刺激的反應也有明顯的差異。因而,疼痛可以分為兩類,適應性疼痛(adap-tive pain),即保護臟器免受傷害或傷害發生時促進創傷癒合的反應;非適應性疼痛(maladaptive pain),即神經系統的病理性效應,這種疼痛是一種疾病,它通常是一種持續性或經常發生的疼痛,這就像火警系統一直在響,儘管沒有緊急情況發生或可能是不斷重複的假警報而已。

臨床上可將疼痛分為4型:

1、傷害感受性疼痛(nociceptive pain) 身體對傷害刺激(如熱、冷、機械壓力、化學刺激)引起的過性疼痛。感受傷害性疼痛系統是人體一種關鍵的早期報警裝置,它可以預告潛在性損傷刺激的存在。如果這套系統出現了障礙,身體的保護功能喪失就不可避免地導致組織損傷,包括自身誘導性舌頭和嘴唇的殘缺,關節的破壞,手指尖端的喪失以及壓力性潰瘍等。例如,有一種先天性對疼痛不敏感的無痛覺病人,壽命明顯縮短,這主要是由於他們體內的神經生長因子酪氨酸激酶A受體的突變,導致高閾值感受器神經元的喪失。因此,傷害性感受疼痛是一種重要的生理知覺,僅在某些特殊情況下,如手術或某些損傷組織和外傷後的治療時才可人為控制這種疼痛;

2、炎性疼痛(irdlammatory pain) 一旦損傷發生(如外傷,手術或炎性疾病),身體的反應就會從對傷害性,潛在的損傷刺激的保護轉向促進損傷組織的癒合,這時受傷組織對疼痛刺激的敏感性提高,以致通常不會引起疼痛的刺激都可產生明顯疼痛,從而可阻止受傷組織的接觸或運動,減少進一步的損傷,直到完全修復;

3、神經病性疼痛(neuropathic pain) 這是一種與神經系統損傷有關或神經損害引起的自發性疼痛或對疼痛的高敏感性改變,它可由周圍神經系統損傷(如糖尿病,艾滋病的多神經病,帶狀皰疹神經或腰神經根病)或中樞神經系統損傷(如脊髓損傷,多發性硬化或中風)引起;

4、功能性疼痛(functional pain) 正常傳人到中樞過程發生的異常變化而導致對疼痛的高敏感性。這是一種推論性概念,它是疼痛的敏感性變化,沒有神經損害或周圍神經異常,但神經系統的反應性或敏感性發生了改變,也就是提高了感知器放大症狀的增益或敏感性。例如,肌纖維疼痛,激惹性腸綜合徵,某些非心因性胸痛和張力性頭痛等,這種疼痛的病因仍不清楚。

疼痛模型的建立

實驗性疼痛模型的建立是研究傷害性知覺及疼痛的基礎,不同的刺激可以產生不同型別的疼痛,從疼痛持續時間上可把疼痛分為急性疼痛,持續性疼痛及神經病性疼痛。急性疼痛可以用熱板( hot-plate)或尾閃(tail-flick)試驗;持續性疼痛主要是周圍組織的損傷或炎症引起,如福爾馬林(fonna-lin)試驗;神經病性疼痛是由於外傷,疾病及毒素引起的慢性持續性的異常疼痛,一般的鎮痛藥對這類疼痛根本不起作用,可以用慢性壓榨損傷( ca),部分坐骨神經結紮(PSL)及脊髓神經結紮(SNL)試驗。這些疼痛模型的建立,對於臨床前期鎮痛藥或疼痛機制的研究起著重要作用,近年來轉基因動物的研究,又從另一個方面開拓了疼痛研究的方向,不少的基因敲除(kock-out)小鼠進一步證實了早先用疼痛棋型建立的疼痛機制學說。下面就疼痛模型分別作一介紹。

熱板測痛試驗

傷害感受器受到一定強度的刺激後,感覺訊號傳導到神經中樞,再反饋到運動中樞即可引起身體的反應或保護性反射(肢體回縮)。疼痛實驗中,動物對刺激的反應時間是一項可靠的引數,例如,測試某種鎮痛藥的療效時,就常常比較對照組與給藥組間,動物對熱致痛刺激引起的反應時間,如果給藥組動物對刺激的反應時間明顯也延長,說明該藥物具有抗傷害知覺效應或稱鎮痛反應。

感熱感測器受到過高溫度熱可引起疼痛的感覺,因而熱刺激常用於急性疼痛模型。例如,將動物放置在可以加熱的平板上,動物感受到一定熱度後,即會舔它的腳爪子或跳起來,這就是熱板( hot-plate)試驗。記錄從刺激開始到動物反應的時間,可以知道刺激強度與反應大小關係,一般來說,刺激強度越大,反應就越明顯。熱刺激強度的大小,即溫度的高低。為了使實驗便於對照與重複,急性熱刺激疼痛試驗的熱板試驗,都用統一的標準:自動熱板溫度為52 - 55度,熱持續時間為180s,測試的反應用第十個反跳的時間,一般這些刺激與反應時間都可用記錄儀自動記錄。嗎啡的鎮痛試驗中,腹腔注射8mg/kg,可產生近最大的抗傷害知覺反應的應答時間為30min。

動物疼痛模型的建立方法及注意事項(1):熱板測痛實驗

(一)實驗材料

1.實驗動物健康成年雄性小鼠(30 - 35g)或大鼠(200 - 250S;),分組飼養。

2.實驗藥物生理鹽水(對照)與鎮痛藥物(如嗎啡,lOmg/kg)。

3.帶27針頭的Iml注射器。

4.熱板試驗儀或能控制溫度的金屬板。

5.秒錶或計時器。

(二)實驗步驟

1.從動物房取出實驗動物,稱重後,讓動物在實驗室適應15 - 30min,將對照組與實驗組分開。

2.藥物準備對照組(生埋鹽水等)及給藥組(如嗎啡等,計算藥物濃度)。

3.儀器準備將熱板溫度調定為55度(用於小鼠)或52。5度(用於大鼠)。

4.藥物注射將不同的藥物包括對照溶液,隨機順序注射到實驗動物體內。注意計算好給藥時間與試驗測試的時間間隔,試驗持續時間,同時給出足夠的機動時間(如實驗記錄,動物標記,藥物更換等)。

5.藥物作用開始或高峰期(如給藥後30min),即開始實驗:將動物放到熱板上並立即開始計時(按動計時器),觀察動物開始出現反應(如舔它的腳爪)的時間或直到終止(cut-otT)時間(如因為藥物關係,動物沒有明顯的反應時,應在一定時間內終止試驗,以免動物燒傷,例如可設定為30)。

6.將動物放到熱板上到反應出現時的潛伏期或終止實驗時間記錄下來,在所有實驗動物完成測試後,分組將其平均並作統計學評估。熱板試驗時,常用到一種稱為最大可能效應百分比( peret maximum possible effect,% MPE),即:

MPE(%)=[(給藥後一給藥前)/(終止時間一給藥前)]x 100

這裡給藥前與給藥後均指反應潛伏期,所有動物在測試前,應該先測定一下它的反應潛伏期(即給藥前反應潛伏期);給藥後反應潛伏期是指動物接受藥物(包括對照用生理鹽水或其他載體)注射(或灌注)後實驗中的反應潛伏期;終止時間是指給藥後動物不能對熱作出反應而終止試驗的時間。

(三)注意事項

1、有時給藥前(或對照組)動物的反應潛伏期太快,以致不能測定準確,說明溫度太高(刺激強度太大),應適當減少其強度;

2、按文獻中建議的劑量給藥盾(如嗎啡類),觀察不到應有的反應,也可能表明刺激強度太大,應適量減低一點溫度再測試;

3、如果刺激強度太弱(熱板溫度設定較低),給藥前或對照組動物則可能測不到反應或反應潛伏期很靠近試驗終止時間,而對於給藥組動物沒有反應是因為其對照組動物反應時間範圍很窄,這些都必須加大刺激強度;

4、值得注意的是,必須保持所有的實驗程式一致,儘量輕巧抓取動物,讓動物有足夠的時間適應實驗者的氣味及實驗室環境,否則可造成實驗結果的明顯波動或不能重複。

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