家兔佐劑性關(guān)節(jié)炎疼痛前后痛覺P300的變化①

盧惠蘋，張雷

疼痛的測定是康復(fù)醫(yī)學(xué)一個(gè)重要課題，確定疼痛程度是制定康復(fù)方案的依據(jù)，是判斷康復(fù)效果的指標(biāo)。目前常用的方法如數(shù)字定級(jí)法、視覺模擬評(píng)分(VAS)及McGill疼痛評(píng)分都帶有明顯的主觀成分。疼痛可以引起認(rèn)知和心理活動(dòng)失常，因而，反映腦高級(jí)功能的認(rèn)知電位引起人們的關(guān)注。痛覺P300是近幾年研究較多，與疼痛的認(rèn)知過程密切相關(guān)的腦誘發(fā)電位。它由特定的Oddball序列痛覺刺激誘發(fā)，屬于體感誘發(fā)電位。研究發(fā)現(xiàn)，慢性疼痛患者止痛治療前后痛覺誘發(fā)電位(PEPs)有所變化。本研究應(yīng)用佐劑性關(guān)節(jié)炎(AIA)家兔作為疼痛動(dòng)物模型[1]，探討急慢性疼痛前后痛覺P300的變化。

1 材料和方法

1.1 主要儀器和試劑 完全弗氏佐劑：SIGMA公司；鹽酸嗎啡：沈陽第一制藥廠；慶大霉素：西南藥業(yè)公司；JJC-4電刺激器：上海國泰電器廠；Neuromatic-2000C型肌電圖誘發(fā)電位儀：丹麥丹迪公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 健康日本大耳白兔10只，5~6月齡，雌雄不拘，體質(zhì)量2.0~2.5 kg，福州總醫(yī)院動(dòng)物研究所提供。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 AIA動(dòng)物模型制備 10只家兔均在右后足跖皮內(nèi)注射完全弗氏佐劑0.4 ml/kg。分別在注射佐劑后第7天、第21天兔右臀部肌注鹽酸嗎啡2 mg/kg。

1.3.2 痛閾強(qiáng)度測定 家兔右足背及周圍脫毛，75%乙醇和生理鹽水脫脂消毒。利用2個(gè)刺激針電極，將陽極插至家兔右足背第2趾皮下，陰極插至近膝關(guān)節(jié)的小腿后側(cè)皮下。陰陽極間距離約4 cm。JJC-4電刺激器予波寬8 ms方波，測試剛能引起家兔足趾回縮反應(yīng)的強(qiáng)度，連測3次，每次間隔5 min，取其平均值，即為痛閾強(qiáng)度。

1.3.3 兔顱骨內(nèi)電極植入 2%戊巴比妥鈉經(jīng)耳緣靜脈注射2~3 ml/kg麻醉動(dòng)物。用一手固定家兔頭顱，安爾碘局部消毒后，在前囟區(qū)沿正中線切開頭皮，刮盡骨膜，雙氧水清潔創(chuàng)面。在每只家兔的顱頂部(前囟后1 mm、矢狀縫左側(cè)2 mm)鉆直徑1 mm左右小孔，將不銹鋼螺絲(直徑1~1.5 mm)緊固于顱骨內(nèi)(Cz點(diǎn))。周緣干燥后用牙科水泥固定。該微型螺絲作為痛覺P300記錄電極。術(shù)后慶大霉素每日每次10000 U臀部肌注3 d抗感染。

1.3.4 兔痛覺P300測定[2]采用痛覺Oddball序列刺激，總刺激數(shù)為100次電流，其中以基礎(chǔ)痛閾強(qiáng)度電流作為F刺激(frequent stimulus)，占80%，2倍基礎(chǔ)痛閾強(qiáng)度電流為R刺激(rare stimulus)，占20%。以R刺激作為靶刺激(target stimulus)。靶刺激隨機(jī)分布于F刺激中。相鄰刺激間隔8 s。

采用Neuromatic-2000型肌電圖誘發(fā)電位儀記錄。參考電極置鼻根部，地電極置耳根部。記錄電極為顱頂中央處微型螺絲(Cz點(diǎn))。電極阻抗小于2 kΩ，帶通為2~100 Hz，靈敏度20μV，掃描分析時(shí)間1000 ms，疊加和平均20次。游標(biāo)測定指標(biāo)，自動(dòng)顯示測定結(jié)果，記錄波形。以波峰頂點(diǎn)為潛伏期及波幅測量點(diǎn)。波幅不規(guī)則時(shí)以降支與升支延長線交點(diǎn)為潛伏期測量點(diǎn)。波幅測量以相鄰兩波波峰為起止點(diǎn)，測量峰-峰值。實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次，取平均值。

2 結(jié)果

2.1 痛閾 未造模前痛閾(3.96±0.56)V。家兔注射完全弗氏佐劑后第7天痛閾為(3.37±0.47)V，較注射前下降(P<0.01)，注射嗎啡后，痛閾回升至(3.78±0.49)V(P<0.01)。注射佐劑后第21天痛閾為(3.54±0.48)V，較注射前下降(P<0.01)，較注射佐劑第7天時(shí)上升(P<0.01)，注射嗎啡后痛閾上升至(3.90±0.53)V(P<0.01)。

2.2 痛覺P300

2.2.1 潛伏期 家兔注射完全弗氏佐劑后第7天，痛覺P300潛伏期較注射前明顯縮短(P<0.01)，注射嗎啡后明顯延長(P<0.01)。第21天，潛伏期則第7天明顯延長(P<0.01)，但仍較正常時(shí)明顯縮短(P<0.01)，注射嗎啡后明顯延長(P<0.01)。見表1。

2.2.2 波幅 家兔注射完全弗氏佐劑后第7天，痛覺P300波幅較注射前增大(P<0.05)，注射嗎啡后明顯減小(P<0.01)；第21天，波幅較第7天明顯減小(P<0.01)，與注射前無顯著性差異。見表1。

表1 家兔痛覺P300波幅和潛伏期的變化(n=10)

2.3 相關(guān)性分析 家兔痛閾與痛覺P300潛伏期顯著正相關(guān)(r=0.516,P<0.01)；與痛覺P300波幅無相關(guān)關(guān)系(r=-0.063,P>0.05)。

3 討論

PEPs研究近幾年才興起，其主要波形中含有P300成分(即痛覺P300)[3]。PEPs常用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病和異常疼痛狀態(tài)的研究，它能有效地反映細(xì)纖維傳導(dǎo)通路的功能完整性[4]。

作為事件相關(guān)電位的一種，痛覺P300與常規(guī)應(yīng)用的聽覺P300有相似之處：波幅在頭頂部Cz最大；稀有刺激引起的波幅明顯大于頻繁刺激；刺激強(qiáng)度越大，波幅越大。不同的是，痛覺P300具有非模式依賴性，即PEPs里常包含P300，而不像聽覺P300必須由固定的Oddball刺激序列方能誘發(fā)出。

Granot發(fā)現(xiàn)，纖維肌痛的患者痛點(diǎn)與非痛點(diǎn)刺激對(duì)比，痛覺P300波幅高，痛閾低，局部組織反應(yīng)強(qiáng)烈[5]。痛經(jīng)的婦女較無痛經(jīng)者痛覺P300潛伏期明顯延長，VAS評(píng)分高[6]。Truini發(fā)現(xiàn)，慢性疼痛患者于口服曲馬多前后，長潛伏期PEPs(即痛覺P300)的波幅隨著患者疼痛的減輕而減小[7]。這些實(shí)驗(yàn)提示痛覺P300與疼痛有關(guān)。但PEPs有很大的個(gè)體差異，受疼痛病因、病情、病期等因素的影響，所以以往實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)不能說明痛覺P300與疼痛的具體關(guān)系。

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用家兔佐劑性關(guān)節(jié)炎疼痛模型作為研究對(duì)象，在關(guān)節(jié)炎的不同時(shí)期記錄觀察痛覺P300，與注射佐劑前進(jìn)行對(duì)照，并將嗎啡治療前后的P300進(jìn)行對(duì)照。已有的研究表明，P300受兔種、兔齡、體重以及飼養(yǎng)條件、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、操作條件等的影響，個(gè)體差異較大，而同一只家兔P300波潛伏期、波幅在成年期不同時(shí)間比較無顯著性差異，因此采用自身前后對(duì)照的研究方法，結(jié)果相對(duì)可靠、穩(wěn)定[8]，其有意義的神經(jīng)電生理效應(yīng)可以認(rèn)為是由于藥物注射所引起。

本研究顯示，在AIA急性期(第7天)，痛覺P300的潛伏期較注射前明顯縮短，而慢性期(第21天)隨著疼痛的緩解，痛覺P300的潛伏期相應(yīng)地有所延長，但仍較注射前縮短；AIA急性期和慢性期嗎啡止痛治療后，痛覺P300的潛伏期均較治療前明顯延長。痛覺P300潛伏期與痛閾呈顯著正相關(guān)。痛閾能夠比較客觀準(zhǔn)確地反映疼痛的程度，因此本結(jié)果提示痛覺P300的潛伏期與疼痛密切相關(guān)。結(jié)合以往研究[9]，疼痛對(duì)痛覺P300潛伏期的影響比對(duì)聽覺P300潛伏期更明顯。

疼痛影響痛覺P300的機(jī)制尚不清楚。已知長潛伏期PEPs(主要波形含有痛覺P300)起源于扣帶回皮質(zhì)[10]，主要反映對(duì)于疼痛的情緒和動(dòng)機(jī)反應(yīng)，而不僅僅是對(duì)疼痛的感覺識(shí)別[11]。痛覺P300對(duì)注意和警戒狀態(tài)非常敏感。Flor等認(rèn)為，慢性疼痛患者大腦中疼痛相關(guān)的隱形記憶結(jié)構(gòu)會(huì)選擇性地注意疼痛相關(guān)刺激，從而增加對(duì)疼痛的感知[12]，使痛覺P300波幅比忽略時(shí)大得多。這可能是AIA家兔痛覺P300波幅較注射前明顯加大的重要原因。對(duì)疼痛警覺性增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致PEPs潛伏期縮短，這也許是痛覺P300潛伏期縮短的原因。最新的研究發(fā)現(xiàn)，慢性纖維肌痛的患者對(duì)于疼痛刺激的皮層反應(yīng)的適應(yīng)性降低，抑郁狀態(tài)和中樞神經(jīng)傳導(dǎo)的異常則加速了這種變化，導(dǎo)致PEPs潛伏期和波幅的變化[13]。Zaslansky認(rèn)為，患者經(jīng)鎮(zhèn)靜治療后憂慮減少，可使認(rèn)知和情感功能得到改善，對(duì)疼痛刺激的注意轉(zhuǎn)向其他任務(wù)，從而使PEPs波幅減小，潛伏期延長[14]。這可能也是嗎啡止痛后家兔痛覺P300向正常轉(zhuǎn)變的機(jī)理。

疼痛能引起邊緣系統(tǒng)(包括扣帶回)的神經(jīng)遞質(zhì)或遞質(zhì)間相互作用的變化，從而導(dǎo)致認(rèn)知失適應(yīng)；認(rèn)知障礙會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致邊緣系統(tǒng)遞質(zhì)的變化，形成惡性循環(huán)，從而使疼痛的感覺加重并持續(xù)存在[15]。由于某些遞質(zhì)，如內(nèi)源性阿片肽、生物胺、谷氨酸、γ-氨基丁酸[16-17]等的改變會(huì)影響P300，而痛覺P300產(chǎn)生于邊緣系統(tǒng)(主要是扣帶回)，提示疼痛可能會(huì)通過扣帶回遞質(zhì)的改變影響痛覺P300。但其具體機(jī)制如何、扣帶回在其中起什么作用有待進(jìn)一步研究。

本研究提示，痛覺P300潛伏期可作為疼痛程度的客觀生理學(xué)指標(biāo)，由于它傾向于對(duì)疼痛的特異性感知，與聽覺P300比較，敏感性、特異性可能更高[9]，是對(duì)主觀和行為學(xué)指標(biāo)的補(bǔ)充。

[1]盧惠蘋,張雷.應(yīng)用痛閾、反應(yīng)時(shí)和脊髓c-fos基因證實(shí)皮內(nèi)注射佐劑性關(guān)節(jié)炎家兔疼痛模型的可靠性[J].中國臨床康復(fù),2005,9(23):55-57.

[2]盧惠蘋,吳宗耀.刺激間隔對(duì)兔痛覺誘發(fā)電位的影響[J].中國康復(fù)理論與實(shí)踐,2003,9(7):412-413.

[3]Zaslansky R,Sprecher E,Tenke CE,et al.The P300 in pain evoked potentials[J].Pain,1996,66(1):39-49.

[4]Seifert CL,Nitzsche D,Valet M,et al.Contact heat evoked potentials for the evaluation of pain pathways[J].Nervenarzt,2008,79(8):899,902-907.

[5]Granot M,Buskila D,Granovsky Y,et al.Simultaneous recording of late and ultra-late pain evoked potentials in fibromyalgia[J].Clin Neurophysiol,2001,112(10):1881-1887.

[6]Granot M,Yarnitsky D,Itskovitz-Eldor J,et al.Pain perception in women with dysmenorrhea[J].Obstet Gynecol,2001,98(3):407-411.

[7]Truini A,Panuccio G,Galeotti F,et al.Laser-evoked potentials as a tool for assessing the efficacy of antinociceptive drugs[J].Eur J Pain,2010,14(2):222-225.

[8]吳宗耀,沈菊彬,周永杰,等.P300電位的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究[J].中華理療雜志,1995,18(3):134-137.

[9]盧惠蘋,張雷,倪國新.家兔佐劑性關(guān)節(jié)炎致疼痛前后聽覺P300的變化[J].臨床神經(jīng)電生理學(xué)雜志,2009,18(5):262-265.

[10]Bentley DE,Derbyshire SW,Youell PD,et al.Caudal cingulate cortex involvement in pain processing:an inter-individual laser evoked potential source localisation study using realistic head models[J].Pain,2003,102(3):265-271.

[11]Tommaso M,Calabrese R,Vecchio E,et al.Effects of affective pictures on pain sensitivity and cortical responses induced by laser stimuli in healthy subjects and migraine patients[J].Int J Psychophysiol,2009,74(2):139-148.

[12]Flor H,Knost B,Birbaumer N.Processing of pain-and body-related verbal material in chronic pain patients:central and peripheral correlates[J].Pain,1997,73(3):413-421.

[13]Tommaso MD,Federici A,Santostasi R,et al.Laser-evoked potentials habituation in fibromyalgia[J].J Pain,2011,12(1):116-124.

[14]Zaslansky R,Sprecher E,Katz Y,et al.Pain-evoked potentials:what do they really measure?[J].Electroencephalogr Clin Neurophysiol,1996,100(5):384-391.

[15]Tandon OP,Kumar A,Dhar D,et al.Event-related evoked potential responses(P300)following epidural methylprednisolone therapy in chronic low back pain patients[J].Anaesthesia,1997,52(12):1173-1176.

[16]Polich J.Updating P300:an integrative theory of P3a and P3b[J].Clin Neurophysiol,2007,118(10):2128-2148.

[17]虞樂華,吳宗耀.海馬神經(jīng)化學(xué)因素對(duì)兔P3波影響機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[J].第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,20(1)：18-23.