关键词： 创伤和损伤；脊髓；神经元，传入；前瞻性镇痛

摘要 目的：探讨外周组织损伤所致持续性痛的发生机制。方法：应用细胞外单一神经元记录技术，在乌拉坦-氯醛糖合剂麻醉下，对猫L_７节段脊髓背角广动力域(wide-dynamic-range，WDR)神经元进行了记录。结果：(1)将5%福尔马林0.1ml经皮注入WDR神经元的周围感受野，由此诱致其放电反应增强，此增强效应可持续一小时以上；(2)将周围神经用局麻药完全阻断。结果：中枢神经元兴奋性增强可被完全抑制，抑制率为98.65%±0.18%(n=5)；(3)完全阻断周围神经还可抑制WDR神经元的背景自发放电水平，抑制率为90.25%±1.18％(n=5)。结论：外周组织损伤所引起的脊髓伤害性神经元持续兴奋性增强，依赖于周围神经冲动的不断传入。为了防止中枢兴奋性增强的发生和持续，组织损伤前、中、后持续镇痛同等重要。

Mechanisms underlying persistent increase in hyperexcitability of spinal dorsal horn nociceptive neurons induced by peripheral tissue injury Chen Jun， Koyama natsu．Department of Anatomy and K．K．Leung brain Research Centre，Fourth Military medical University，Xian 710032

Abstract Objective：In order to elucidate neural mechanisms underlying peripheral tissue injury-induced persistent pain．Method：By using extracellular single unit recording technique，wide dynamic range（WDR) neurons of spinal dorsal horn were studied at L₇ segment in urethane-chloralose anesthetized cats．Result：（1）Subcutaneous injection of 5％ formalin（0．1ml）into the peripheral cutaneous receptive field（RF）produced a persistent increase in spike discharges of WDR neurons for more than 1h；（2）the formalin-induced increase in firing of WDR neurons was completely suppressed by98．65％±0．18％（n=5)following the sciatic nerve blockade by local anesthetic；（3）blockade of the sciatic nerve could also result in a strong suppression of spontaneous background activity of WDR neurons by 90．25％±1．18％(n=5)．Conclusion：Induction and maintenance of persistent hyperexcitability of spinal dorsal horn nociceptive neurons induced by tissue injury is dependent upon on-going peripheral afferent barrages，suggesting that analgesia supplied pre-，intra- and post-tissue injury would be equally important for prevention of central hyperexcitability．

Key words Wounds and injuries spinal cord Neurons，afferent preemptine analgesia

“前瞻性镇痛(Preemptive analgesia)”是近年来提出的理论设想，认为在全麻下手术之前，如果施行局麻、静脉或鞘内阿片类药物镇痛或将两种方法结合起来就可以防止术后痛^〔1〕。但关于这个理论的正确与否，至今无统一看法^〔1～2〕。为了进一步阐明这一问题，本研究应用电生理学胞外单一神经元记录法，对外周组织损伤诱导的脊髓背角痛相关神经元持续兴奋性增强的机制进行了探讨。

材料与方法

实验用猫9只，体重2.0～4.0kg，雌雄不拘。在肌注盐酸氯胺酮(25mg/kg)诱导麻醉状态下，施右侧头静脉导管术，然后经静脉导入乌拉坦-氯醛糖合剂(乌拉坦125mg/ml，氯醛糖10mg/ml)，实验中按需随时补加以维持全麻水平。施气管插管术供人工呼吸，施颈动脉导管术供监测动脉血压。将动物固定于脑立体定位仪上，静注肌松剂潘库溴铵后，立即行人工呼吸并调节呼吸频率及潮气量，使呼出CO₂水平为3.5%～4.5%。

在踝关节水平，游离双侧腓浅神经和胫神经，将一副银丝双极电极分别环绕其上用于电刺激。施行第4～6腰椎椎板切除术暴露腰骶髓膨大。用由0.5mol/L醋酸钠稀释的2%滂胺天蓝充灌的玻璃微电极(阻抗10～20兆欧)在L₇节段探查和鉴定脊髓背角伤害性神经元。探查的方法是，边进电极边用手向记录部位同侧后肢足部施加机械性刺激或电刺激。电刺激的参数为：单脉冲，间期0.1ms，频率1Hz，强度小于2V(C纤维阈下强度)。单位神经元活动经微电极放大器放大后输入阴极射线管示波器显示。用峰电位水平识别器和记数器分离、采样、记录单位神经元放电频数和刺激期时间直方图(Peristimulus time histogram，PSTH)的时程。同时用峰电位记数器内装打印机将每1或5秒放电频率进行数据输出，用于统计分析。

本实验以脊髓背角广动力域(Wide-dynamic-range，WDR)神经元为靶细胞。WDR神经元在记录的同侧具有一个周围感受野(Peripheral cutaneous receptive field ，RF)，周围感受野有一个低阈值中心区(Low-threshold center of RF，RFltc)和环绕其周围的一个高阈值周围区(High-threshold surround of RF，RFhts)。WDR神经元机械性刺激反应特性是：当向其RFltc施加机械性刺激如用毛刷子轻刷、用圆头玻璃棒轻划、用扁平镊子捏夹或用带齿镊子重夹皮肤时均诱发放电，但在用带齿镊子重夹皮肤时(伤害性刺激)放电最强。而当向其RFhts施加上述机械性刺激时，只有伤害性刺激才能诱发放电。

将5%福尔马林0.1ml注入WDR神经元的RFltc内以此建立一个长时程、持续性的神经元反应模型。将0.5ml局麻药(4%利多卡因)注入坐骨神经鞘内，以此完全阻断外周神经冲动，将注入同样体积的0.9%生理盐水组做为对照。记录终了后，用微电泳方法将滂胺天蓝泳出以标记记录部位，电流强度5μA，通电15～20分钟。实验结束后，深麻动物，首先用1000ml生理盐水经升主动脉充排血液，然后用10%福尔马林3000ml灌流固定动物。取材(腰骶段脊髓)，浸蔗糖、切片(片厚40μm)、1%克紫染色、标记部位定位。本研究的数据均用±表示。用非参Mann-Whitney检验比较各实验组数据。P＜0.05认为有统计学意义。

本实验共记录了23个单一WDR神经元活动，均位于脊髓背角第Ⅳ～Ⅵ层。实验分四组进行研究，(1)单纯RFltc福尔马林注入组(n=7)；(2)RFltc福尔马林+坐骨神经鞘内注入生理盐水组(n=6)；(3)RFltc福尔马林+坐骨神经鞘内局麻药注射组(n=5)；(4)观察阻断周围神经冲动的传入对WDR神经元自发放电的影响效果(n=5)。

结 果

一、单纯RFltc福尔马林注入组将5%福尔马林0.1ml注入WDR神经元的RFltc可立即诱致其放电频率增强，此增强效应持续而紧张，长达1小时以上，并呈单相性，随着时间的推移逐渐减弱。

二、RFltc福尔马林+坐骨神经鞘内生理盐水注射组 将WDR神经元RFltc内注入5%福尔马林0.1ml诱致放电增强5分钟后，向坐骨神经鞘内注入0.9%生理盐水0.5ml，结果未产生抑制作用。

三、RFltc福尔马林+坐骨神经鞘内局麻药注射组 将WDR神经元RFltc内注入5%福尔马林0.1ml诱致放电增强5分钟后，向坐骨神经鞘内注入4%利多卡因0.5ml以完全阻断周围神经冲动的传入，结果2分钟后对放电增强产生明显的抑制效果。抑制作用持续30～60分钟(图A)。从5例平均放电频率来看，注入福尔马林前为每秒2.52±0.05；注入福尔马林后但阻断前为每秒18.6±3.26；阻断后为每秒0.39±0.11(图C)。总之，阻断后放电频率约为注入福尔马林前水平的9.80%±1.31%

a：一典型例的放电时程。B：一典型例的放电时程。

图A，C：坐骨神经鞘内注入利多卡因(Lido)后对福尔马林(F)诱发的WDR神经元长时程放电反应增强的作用效果。图B、D：坐骨神经鞘内注入Lido后对WDR神经元自发背景放电水平的作用效果。

c：5例平均放电时程。D：5例平均放电时程。纵座标每个条棒表示每5秒钟内(A和B)或每分钟内(C和D)的放电数，C和D的图标表示每分钟的平均放电数(±)。A、B、C、D横座标均表示时程，各图箭头表示注射时点(n=5)，约为注入福尔马林后水平的1.35%±0.18%(n=5)。

四、阻断周围神经冲动的传入对背景自发放电的影响先记录WDR神经元背景放电10～20分钟，然后向坐骨神经鞘内注入4%利多卡因0.5ml完全阻断周围神经冲动的传入，结果2分钟后开始出现抑制作用，5分钟后抑制达最大(图B)。5例抑制效果相似，抑制作用持续40～70分钟，平均放电频率阻断前为每秒2.96±0.14；阻断后为每秒0.22±0.01(图D)。即阻断后放电频率约为阻断前水平的9.75%±1.18%(n=5)。将RFltc福尔马林+周围神经阻断实验组(n=5)与单纯周围神经阻断实验组(n=5)做统计学比较发现，两组阻断后的平均放电数之间没有统计学差别(P＞0.05)。

讨 论

我们以往的研究结果证明向猫WDR神经元RFltc注入低浓度福尔马林，可诱发脊髓背角痛相关神经元长时程、单相性放电增强和RF的扩大，而且兴奋性氨基酸NMDA受体参与上述过程，因