中缝大核在肌梭传入镇痛中的作用
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张红梅. 樊小力. 李强. 吴志新.
脊髓背角.肌梭传入.中缝大核.镇痛作用.琥珀胆碱.
参见附件(173kb)。
作者：张红梅 樊小力 李强 吴志新
单位：(西安交通大学基础医学院生理学教研室,西安 710061)
关键词：脊髓背角；肌梭传入；中缝大核；镇痛作用；琥珀胆碱
西安医科大学学报000301摘 要：目的 观察中缝大核在肌梭传入镇痛中的作用。方法 用微电极细胞外记录技术，以大鼠脊髓背角WDR神经元伤害性诱发反应为痛反应指标，观察了损毁中缝大核(NRM)前后静脉注射琥珀胆碱(SCH)诱发的肌梭传入活动对脊髓背角WDR神经元伤害性诱发反应的影响。结果 在34个WDR神经元中，有27个单位的晚串放电被静注SCH诱发的肌梭传入所抑制(占76.67%)，5个单位表现为兴奋，2个单位无反应，对有抑制作用的19个单位进一步观察发现，损毁中缝大核后，静注SCH诱发的肌梭传入对WDR神经元伤害性诱发反应的抑制作用明显减弱，抑制率由损毁前的31.92%降至23.44%。结论 提示中缝大核在肌梭传入的镇痛中起着一定的作用。
中图分类号：R338.2 文献标识码：A
文章编号：0258-0659(2000)03-0195-03
The role of nucleus raphe magnus in analgesia
produced by the activation of muscle spindle afferent
Zhang Hongmei，Fan Xiaoli，Li Qiang
(Department of Physiology,Basical Medicine College,Xi′an Jiaotong University, Xi′an 710061,China)
ABSTRACT：Objective To observe the role of nucleus raphe magnus(NRM) in analgesia produced by the activation of muscle spindle afferent.Methods The C-fiber responses of the wide dynamic range(WDR) neurons in the rat spinal cord dorsal horn were used as nociceptive responses.The inhibitory effects on C-responses of WDR neurons elicited by injecting introvenously(SCH) which can evoke muscle spindle afferents were compared before and after electrolytic lesion of NRM.Results The results showed that there were 27 of 34 WDR neurons(76.67%) were inhibited by introvenously SCH and the further study(19unit) found that after lesion of NRM the inhibitory effects to WDR neurons of SCH were significant decreased,the inhibitory rate from 31.92%(before lesion of NRM) reduced to 23.44%.Conclusion It suggests that NRM play an important role in analgesia produced by the activation of muscle spindle afferents.
KEY WORDS: spinal cord dorsal horn; muscle spindle afferent; nucleus raphe magnus; analgesia; succinycholine
早在公元前几百年，我国就发现了穴位这一针感点，随着针刺镇痛研究的深入，大量形态学和电生理学研究资料表明，针感来自深部感受器[1，2]，肌肉丰厚处穴位针感感受器主要是肌梭[3，4]。近年来我室的研究证明了肌梭的传入活动具有镇痛作用，横断脊髓后其镇痛作用明显减弱，提示在肌梭传入的镇痛机制中，脊髓上结构的下行抑制具有重要的作用。众所周知，中脑导水管周围灰质(Periaqueductal gray, PAG)-中缝大核(Nucleus Raphe Magnus, NRM)系统是公认的下行抑制系统，因此探明NRM在肌梭传入镇痛中的作用，对于阐明肌梭传入的镇痛机制具有重要意义。为此，本研究以大鼠为实验对象，以脊髓背角广动力型(Wideynamic range, WDR) 神经元伤害性诱发反应(C-反应) 为痛指标，观察损毁中缝大核前后肌梭的传入对 WDR 神经元C-反应的影响，为针刺镇痛原理的研究提供新的资料。
1 材料与方法
采用Spragur-Dawley大鼠，雌雄不拘，体重200～300g，在戊巴比妥钠腹腔麻醉(40mg/kg)下行颈静脉插管术和气管插管术，在胸13～腰1部位行椎板切除术暴露脊髓，将动物固定于脑立体定位仪上，并将其前、后囟调节在同一水平面上，根据Paxinos和Watson鼠脑图谱确定中缝大核位置[后囟后(P)3.8～5.0mm、中线(L)、颅骨表面以下(H)8.5～9.5mm]。用微型电钻在相应位置钻孔，覆盖湿盐水棉球保护，以备插入脑内损毁电极。在双目解剖显微镜下用游丝镊子剥去硬脊膜，拉起皮瓣制做油槽，内充37℃石蜡油。
用玻璃微电极细胞外引导WDR神经元的单位放电，外周刺激用经皮电刺激，在寻找神经元放电过程中给予每秒1次的检验性刺激，刺激参数为：强度1～2mA，波宽1ms，1Hz(为Aα、Aβ类纤维的阈上刺激，但不足以兴奋C纤维)。找到单位放电后，用强度为10～30mA，波宽1ms,1Hz的强电刺激(可兴奋绝大多数C类纤维)以检出WDR神经元。实验开始后，动物维持浅麻并用箭毒(2mg/kg)制动，施行人工呼吸，频率75次/min，实验过程中持续监测大鼠心电(R-R间期维持在120～160ms)，用温控仪将动物体温维持在37.5℃，随时观察动物瞳孔大小及皮肤色泽。
中缝大核损毁电极采用单极不锈钢绝缘电极，电极尖端直径为200μm,裸露0.5mm。根据Paxinos和Watson鼠脑图谱，用微电极推进器将电极垂直插入中缝大核，给以0.5mA、30s的直流电流，阳极损毁。实验结束后，作损毁部位的组织学鉴定，观察电极尖端位置。损毁部位为圆形或椭圆形直径1mm左右的缺损区，周围有一蓝色晕环。实验结果作t检验，P<0.05为显著性检验。
2 结果
2.1 静脉注射SCH对大鼠脊髓背角WDR神经元C-反应的影响
在脊髓背角记录到34个WDR神经元，静脉注射琥珀胆碱(Succinycholine,SCH)后对WDR神经元C-反应呈现抑制反应的WDR神经元表现为C-反应放电数减少，放电时程缩短，而呈现兴奋反应的WDR神经元C-反应则表现为放电数增多，放电时程延长。其中27个单位被静注SCH所抑制(占76.67%)，5例被兴奋(占16.67%)，2例无明显变化(占6.67%)。静注SCH 1min后即出现抑制反应，3min达高峰，抑制率为31.92%，20min左右恢复到前对照水平。对8例呈抑制反应的WDR神经元重复用同等剂量的SCH，其抑制率与前一次相比无明显差别；而给同样剂量的生理盐水，则无抑制作用(图1)。
图1 静注生理盐水和重复静注SCH对背角WDR神经元C-反应抑制率的影响
2.2 损毁中缝大核后静注SCH对WDR神经元C-反应的影响
为了分析NRM在静注SCH对WDR神经元C-反应的影响中的作用，对19例被静注SCH抑制的WDR神经元上观察了损毁NRM前后，静注同样剂量的SCH对WDR神经元C-反应抑制率的影响，结果发现，损毁NRM后静注同样剂量的SCH对WDR神经元C-反应的抑制率明显降低(由损毁前的31.92%降至23.44%)，经统计学检验，与损毁前相比，具有显著性差异(P<0.05)(见表1)。
表1 损毁NRM前后静注SCH对WDR神经元
C-反应抑制率的影响(
±s) 时间
抑制率(%)
损毁前
损毁后
3min
31.92±7.05
23.44±4.64*
5min
30.19±7.44
22.95±5.31*
10min
15.27±6.53
14.72±5.69
15min
5.17±4.77
6.58±4.58
20min
0.55±3.71
-0.62±4.03
*损毁前后比较P<0.05
3 讨论
近年来，我室在“肌梭与镇痛”专题的研究中证实，牵拉腓肠肌诱发的肌梭传入活动可抑制大鼠脊髓背角WDR神经元C-反应，且瞬时牵拉的抑制作用强于持续牵拉，双侧牵拉的抑制作用强于单侧牵拉，首次提出肌梭的传入活动具有镇痛作用[5]。随后汪丛莹等人发现静注SCH兴奋全身的肌梭后对WDR神经元C-反应具有明显的抑制作用；高位横断脊髓后，其抑制作用明显减弱，但并不完全消失。提示在肌梭传入的镇痛作用中，脊髓上结构的下行抑制作用起着重要的作用。有资料表明，来自皮肤和肌肉的感觉传入冲动可以到达红核。唐斌等[6]人发现电刺激红核可使WDR神经元C-反应受到抑制，静脉注射SCH使全身肌梭兴奋后，红核放电增加的同时WDR神经元C-反应抑制，而损毁红核后给予相同剂量的SCH，WDR神经元C-反应的抑制作用明显减弱，说明红核在肌梭传入的镇痛中具有重要作用。大量的资料已经证实了中缝大核在内源性镇痛和针刺镇痛中起着重要作用。为了进一步分析NRM在肌梭传入镇痛中的作用，本实验观察到损毁NRM后，静注相同剂量的SCH对WDR神经元C-反应的抑制作用较损毁前明显减弱，提示NRM在肌梭传入镇痛中确实起着一定的作用。肌梭传入是否直接到达NRM虽不能肯定，但有文献报道红核有传出纤维直接到达中缝大核[7]。为此，我们推测，在肌梭传入的镇痛机制中，很可能是通过红核，再转而沿着PAG-NRM系统及缝-脊下行抑制系统，即：“肌梭-红核-中缝大核-脊髓”环路发挥镇痛作用的。
司可林是一种去极化型骨骼肌松弛剂，肌松作用迅速，但持续时间较短，它对肌梭具有兴奋作用，可以阻断梭外肌的神经传递，亦可直接作用于梭内肌纤维，引起它的收缩，从而使肌梭的传入放电增多[8]。关于重复应用SCH是否产生快速耐受性的问题，师养荣等在大鼠胫神经上用分离神经细束的方法证实，以25～35min为间期，反复应用SCH(2～5mg/kg)未出现药物的蓄积作用或快速耐受性[9]。本实验损毁前后两次用药间隔为40～50min，而且还对比了损毁前重复使用等剂量的SCH，发现两次用药后WDR神经元C-反应的抑制作用无明显差异，因此损毁NRM前后，静脉注射等剂量的SCH，对WDR神经元C-反应的抑制作用的差别，不是因为WDR神经元C-反应对SCH诱发的肌梭传入活动产生的耐受性引起的，而确实是由损毁NRM引起的。由此可见，中缝大核在肌梭传入镇痛中起重要作用。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.39070334)
参考文献：
[1] 汪振裕.针刺镇痛效应外周传入途径的分析[J].中国科学，1973，2∶157
[2] 西安医学院针麻基础理论研究组.关于合谷穴感受器的形态学研究[J].陕西新医药，1973，1～2∶17
[3] 陈隆顺，侯宗濂.体针穴位针感受器及其传入纤维类别.针刺研究进展[M].第1版.北京：人民卫生出版社，1981.126～133
[4] 侯宗濂.穴位针感感受器及其传入纤维类别[J].针刺研究.1989，14(1～2)∶127
[5] 樊小力，魏继业，朱 衡，等.肌梭传入对脊髓背角会聚神经元伤害性诱发反应的影响[J].西安医科大学学报，1992，13(4)∶299
[6] 唐 斌，樊小力，汪丛莹，等.红核在肌梭传入抑制伤害性反应中的作用[J].生理学报，1999，51(4)∶386
[7] West D C，Lovick T A，Wolstencroft J H.An excitatory input to nucleus raphe magnus from the rad nucleus in the cat[J].Neurosci Lett，1982，29(1)∶31
[8] 樊小力，牛汉璋.神经生理学[M].第一版，西安：陕西人民教育出版社，1993.17-29
[9] 师养容，秦 潮，樊小力.琥珀胆碱引起肌梭传入放电增加的量效关系[J].西安医科大学学报，1996，17(1)∶20
(收稿日期:1999-11-03 修回日期：1999-12-24)
作者：张红梅 樊小力 李强 吴志新
单位：(西安交通大学基础医学院生理学教研室,西安 710061)
关键词：脊髓背角；肌梭传入；中缝大核；镇痛作用；琥珀胆碱
西安医科大学学报000301摘 要：目的 观察中缝大核在肌梭传入镇痛中的作用。方法 用微电极细胞外记录技术，以大鼠脊髓背角WDR神经元伤害性诱发反应为痛反应指标，观察了损毁中缝大核(NRM)前后静脉注射琥珀胆碱(SCH)诱发的肌梭传入活动对脊髓背角WDR神经元伤害性诱发反应的影响。结果 在34个WDR神经元中，有27个单位的晚串放电被静注SCH诱发的肌梭传入所抑制(占76.67%)，5个单位表现为兴奋，2个单位无反应，对有抑制作用的19个单位进一步观察发现，损毁中缝大核后，静注SCH诱发的肌梭传入对WDR神经元伤害性诱发反应的抑制作用明显减弱，抑制率由损毁前的31.92%降至23.44%。结论 提示中缝大核在肌梭传入的镇痛中起着一定的作用。
中图分类号：R338.2 文献标识码：A
文章编号：0258-0659(2000)03-0195-03
The role of nucleus raphe magnus in analgesia
produced by the activation of muscle spindle afferent
Zhang Hongmei，Fan Xiaoli，Li Qiang
(Department of Physiology,Basical Medicine College,Xi′an Jiaotong University, Xi′an 710061,China)
ABSTRACT：Objective To observe the role of nucleus raphe magnus(NRM) in analgesia produced by the activation of muscle spindle afferent.Methods The C-fiber responses of the wide dynamic range(WDR) neurons in the rat spinal cord dorsal horn were used as nociceptive responses.The inhibitory effects on C-responses of WDR neurons elicited by injecting introvenously(SCH) which can evoke muscle spindle afferents were compared before and after electrolytic lesion of NRM.Results The results showed that there were 27 of 34 WDR neurons(76.67%) were inhibited by introvenously SCH and the further study(19unit) found that after lesion of NRM the inhibitory effects to WDR neurons of SCH were significant decreased,the inhibitory rate from 31.92%(before lesion of NRM) reduced to 23.44%.Conclusion It suggests that NRM play an important role in analgesia produced by the activation of muscle spindle afferents.
KEY WORDS: spinal cord dorsal horn; muscle spindle afferent; nucleus raphe magnus; analgesia; succinycholine
早在公元前几百年，我国就发现了穴位这一针感点，随着针刺镇痛研究的深入，大量形态学和电生理学研究资料表明，针感来自深部感受器[1，2]，肌肉丰厚处穴位针感感受器主要是肌梭[3，4]。近年来我室的研究证明了肌梭的传入活动具有镇痛作用，横断脊髓后其镇痛作用明显减弱，提示在肌梭传入的镇痛机制中，脊髓上结构的下行抑制具有重要的作用。众所周知，中脑导水管周围灰质(Periaqueductal gray, PAG)-中缝大核(Nucleus Raphe Magnus, NRM)系统是公认的下行抑制系统，因此探明NRM在肌梭传入镇痛中的作用，对于阐明肌梭传入的镇痛机制具有重要意义。为此，本研究以大鼠为实验对象，以脊髓背角广动力型(Wideynamic range, WDR) 神经元伤害性诱发反应(C-反应) 为痛指标，观察损毁中缝大核前后肌梭的传入对 WDR 神经元C-反应的影响，为针刺镇痛原理的研究提供新的资料。
1 材料与方法
采用Spragur-Dawley大鼠，雌雄不拘，体重200～300g，在戊巴比妥钠腹腔麻醉(40mg/kg)下行颈静脉插管术和气管插管术，在胸13～腰1部位行椎板切除术暴露脊髓，将动物固定于脑立体定位仪上，并将其前、后囟调节在同一水平面上，根据Paxinos和Watson鼠脑图谱确定中缝大核位置[后囟后(P)3.8～5.0mm、中线(L)、颅骨表面以下(H)8.5～9.5mm]。用微型电钻在相应位置钻孔，覆盖湿盐水棉球保护，以备插入脑内损毁电极。在双目解剖显微镜下用游丝镊子剥去硬脊膜，拉起皮瓣制做油槽，内充37℃石蜡油。
用玻璃微电极细胞外引导WDR神经元的单位放电，外周刺激用经皮电刺激，在寻找神经元放电过程中给予每秒1次的检验性刺激，刺激参数为：强度1～2mA，波宽1ms，1Hz(为Aα、Aβ类纤维的阈上刺激，但不足以兴奋C纤维)。找到单位放电后，用强度为10～30mA，波宽1ms,1Hz的强电刺激(可兴奋绝大多数C类纤维)以检出WDR神经元。实验开始后，动物维持浅麻并用箭毒(2mg/kg)制动，施行人工呼吸，频率75次/min，实验过程中持续监测大鼠心电(R-R间期维持在120～160ms)，用温控仪将动物体温维持在37.5℃，随时观察动物瞳孔大小及皮肤色泽。
中缝大核损毁电极采用单极不锈钢绝缘电极，电极尖端直径为200μm,裸露0.5mm。根据Paxinos和Watson鼠脑图谱，用微电极推进器将电极垂直插入中缝大核，给以0.5mA、30s的直流电流，阳极损毁。实验结束后，作损毁部位的组织学鉴定，观察电极尖端位置。损毁部位为圆形或椭圆形直径1mm左右的缺损区，周围有一蓝色晕环。实验结果作t检验，P<0.05为显著性检验。
2 结果
2.1 静脉注射SCH对大鼠脊髓背角WDR神经元C-反应的影响
在脊髓背角记录到34个WDR神经元，静脉注射琥珀胆碱(Succinycholine,SCH)后对WDR神经元C-反应呈现抑制反应的WDR神经元表现为C-反应放电数减少，放电时程缩短，而呈现兴奋反应的WDR神经元C-反应则表现为放电数增多，放电时程延长。其中27个单位被静注SCH所抑制(占76.67%)，5例被兴奋(占16.67%)，2例无明显变化(占6.67%)。静注SCH 1min后即出现抑制反应，3min达高峰，抑制率为31.92%，20min左右恢复到前对照水平。对8例呈抑制反应的WDR神经元重复用同等剂量的SCH，其抑制率与前一次相比无明显差别；而给同样剂量的生理盐水，则无抑制作用(图1)。
图1 静注生理盐水和重复静注SCH对背角WDR神经元C-反应抑制率的影响
2.2 损毁中缝大核后静注SCH对WDR神经元C-反应的影响
为了分析NRM在静注SCH对WDR神经元C-反应的影响中的作用，对19例被静注SCH抑制的WDR神经元上观察了损毁NRM前后，静注同样剂量的SCH对WDR神经元C-反应抑制率的影响，结果发现，损毁NRM后静注同样剂量的SCH对WDR神经元C-反应的抑制率明显降低(由损毁前的31.92%降至23.44%)，经统计学检验，与损毁前相比，具有显著性差异(P<0.05)(见表1)。
表1 损毁NRM前后静注SCH对WDR神经元
C-反应抑制率的影响(
±s) 时间抑制率(%)
损毁前
损毁后
3min
31.92±7.05
23.44±4.64*
5min
30.19±7.44
22.95±5.31*
10min
15.27±6.53
14.72±5.69
15min
5.17±4.77
6.58±4.58
20min
0.55±3.71
-0.62±4.03
*损毁前后比较P<0.05
3 讨论
近年来，我室在“肌梭与镇痛”专题的研究中证实，牵拉腓肠肌诱发的肌梭传入活动可抑制大鼠脊髓背角WDR神经元C-反应，且瞬时牵拉的抑制作用强于持续牵拉，双侧牵拉的抑制作用强于单侧牵拉，首次提出肌梭的传入活动具有镇痛作用[5]。随后汪丛莹等人发现静注SCH兴奋全身的肌梭后对WDR神经元C-反应具有明显的抑制作用；高位横断脊髓后，其抑制作用明显减弱，但并不完全消失。提示在肌梭传入的镇痛作用中，脊髓上结构的下行抑制作用起着重要的作用。有资料表明，来自皮肤和肌肉的感觉传入冲动可以到达红核。唐斌等[6]人发现电刺激红核可使WDR神经元C-反应受到抑制，静脉注射SCH使全身肌梭兴奋后，红核放电增加的同时WDR神经元C-反应抑制，而损毁红核后给予相同剂量的SCH，WDR神经元C-反应的抑制作用明显减弱，说明红核在肌梭传入的镇痛中具有重要作用。大量的资料已经证实了中缝大核在内源性镇痛和针刺镇痛中起着重要作用。为了进一步分析NRM在肌梭传入镇痛中的作用，本实验观察到损毁NRM后，静注相同剂量的SCH对WDR神经元C-反应的抑制作用较损毁前明显减弱，提示NRM在肌梭传入镇痛中确实起着一定的作用。肌梭传入是否直接到达NRM虽不能肯定，但有文献报道红核有传出纤维直接到达中缝大核[7]。为此，我们推测，在肌梭传入的镇痛机制中，很可能是通过红核，再转而沿着PAG-NRM系统及缝-脊下行抑制系统，即：“肌梭-红核-中缝大核-脊髓”环路发挥镇痛作用的。
司可林是一种去极化型骨骼肌松弛剂，肌松作用迅速，但持续时间较短，它对肌梭具有兴奋作用，可以阻断梭外肌的神经传递，亦可直接作用于梭内肌纤维，引起它的收缩，从而使肌梭的传入放电增多[8]。关于重复应用SCH是否产生快速耐受性的问题，师养荣等在大鼠胫神经上用分离神经细束的方法证实，以25～35min为间期，反复应用SCH(2～5mg/kg)未出现药物的蓄积作用或快速耐受性[9]。本实验损毁前后两次用药间隔为40～50min，而且还对比了损毁前重复使用等剂量的SCH，发现两次用药后WDR神经元C-反应的抑制作用无明显差异，因此损毁NRM前后，静脉注射等剂量的SCH，对WDR神经元C-反应的抑制作用的差别，不是因为WDR神经元C-反应对SCH诱发的肌梭传入活动产生的耐受性引起的，而确实是由损毁NRM引起的。由此可见，中缝大核在肌梭传入镇痛中起重要作用。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.39070334)
参考文献：
[1] 汪振裕.针刺镇痛效应外周传入途径的分析[J].中国科学，1973，2∶157
[2] 西安医学院针麻基础理论研究组.关于合谷穴感受器的形态学研究[J].陕西新医药，1973，1～2∶17
[3] 陈隆顺，侯宗濂.体针穴位针感受器及其传入纤维类别.针刺研究进展[M].第1版.北京：人民卫生出版社，1981.126～133
[4] 侯宗濂.穴位针感感受器及其传入纤维类别[J].针刺研究.1989，14(1～2)∶127
[5] 樊小力，魏继业，朱 衡，等.肌梭传入对脊髓背角会聚神经元伤害性诱发反应的影响[J].西安医科大学学报，1992，13(4)∶299
[6] 唐 斌，樊小力，汪丛莹，等.红核在肌梭传入抑制伤害性反应中的作用[J].生理学报，1999，51(4)∶386
[7] West D C，Lovick T A，Wolstencroft J H.An excitatory input to nucleus raphe magnus from the rad nucleus in the cat[J].Neurosci Lett，1982，29(1)∶31
[8] 樊小力，牛汉璋.神经生理学[M].第一版，西安：陕西人民教育出版社，1993.17-29
[9] 师养容，秦 潮，樊小力.琥珀胆碱引起肌梭传入放电增加的量效关系[J].西安医科大学学报，1996，17(1)∶20
(收稿日期:1999-11-03 修回日期：1999-12-24)
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