李洪影,龐紅利,祁向雯
河南大學(xué)第一附屬醫(yī)院麻醉與圍術(shù)期醫(yī)學(xué)科,開封 475001
瑞芬太尼屬于μ 型阿片受體激動(dòng)劑,是一種起效快、代謝快的臨床常用麻醉藥,但其在發(fā)揮麻醉效應(yīng)的同時(shí),也會(huì)誘發(fā)痛覺過敏,導(dǎo)致患者術(shù)后疼痛敏化,加重患者的痛苦[1-3]。目前,瑞芬太尼誘導(dǎo)痛覺過敏的機(jī)制尚未明確,只能以鎮(zhèn)痛藥物治療,其中以納布啡的鎮(zhèn)痛效果最為突出[4]。常染色質(zhì)組蛋白賴氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶2(euchromatic histone-lysineNmethyltransferase 2,EHMT2),又稱G9a,屬于組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶,近期的研究發(fā)現(xiàn)[5],G9a參與介導(dǎo)神經(jīng)病理性疼痛的產(chǎn)生、維持、發(fā)展,而鈉激活鉀通道(KCNT1,Slack)與神經(jīng)元興奮性存在密切關(guān)系,故推測(cè)G9a、Slack可能參與了機(jī)體神經(jīng)疼痛的發(fā)生過程。鑒于此,本研究建造了瑞芬太尼誘發(fā)大鼠術(shù)后痛覺過敏反應(yīng)模型,分析納布啡對(duì)瑞芬太尼誘導(dǎo)的痛覺過敏的改善作用,并進(jìn)一步探討納布啡對(duì)G9a、Slack表達(dá)的影響,為進(jìn)一步研究納布啡的具體鎮(zhèn)痛機(jī)制、減輕瑞芬太尼誘導(dǎo)的痛覺過敏奠定基礎(chǔ)。
Ugo Basil機(jī)械痛敏測(cè)試儀、Ugo Basile熱痛敏測(cè)試儀均購自上海溪拓科學(xué)儀器有限公司;BSF-80型熒光顯微鏡(上海巴拓儀器有限公司)。
注射用鹽酸瑞芬太尼(批號(hào)20181102,江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司);七氟醚(批號(hào)20181214,上海恒瑞醫(yī)藥有限公司);金霉素軟膏(批號(hào)20190118,長(zhǎng)春翔通藥業(yè)有限公司);大鼠腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)ELISA 試劑盒均購自上海鈺博生物科技有限公司;兔抗大鼠膠原纖維酸性蛋白(glialfibrillaryacidicprotein,GFAP)單克隆抗體、兔抗大鼠G9a抗體、兔抗大鼠KCNT1(Slack)抗體、β-actin抗體單克隆抗體一抗均購自北京百奧萊博科技有限公司;異硫氰酸熒光素(fluorescein isothiocyanate,F(xiàn)ITC,上海金穗生物科技有限公司);辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)標(biāo)記山羊抗兔二抗(北京中山金橋生物有限公司)。
SPF級(jí)雄 性SD 大 鼠,55 只,7 周 齡,體 質(zhì) 量 為250~270 g,購自河南省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,生產(chǎn)許可證號(hào)SCXK(豫)2017-0001。實(shí)驗(yàn)開展前適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,大鼠可自由進(jìn)食、進(jìn)水,環(huán)境溫度維持在22℃±2℃,每日8∶00—20∶00 開燈,20∶00—次日8∶00熄燈。
從55只大鼠中隨機(jī)抽取30只,分為對(duì)照組、瑞芬太尼組、切口痛組,每組10只,其余25只建造瑞芬太尼誘發(fā)大鼠術(shù)后痛覺過敏反應(yīng)模型[6],20 只造模成功的大鼠隨機(jī)分為模型組、納布啡組,每組10只。瑞芬太尼組、模型組、納布啡組均用七氟醚吸入麻醉,再用體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇消毒腹部皮膚,皮下刺入頭皮針,以膠帶固定,連接輸液泵持續(xù)泵注瑞芬太尼0.04 mg·kg-1,0.8 m L·h-1,30 min,對(duì)照組僅輸注等體積(0.4 m L)生理鹽水,輸注時(shí)間同上。各組完成輸注5 min后,對(duì)切口痛組、模型組、納布啡組進(jìn)行左后足底切口術(shù)干預(yù),即在左后足底進(jìn)行碘伏消毒,用11號(hào)刀片從近端0.5 cm 開始向趾端取長(zhǎng)約1 cm的切口,切開皮膚、筋膜后,挑起足底肌肉,縱向切割,保持起止附著點(diǎn)完整。用紗布按壓止血,取5-0尼龍絲線縫合皮膚,切口處覆蓋以金霉素軟膏抗感染。瑞芬太尼組和對(duì)照組大鼠僅固定至手術(shù)臺(tái)上相同時(shí)間。納布啡組在泵注瑞芬太尼前3 min,靜注0.6 mg·kg-1納布啡,其他各組注射等體積生理鹽水。造模成功的標(biāo)準(zhǔn):與正常大鼠比較,造模大鼠造模后48 h 的機(jī)械縮足反應(yīng)閾(paw withdrawal mechanical threshold,PWMT)、熱縮足 反應(yīng)潛伏 期(paw withdrawal thermal latency,PWTL)下降。
在造模后6、12、24、48 h進(jìn)行痛覺行為學(xué)測(cè)定,用Ugo Basile機(jī)械痛敏測(cè)試儀檢測(cè)大鼠PWMT。將大鼠置于檢測(cè)箱中,檢測(cè)箱底部有金屬網(wǎng),待大鼠適應(yīng)15 min后,將測(cè)試儀探針對(duì)準(zhǔn)其左后足底切口附近,啟動(dòng)測(cè)試儀,若大鼠出現(xiàn)抬足行為則視為陽性反應(yīng),記錄測(cè)試儀啟動(dòng)至大鼠抬足的測(cè)量值。每個(gè)測(cè)試重復(fù)3次,間隔5 min,計(jì)算平均測(cè)量值,即PWMT。用Ugo Basile熱痛敏測(cè)試儀檢測(cè)大鼠PWTL,將大鼠置于有玻璃底的箱內(nèi),適應(yīng)15 min,調(diào)整測(cè)試儀的紅外線熱輻射探頭強(qiáng)度,使其產(chǎn)生熱量刺激大鼠10 s,將測(cè)試儀紅外線探頭對(duì)準(zhǔn)足底切口,啟動(dòng)測(cè)試儀,記錄測(cè)試儀啟動(dòng)至大鼠移開左足的時(shí)間,計(jì)算PWTL,計(jì)算方法同上。
完成最后1次痛覺行為學(xué)檢測(cè)后,將大鼠以頸椎脫臼的方式處死,快速剪開大鼠椎弓根,暴露脊髓組織,取大鼠左側(cè)L4~6脊髓背角組織,保留在-80℃冰箱內(nèi)。組織勻漿,4℃以1 500 r·min-1離心30 min,半徑為10 cm,取上清液。按大鼠TNF-α、IL-1βELISA 試劑盒操作說明書操作,用酶標(biāo)儀檢測(cè)450 nm處的吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算TNF-α、IL-1β的含量。
大鼠處死后取出L4~5脊髓段,固定2 h,置于質(zhì)量濃度為300 g·L-1的蔗糖溶液內(nèi)(4℃)脫水3 d,制作厚25μm 的切片。用磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffer saline,PBS)沖洗3次,每次5 min。室溫下以血清封閉,1 h后加入一抗,即抗GFAP 單克隆抗體(1∶200),次日用PBS沖洗后,加入FITC 標(biāo)記的二抗(1∶200),室溫下避光孵育,1 h后用PBS沖洗,隨機(jī)挑選切片置于載玻片上,于熒光顯微鏡下用FITC濾鏡觀察、拍照。
用Western blot檢測(cè)大鼠脊髓背角組織G9a蛋白、Slack總蛋白以及膜蛋白的表達(dá)水平。在大鼠脊髓背角組織內(nèi)加入預(yù)冷的組織蛋白裂解液,研磨為勻漿,在4℃以12 000 r·min-1離心10 min,離心半徑為10 cm,取上清液,即脊髓背角組織總蛋白。用膜蛋白提取試劑盒,按說明書操作提取膜蛋白,并在95℃下變性5 min,用BCA 法檢驗(yàn)蛋白濃度,經(jīng)十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳,轉(zhuǎn)膜,將膜置于質(zhì)量濃度為50 g·L-1的脫脂牛奶中于室溫下封閉2 h,洗膜后加入一抗,包括兔抗大鼠G9a抗體、兔抗大鼠KCNT1(Slack)抗體和β-actin抗體(1∶1 000),4℃孵育過夜,用PBS清洗3次,每次5 min,加入HRP 標(biāo)記的山羊抗兔二抗(1∶2 000),室溫孵育2 h,用PBS清洗3次,每次5 min,置于暗室內(nèi)加入發(fā)光試劑曝光,掃描成像。用Gene Tools圖像分析軟件進(jìn)行條帶灰度值分析,以目的蛋白條帶灰度值與β-actin條帶灰度值的比值反映目的蛋白的相對(duì)表達(dá)水平。
用SPSS 19.0軟件分析數(shù)據(jù),計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多樣本計(jì)量資料比較用單因素方差分析,兩樣本間的比較用LSD-t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
隨著造模時(shí)間的延長(zhǎng),瑞芬太尼組、切口痛組、模型組大鼠的PWMT 值持續(xù)降低,而納布啡組PWMT 值持續(xù)增大(P<0.05),對(duì)照組無明顯變化(P>0.05);與對(duì)照組比較,瑞芬太尼組、切口痛組、模型組、納布啡組大鼠的PWMT 值均減?。≒<0.05);與瑞芬太尼組比較,模型組PWMT 值減小、納布啡組PWMT 值增大(P<0.05),切口痛組與之比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與模型組比較,納布啡組PWMT值增大(P<0.05)。結(jié)果見表1。
表1 大鼠造模后6、12、24、48 h PWMT值的比較(±s,n=10)Tab.1 Comparison of PWMT values of rats at 6,12,24 and 48 hours after modeling(±s,n=10)
表1 大鼠造模后6、12、24、48 h PWMT值的比較(±s,n=10)Tab.1 Comparison of PWMT values of rats at 6,12,24 and 48 hours after modeling(±s,n=10)
注:與對(duì)照組比較,a P<0.05;與瑞芬太尼組比較,b P<0.05;與切口痛組比較,c P<0.05;與模型組比較,d P<0.05;與6 h比較,e P<0.05;與12 h比較,f P<0.05;與24 h比較,g P<0.05。
項(xiàng)目 PWMT/g 6 h 12 h 24 h 48 h對(duì)照組 21.32±1.28 20.75±1.08 20.39±1.47 20.63±1.14瑞芬太尼組 16.55±2.31a 14.45±1.74ae 13.05±1.79aef 12.01±1.28aefg切口痛組 15.25±1.79a 13.48±1.75ae 12.69±1.26aef 11.41±1.16aefg模型組 12.36±1.08abc 11.12±1.07abce 7.36±1.33abcef 6.25±1.15abcefg納布啡組 17.39±1.35abcd 18.06±1.19abcde 19.47±1.03abcdef 20.39±1.17abcdefg F 40.537 74.430 147.853 278.538 P<0.001 <0.001 <0.001 <0.001
隨造模時(shí)間的延長(zhǎng),瑞芬太尼組、切口痛組、模型組大鼠的PWTL值持續(xù)減小,而納布啡組PWTL 值持續(xù)增大(P<0.05),對(duì)照組無明顯變化(P>0.05);與對(duì)照組比較,瑞芬太尼組、切口痛組、模型組、納布啡組的PWTL 值均減?。≒<0.05);與瑞芬太尼組比較,模型組PWTL 值減小、納布啡組PWTL 值增大(P<0.05),切口痛組與之比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與模型組比較,納布啡組PWTL 值增大 (P<0.05)。結(jié)果見表2。
表2 大鼠造模后6、12、24、48 h PWTL值的比較(±s,n=10)Tab.2 Comparison of PWTL values of rats at 6,12,24 and 48 hours after modeling(±s,n=10)
表2 大鼠造模后6、12、24、48 h PWTL值的比較(±s,n=10)Tab.2 Comparison of PWTL values of rats at 6,12,24 and 48 hours after modeling(±s,n=10)
注:與對(duì)照組比較,a P<0.05;與瑞芬太尼組比較,b P<0.05;與切口痛組比較,c P<0.05;與模型組比較,d P<0.05;本組各時(shí)間段比較,e P<0.05。
項(xiàng)目 PWTL/s造模后6 h 造模后12 h 造模后24 h 造模后48 h對(duì)照組 27.69±1.08 27.59±1.12 27.83±1.57 27.06±1.44瑞芬太尼組 18.05±2.01ae 17.95±1.49ae 15.45±1.99ae 14.71±1.88ae切口痛組 17.94±2.09ae 16.27±1.77ae 15.09±1.36ae 14.11±1.51ae模型組 15.42±1.22abce 14.29±1.67abce 12.06±1.34abce 10.28±1.05abce納布啡組 20.42±1.55abcde 22.42±1.69abcde 24.09±1.75abcde 26.33±1.87abcde F 81.958 116.045 171.219 236.023 P<0.001 <0.001 <0.001 <0.001
與對(duì)照組比較,瑞芬太尼組、切口痛組、模型組、納布啡組大鼠TNF-α、IL-1β的水平升高(P<0.05);與瑞芬太尼組比較,模型組TNF-α、IL-1β的水平升高,納布啡組TNF-α、IL-1β的水平降低(P<0.05),切口痛組與瑞芬太尼組比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與模型組比較,納布啡組TNF-α、IL-1β的水平降低(P<0.05)。結(jié)果見表3。
表3 大鼠脊髓背角的細(xì)胞炎癥因子表達(dá)水平的比較(±s,n=10)Tab.3 Comparison of expression of inflammatory cytokines in spinal dorsal horn of rats(±s,n=10)
表3 大鼠脊髓背角的細(xì)胞炎癥因子表達(dá)水平的比較(±s,n=10)Tab.3 Comparison of expression of inflammatory cytokines in spinal dorsal horn of rats(±s,n=10)
注:與 對(duì) 照 組 比 較,a P <0.05;與瑞 芬 太 尼 組 比 較,b P<0.05;與 切 口 痛 組 比 較,c P <0.05;與 模 型 組 比 較,d P<0.05。
項(xiàng)目 TNF-α/(pg·mg-1)IL-1β/(pg·mg-1)對(duì)照組27.35±3.26 49.81±6.34瑞芬太尼組 55.18±6.77a 149.42±11.71a切口痛組 56.39±7.05a 150.08±10.66a模型組 69.82±9.64abc 186.05±19.25abc納布啡組 39.97±5.37abcd 81.67±8.22abcd F 58.888 213.808 P<0.001 <0.001
與對(duì)照組比較,瑞芬太尼組、切口痛組的星形膠質(zhì)細(xì)胞明顯激活,模型組激活星形膠質(zhì)細(xì)胞的密度最大,納布啡組較瑞芬太尼組、切口痛組有所改善。結(jié)果見圖1。
圖1 大鼠脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞激活狀態(tài)(×200)Fig.1 Activation of astrocytes in spinal dorsal horn of rats(×200)
與對(duì)照組比較,瑞芬太尼組、切口痛組、模型組、納布啡組G9a蛋白的相對(duì)表達(dá)量升高,Slack總蛋白與膜蛋白的相對(duì)表達(dá)量降低(P<0.05);與瑞芬太尼組比較,模型組G9a蛋白的相對(duì)表達(dá)量升高,Slack總蛋白與膜蛋白的相對(duì)表達(dá)量降低(P<0.05),納布啡組G9a蛋白的相對(duì)表達(dá)量降低,Slack總蛋白與膜蛋白的相對(duì)表達(dá)量升高(P<0.05),切口痛組與之比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與模型組比較,納布啡組G9a蛋白的相對(duì)表達(dá)量降低,Slack總蛋白與膜蛋白的相對(duì)表達(dá)量升高(P<0.05)。結(jié)果見表4、圖2。
圖2 Western blot檢測(cè)大鼠脊髓背角G9a、Slack總蛋白以及膜蛋白的表達(dá)水平Fig.2 Western blot detection of the expression levels of G9a,Slack total protein and membrane protein in the dorsal horn of rat spinal cord
表4 大鼠脊髓背角G9a、Slack總蛋白以及膜蛋白表達(dá)水平的比較(±s,n=10)Tab.4 Comparison of expression of G9a,Slack total protein and membrane protein in spinal dorsal horn of rats(±s,n=10)
表4 大鼠脊髓背角G9a、Slack總蛋白以及膜蛋白表達(dá)水平的比較(±s,n=10)Tab.4 Comparison of expression of G9a,Slack total protein and membrane protein in spinal dorsal horn of rats(±s,n=10)
注:與 對(duì) 照 組比較,a P <0.05;與 瑞 芬 太 尼 組 比 較,b P<0.05;與切口痛組比較,c P<0.05;與模型組比較,d P<0.05。
項(xiàng)目 G9a Slack總蛋白 膜蛋白對(duì)照組0.92±0.05 0.93±0.06 0.91±0.07瑞芬太尼組 1.19±0.15a 0.69±0.08a 0.59±0.05a切口痛組 1.22±0.18a 0.55±0.09a 0.46±0.06a模型組 1.36±0.12abc 0.46±0.06abc 0.32±0.04abc納布啡組 1.03±0.14abcd 0.81±0.05abcd 0.72±0.07abcd F 16.100 74.628 149.000 P<0.001 <0.001 <0.001
瑞芬太尼可誘發(fā)痛覺過敏已被證實(shí),目前其往往與其他藥物聯(lián)用麻醉,其中與納布啡聯(lián)用的頻率最高[7]。納布啡屬于混合型阿片類受體調(diào)控劑,可激活κ型阿片受體,同時(shí)拮抗μ受體,緩解由μ受體激動(dòng)劑所致的不良反應(yīng)[8]。有研究發(fā)現(xiàn)[9],納布啡可預(yù)防瑞芬太尼全麻患者術(shù)后疼痛、寒戰(zhàn)等的發(fā)生,因此推薦納布啡為預(yù)防瑞芬太尼誘發(fā)痛覺過敏的一線藥物。
本研究在大鼠吸入七氟醚、泵注瑞芬太尼麻醉的狀態(tài)下進(jìn)行切口手術(shù),模擬目前廣泛應(yīng)用于人體的麻醉手術(shù),結(jié)果顯示,泵注瑞芬太尼、切口手術(shù)均可誘發(fā)明顯機(jī)械性痛敏和熱痛敏,泵注瑞芬太尼可在一定程度上加劇大鼠術(shù)后的疼痛感,而預(yù)先采用納布啡可使大鼠術(shù)后PWMT 和PWTL 值上升,且伴隨造模時(shí)間的延長(zhǎng),大鼠PWMT 和PWTL 值持續(xù)上升,表明納布啡可改善由瑞芬太尼誘發(fā)的痛覺過敏。近20年來,諸多研究證明中樞、外周神經(jīng)炎癥在神經(jīng)病理性疼痛的產(chǎn)生與維持中發(fā)揮重要作用,在個(gè)體發(fā)生炎癥或者神經(jīng)損傷后,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,如中樞星形膠質(zhì)細(xì)胞可迅速增生,釋放大量炎癥遞質(zhì)、細(xì)胞因子,影響神經(jīng)元周圍離子環(huán)境,突觸間隙的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸濃度提高,誘發(fā)中樞神經(jīng)元敏感化[10-12]。因此,眾多學(xué)者從抑制中樞星形膠質(zhì)細(xì)胞活化、降低炎癥因子水平出發(fā),探索鎮(zhèn)痛藥物用于改善神經(jīng)病理性疼痛的效果[13-14]。本研究結(jié)果顯示,納布啡組大鼠脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞的密度明顯低于模型組,更接近對(duì)照組,且TNF-α、IL-1β的水平明顯低于模型組,表明星形膠質(zhì)細(xì)胞激活、TNF-α與IL-1β釋放參與了瑞芬太尼誘發(fā)痛覺過敏的產(chǎn)生和維持過程,而納布啡可通過抑制星型膠質(zhì)細(xì)胞活化、下調(diào)炎癥因子水平達(dá)到鎮(zhèn)痛的目的。
G9a是一種由EHMT2 編碼、負(fù)責(zé)定位組蛋白甲基化位點(diǎn)的組蛋白修飾酶,在抑制基因轉(zhuǎn)錄方面的作用已經(jīng)被人熟知,其可通過催化H3K9 的二甲基化(histone H3 lysine 9 dimethylation,H3K9Me2),調(diào)控神經(jīng)元中鉀離子通路表達(dá)沉默,這是神經(jīng)病理性疼痛的表觀遺傳學(xué)相關(guān)機(jī)制[15-16]。神經(jīng)損傷、炎癥可誘發(fā)H3K9Me2上調(diào),在鉀離子通路啟動(dòng)子部位富集,抑制相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,從而導(dǎo)致多種鉀離子通路沉默[17]。本研究結(jié)果顯示,模型組造模后48 h 的G9a蛋白水平上調(diào),而納布啡組G9a蛋白的水平下調(diào),表明G9a通路參與了瑞芬太尼誘導(dǎo)痛覺過敏的形成過程,而納布啡可下調(diào)G9a通路,這可能是納布啡鎮(zhèn)痛的作用機(jī)制之一。Slack通路是由KCNT1基因編碼的鈉離子激活的鉀離子通路,廣泛存在于谷氨酸能神經(jīng)突觸上,其所介導(dǎo)的鉀離子外向電流,可降低神經(jīng)元興奮性,表現(xiàn)為興奮性突觸后膜電流、動(dòng)作電位的振幅和頻率下降[18]。Slack蛋白受到抑制后,可增強(qiáng)由氨甲基膦酸(aminomethyl phosphonic,AMPA)受體所介導(dǎo)的神經(jīng)元興奮性,抑制AMPA受體-Slack負(fù)反饋調(diào)控神經(jīng)元的興奮性,提高興奮性谷氨酸突觸后電位[19-20]。與對(duì)照組比較,模型組Slack總蛋白和膜蛋白的表達(dá)下調(diào),表明Slack 通路也參與了由瑞芬太尼誘導(dǎo)的痛覺形成過程;與模型組比較,納布啡組Slack總蛋白和膜蛋白的表達(dá)上調(diào),表明納布啡可通過上調(diào)Slack通路發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應(yīng)。
綜上所述,預(yù)先使用納布啡可改善由瑞芬太尼誘導(dǎo)的痛覺過敏,可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞活化、降低炎癥因子水平,其可能是通過下調(diào)G9a、上調(diào)Slack的表達(dá)實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)痛效果。