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疼痛动物模型/大鼠疼痛模型

作者:   上传日期:2017-08-08  阅读次数:

疼痛动物模型

急性痛模型

生理性疼痛模型 (甩尾,后爪收缩反射)
炎症痛模型 (福尔马林, carrageenan, 术后疼痛),
腹痛模型 (醋酸扭体)

慢性痛模型

炎症痛模型(CFA 或 MIA诱发),
外周神经损伤模型 (Chung, CCI, PNL,SNI),
糖尿病性神经病理性疼痛 (STZ诱发),
化疗诱发神经病理性疼痛;

检测

热刺激: 热板, Hargreaves, 后爪回缩反射阈值及潜伏期 (PWL, PWT)
机械刺激: von Frey hairs, Randall-Selitto 压痛刺激
双足平衡测痛仪: 双足承重检测 (Weight Bearing)
疼痛行为观测: LABORAS 系统
取材: 血液,脑脊液,脑组织,脊髓组织,背根神经节,神经组织等

疼痛是个复杂的神经病理与主观感受症状,产生的原因多种多样,近年来,在疼痛和镇痛研究领域已普遍重视建立模拟临床患者急、慢性或持续性疼痛的实验模型。疼痛模型建立的方法可以多种多样,一般地,有化学刺激性模型,物理刺激性模型,神经源性损伤模型,内脏牵拉疼痛模型以及其他多种模型。但要一个模型同时反映多种病因引起的疼痛是相当困难的,实验者需针对研究的目的去选择或建立实用的疼痛模型。现就近年来国内外广泛应用或新近建立的疼痛模型作一简要探讨。

1、化学刺激法

化学刺激法制造的疼痛模型是目前研究最多、应用最广泛的的一类疼痛模型,主要有炎性刺激致痛和药物刺激致痛两种。

1.1 炎性刺激致痛
1.1.1 炎剂内脏痛模型
1.1.1.1炎剂扭体法常用小鼠,腹腔注射0.6%冰乙酸0.2ml/只或0.05%酒石酸锑钾0.2ml/只致痛。观察10~20min扭体反应的次数或出现扭体反应的动物数,计算镇痛百分率。本法适于筛选非麻醉性镇痛药,尤其是筛选甾体抗炎药镇痛作用的一种敏感而简便的一种方法,但缺乏特异性,个体差异大,故腹腔时的部位和操作技术应尽量保持一致。
1.1.1.2 蜂毒致结肠炎疼痛模型 在目视条件下将蜜蜂毒注入即时麻醉大鼠的乙状结肠黏膜下,在一定时间范围内观察清醒大鼠由于坛性内脏痛所致的紧张性疼痛行为,如舔咬下腹部及**区域,腹部收缩,身体伸展及全身收缩。此法避免了由于腹腔注射化学刺激物造成的腹壁躯体性痛成分的介入以及大面积的弥散性脏器、黏膜以及腹腔壁层的损伤,具有行为反应特征明显、痛评分客观实际、符合临床症状、操作简便且重现性好之优点,与福尔马林致痛相对照,前者比后者第二相炎症反应明显且持续期长,这对炎症性镇痛药的研究是至关重要的。
1.1.2 致炎剂致局部关节肿胀疼痛模型 方法是选用适当的致炎剂,于大鼠或小鼠后足跖或踝部皮下注射。如注入后0.5~1h肿胀达峰值的鸡蛋清、5-HT、组织胺、缓激肽、右旋糖酐等短效致炎剂,或在注入后2~4h肿胀达峰值的福尔马林(50μl4%)、交叉菜胶(0.1ml0.5%)、琼脂、白陶土、酵母等中效致炎剂;甲醛(0.2mg/50μl)、氮芥、结晶尿酸钠在注入24h后才达到峰值,持续约两周,消退也晚,为长效致炎剂。注入以后造成关节或足跖肿胀,测定足跖容积或关节周长。
1.1.3佐剂关节炎模型其基本方法是在大鼠尾根部皮内或足跖部注射福氏完全佐剂,注射后原发病变为致炎局部的炎症反应,致炎后8h炎症局部即出现红肿疼痛,18h可达高峰,持续6d左右,以后逐渐减退,持续数周、继发病变一般于致炎后10d左右出现,表现为全身多发性关节损害。此模型与人的类风湿性关节炎很相似,其造模特异性高,假阳性率低,被认为是慢性痛最为理想的模型之一。
1.1.4钾离子皮下透入或注射致炎性疼痛模型常用动物为兔与大鼠,饱和KCl溶液,经一定强度的直流电透入或直接注射进入动物的不同皮下部位,引起疼痛。一般以引起上述疼痛反应的电流强度(mA值)作为痛阈。该模型主要用于药物或针刺在外周的镇痛机制。
1.1.5 辣椒素静脉推注致偏头疼模型李树壮等用辣椒素静脉刺激和电刺激的方法,造成大鼠硬脑膜内血浆蛋白渗出,建立神经源性炎症动物偏头痛模型。

1.2 药物刺激致痛动物模型
1.2.1硝酸甘油注射致偏头疼模型大鼠,皮下注射硝酸甘油10mg/kg,造模后动物出现双耳发红、前肢频繁挠头、活动增多等表现。可能机理为,硝酸甘油在体内生成NO,NO通过强烈的扩张脑血管作用,造成无菌性眼炎症;另一方面NO具有神经毒性作用,可激发三叉神经的血管反射,诱发实验性偏头疼,该模型具有经济、简便、相似性好,实用性强等特点,已被广泛用在偏头疼的研究领域。
1.2.2利血平化低5-HT伴局部脑血管痉挛头痛模型方法小鼠,皮下注射利血平10mg/kg,共14d。于第14天将小鼠麻醉,大脑皮层注射血凝块2μl/只。机理为单胺类神经递质耗竭剂利血平能够诱发偏头疼,又局部注射血凝块可以诱发脑血管痉挛。造模后,小鼠凝血时间明显缩短,痛阈值降低,全血及脑内5-HT含量明显下降,这些基本上反映了偏头疼的特点。
1.2.3组胺、利血平与m-CPP[1-(3-氯苯基)]哌嗪头痛模型Olesen用连续给予组胺、利血平与m-CPP作为另一个实验性头痛模型,提示其中组胺作用最为明显,它通过扩张血管作用的H1受体,并涉及NO通道而发挥作用。


2、物理刺激法

2.1 热刺激法
2.1.1 热板法选用雌性小鼠,用热板测痛仪测量每鼠的痛阈(即痛反应情况潜伏期,指小鼠触热板至舔后足的时间)。对照组的痛阈按100%计算,求出给药组的痛阈提高率。本法对组织损伤最小,动物可反复利用,且简便易行,但对甾体类抗炎药不太敏感。
2.1.2 辐射热刺激甩尾法小鼠或大鼠,用全反射式电影放映灯泡发出光来,聚集照射,以启动光源至鼠尾急速摆动的时间为甩尾潜伏期测痛阈,计算痛阈提高百分率。该法装置简单,操作方便,反应恒定、灵敏,能准确测出阈值及刺激强度。实用于麻醉性及非麻醉性阵痛药物的筛选,是纯粹的脊髓反射。
2.2.3 其他热刺激法 采用一定功率之辐射热,从下向上照射动物之脚底测定其回缩潜伏期,或采用后脚浸泡方法测试一定温度下后脚回缩潜伏期;或采用后脚浸泡方法测试一定温度下后脚回缩潜伏期;也有采用不同温度的热探头刺激以观测后脚回缩阈值.

2.2 冷刺激法-冷板法

将动物置于保持在1℃~5℃金属板上,观测动物在一定时间内后脚收缩的次数及后脚保持在空中的时间,以衡量动物对冷刺激的敏感性;carlton将后脚插入不同温度冷水中以观测后脚的回缩潜伏期 ;最近也有应用丙酮及氯仿进行冷刺激的方法.

2.3 电刺激法
2.3.1 电刺激-嘶叫法常用小鼠尾刺激和家兔齿髓刺激的方法(以方波脉冲电刺激致痛),动物因疼痛可出现嘶叫反应,以嘶叫反应为疼痛指标,观察镇痛作用,该方法简便易行,疼痛反应指标明确,重现性好,方法可靠,但个体差异较大。
2.3.2 电刺激三叉神经偏头疼模型 麻醉大鼠,沿正中线切开皮肤,暴露颅骨,从前卤向后3.7 mm,矢状缝旁开2.9~3.1 mm处,左右各钻一直径2 mm的小空,下置不锈钢电极,经股静脉插管,深度为颅骨下9.2~9.7 mm,给于右侧神经电刺激(1.2 mA,5 Hz),持续5 min。一次性给予I标记人血清白蛋白(125I-HAS),结果电刺增加了刺激侧硬脑膜内125I-HAS的渗出;刺激侧血浆蛋白的渗出量随刺激后时间的延长而逐渐减少,而非刺激侧I-HAS的渗出水平直到刺激后180 min未发生明显波动此模型造成大鼠硬脑膜内血浆蛋白渗出,是一成功的神经源性动物疼痛模型。

2.4 机械性痛觉过敏模型

一般可用软毛刷或铅笔头轻触动物的皮毛以测试动物对轻触觉刺激的反应,目前较常用的方法为应用系列的Vonfry针丝压迫皮肤以产生不同程度的压力。可用这种针丝按从小到达的顺序刺激动物脚底记录缩退之痛阈值(机械刺激回缩阈值),或以一定压力的Vonfry针丝以一定频率的反复刺激测试其后腿收缩频率,动物对这些刺激常表现为缩脚、逃跑、嘶叫及攻击性行为。

3、神经源性损伤模型

3.1 神经瘤模型是20世纪70年代,由Wall及其同事首先介绍的神经病理疼痛模型。方法是:大鼠,麻醉,于一侧后肢大腿外侧切开皮肤,分离肌肉,暴露坐骨神经干,在大腿中断,用细细线紧扎神经干,然后在结扎的远断完全切开神经干,再将断面的近中断神经干5~8 mm植入一端密闭的医用聚乙烯管内,最后缝合皮肤。通常在术后9~40 d,切断的轴突形成神经瘤,并长出枝芽。该模型主要模拟临床截肢后的幻肢痛和神经全切断以后的症状。动物常表现为“自残”(self-intilate)现象,尽管不知道自残是否与进行性病理疼痛有关,但这一模型已被广泛用于外周神经病理机制的研究,并取得了长足的进展。
3.2 背根节慢性压迫实验模型 (CCD)麻醉大鼠,于背部正中L4~L6部位切开皮肤,分离脊椎一侧肌肉,用L型探针头按一定方向插入L5椎间孔约4 mm,然后抽出针头再将不锈钢针(长4 mm,直径0.5~0.8 mm)沿探针进入方向与途径插入L5椎间孔。本模型的特点是受损的DRG神经元出现自发放电的频率较高,并呈现多种放电节律形式,这一神经元超兴奋的客观指标,为研究痛敏的细胞机制以及痛信号的起搏机制提供了有效的手段,该模型仍保留外周神经的传出与传入功能,与临床椎间孔狭窄和椎间盘突出等引起腰背痛和坐骨神经痛的情况相似。

3.3慢性结扎损伤模型(CCI)

大鼠暴露坐骨神经干,作3~4个轻度结扎,间距1mm,结扎强度以引起小腿肌肉轻度颤动为宜,动物于5~7d开始出现自发痛、痛敏、痛觉异常等,因此类似临床的慢性疼痛症状,近年已成为应用最为广泛的神经病的疼痛模型。

3.4段性脊神经结扎损伤模型
将大鼠L5和/或L6脊神经切断或结扎,可以造成坐骨神经的部分损伤,这种模型具有较明确的损伤定量和脊髓阶段定位,而且有利于研究受损与未受损神经纤维在疼痛机制中的作用。
3.5 外周神经冰冻损伤模型
Deleo采用-60℃ 的冰冻探头直接接触坐骨神经干而造成坐骨神经冰冻损伤,该模型适用于研究暂时性外周神损伤引起的神经源性疼痛。

3.6 其他神经源性损伤模型 

除以上模型外,还有多种通过不同损伤方法制备的神经病理疼痛模型。例如,切断一侧坐骨神经(1/3),引起双侧后肢痛敏;切断支配区的交感神经,可以消除异常疼痛反应;在一侧紧靠DRG的外周端,结扎1或2支腰部脊神经,可引起术侧后肢长达5~10周的疼痛反应,其优点是损伤与正常的脊神经完全分开,缺点是手术要切除L5或L6横突,波及范围较大。

4、内脏牵拉痛动物模型

目前国内以有不少内脏牵拉造成的疼痛模型,造模的方法有:用气囊扩张胃;用套塑料管的线绳拉胃;电刺激内脏大神经等。作为内脏牵拉反应的客观指标有:不同水平中枢的诱发电位,内脏大神经的反射性放电、肋间神经放电、动脉血压、食道运动、动物的胃肠外翻、挣扎、吼叫等。这些模型从不同角度给研究内脏疼痛积累了资料。

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