黃芩苷對神經(jīng)病理性疼痛模型大鼠機(jī)械性痛覺超敏的影響

冀潔 宋華園 戴文玲 周丹麗 韓園 劉文濤

神經(jīng)病理性疼痛是由神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)或繼發(fā)性損害或功能障礙所引起的慢性疼痛。其發(fā)病機(jī)制和有效治療一直是科研熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

黃芩是一味傳統(tǒng)的清熱解毒中藥, 其有效成分為黃酮類。黃芩苷是從黃芩中提取并鑒定出的最主要的活性成分之一。藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)［1］黃芩苷具有抗菌, 抗炎, 抗氧化,鎮(zhèn)靜, 及心血管和腦損傷保護(hù)作用等多種藥理作用。有研究顯示, 黃芩提取物可抑制LPS誘發(fā)的小膠質(zhì)細(xì)胞活化并降低炎癥因子的釋放［2,3］。小膠質(zhì)細(xì)胞的異常活化已被證明在神經(jīng)病理性疼痛中發(fā)揮了重要作用［4］。

黃芩苷對神經(jīng)病理性疼痛的治療作用的研究尚未見報(bào)道。本研究制備大鼠坐骨神經(jīng)慢性壓迫模型(chronic constriction injury of the sciatic nerve, CCI), 利用Von Frey法考察黃芩苷對神經(jīng)損傷造成的機(jī)械性痛覺超敏的治療作用。

1 材料

1. 1 藥物 黃芩苷, 純度95%, 購于南京澤朗植提技術(shù)有限公司。鹽酸嗎啡, 購自沈陽第一制藥廠。

1. 2 動物 健康成年雄性SD(Sprague-Dawley)大鼠, 體重為180～220 g, 由浙江省實(shí)驗(yàn)動物中心提供, 生產(chǎn)許可證號：SCXK(浙 )2008-0033。

1. 3 Von Frey測痛包(美國DanMic Global公司)。

2 方法與結(jié)果

2. 1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 結(jié)果均以(±s)表示, 用SPSS 11.5分析軟件進(jìn)行組間t檢驗(yàn), 以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2. 2 神經(jīng)病理性疼痛大鼠模型的建立 通過寬松結(jié)扎大鼠坐骨神經(jīng)制備CCI神經(jīng)病理性疼痛模型。以Von Frey法測定機(jī)械刺激縮足反射閾值(Mechanical withdrawal threshold,MWT), 術(shù)后7 d MWT較基礎(chǔ)痛閾下降40%以上者視為CCI模型成功, 可以進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

MWT測定：手術(shù)前和手術(shù)后3、7、10和14 d分別測量機(jī)械痛閾值, 評價(jià)造模前后的機(jī)械性痛覺超敏情況。結(jié)果如圖一所示, 手術(shù)前兩組大鼠的MWT無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。CCI造模以后, 與正常組(Control)相比, 手術(shù)組(Model)大鼠的MWT在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)均顯著縮短(P< 0.01), 并在術(shù)后第7天數(shù)值達(dá)到平臺期, 較基礎(chǔ)痛閾下降約50 %(P<0.01, 見圖1)。結(jié)果表明手術(shù)誘發(fā)了大鼠的機(jī)械性痛覺超敏, CCI模型成功。

圖1 CCI手術(shù)對SD大鼠機(jī)械刺激縮足反射閾值的影響(±s, n = 6)

2. 3 黃芩苷對正常大鼠機(jī)械刺激縮足反射閾值的影響 正常SD大鼠18只, 分為溶媒組和黃芩苷組。黃芩苷組分為10 μg/只和20 μg/只兩個(gè)不同劑量組, 每組6只。給藥方式為椎管內(nèi)給藥, 給藥體積為20 μl/只。溶媒組椎管內(nèi)注射等體積的0.05%的 DMSO, 。測定給藥前0 h和給藥后1 h, 2 h, 4 h,8 h和24 h的MWT。

結(jié)果可見, 黃芩苷兩個(gè)不同劑量對大鼠的MWT均無顯著性影響(P>0.05, 見圖2)。結(jié)果表明, 黃芩苷在10 μg/只的劑量下, 對基礎(chǔ)機(jī)械學(xué)痛覺閾值沒有影響。

圖2 黃芩苷對正常大鼠機(jī)械刺激縮足反射閾值的影響( ±s, n = 6)

2. 4 黃芩苷對CCI大鼠機(jī)械刺激縮足反射閾值的影響 篩選CCI造模成功的大鼠, 于手術(shù)后第14天開始給藥。分CCI模型組, 嗎啡組和黃芩苷治療組。黃芩苷組分為10 μg/只和20 μg/只兩個(gè)不同劑量組, 給藥方式為椎管內(nèi)給藥, 每組6只。測定給藥前0 h和給藥后1 h, 2 h, 4 h, 8 h和24 h的MWT。嗎啡組椎管內(nèi)注射一次鹽酸嗎啡, 劑量為10 μg/只, CCI模型組則注射相同體積生理鹽水, 嗎啡組和模型組行為學(xué)測定方法同黃芩苷治療組。見圖3。

結(jié)果可見, 與模型組比較, 黃芩苷兩個(gè)不同劑量單次給藥后均具有顯著的鎮(zhèn)痛作用, 且具有劑量相關(guān)性(P<0.05), 同時(shí)作用時(shí)間維持較長, 鎮(zhèn)痛作用大于8 h。而嗎啡給藥2 h后,即沒有顯著鎮(zhèn)痛作用。結(jié)果表明：黃芩苷可顯著抑制CCI導(dǎo)致的大鼠機(jī)械性痛覺超敏, 且鎮(zhèn)痛作用維持時(shí)間較長。

圖3 黃芩苷對CCI神經(jīng)病理性疼痛模型機(jī)械刺激縮足反射閾值的影響(±s, n = 6)

3 討論

越來越多的研究表明: 膠質(zhì)細(xì)胞的激活包括小膠質(zhì)細(xì)胞的異常激活在神經(jīng)病理性疼痛中發(fā)揮著重要作用［4］。神經(jīng)損傷可以導(dǎo)致脊髓水平的小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞異常激活。小膠質(zhì)細(xì)胞激活后, 產(chǎn)生大量細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)和神經(jīng)活性物質(zhì), 進(jìn)而增強(qiáng)脊髓背角神經(jīng)元的興奮性, 如ROS、NO、PGs、EAAs、ATP、花生四烯酸、TNF、神經(jīng)生長因子、白細(xì)胞介素等。過量的這些物質(zhì)積聚在脊髓背角, 使病理性疼痛進(jìn)一步發(fā)展和持續(xù)。通過抑制膠質(zhì)細(xì)胞激活, 可阻斷這一系列病程的發(fā)生與發(fā)展。

有研究顯示, 黃芩提取物可通過抑制NO的生成以及抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的COX2的表達(dá), 進(jìn)而顯著抑制LPS誘發(fā)的小膠質(zhì)細(xì)胞活化, 并抑制前炎性細(xì)胞因IL-1β、IL-6和TNF-α的釋放。而神經(jīng)損傷后, 脊髓水平活化的小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的IL-1β、IL-6、TNF-α對病理性疼痛的發(fā)生和持續(xù)起著重要作用, 利用針對它們的中和性抗體可以顯著抑制CCI導(dǎo)致的機(jī)械學(xué)超敏［5,6］。同時(shí)有文獻(xiàn)報(bào)道黃芩苷在體內(nèi)的代謝物可通過血腦屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng), 發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)效應(yīng)［7］。

正是由于黃芩苷具有以上特點(diǎn), 作者推測黃芩苷可能對神經(jīng)損傷導(dǎo)致的小膠質(zhì)細(xì)胞異常活化有抑制作用。利用小膠質(zhì)細(xì)胞的抑制劑可以抑制神經(jīng)損傷導(dǎo)致的機(jī)械性痛覺超敏,所以作者首先研究了黃芩苷對CCI導(dǎo)致的機(jī)械性痛覺超敏的影響。

本研究首次發(fā)現(xiàn),黃芩苷可以顯著抑制CCI導(dǎo)致的大鼠機(jī)械性痛覺超敏。作者推測其作用機(jī)制可能與抑制脊髓水平的小膠質(zhì)細(xì)胞活化有關(guān)。同時(shí)作者的研究還發(fā)現(xiàn), 兩個(gè)不同劑量的黃芩苷均不影響正常大鼠的基礎(chǔ)機(jī)械學(xué)痛閾, 說明黃芩苷對脊髓水平的正常傷害性感受信息調(diào)制沒有顯著影響。

嗎啡類藥物被廣泛應(yīng)用于治療神經(jīng)病理性疼痛。但是嗎啡的鎮(zhèn)痛作用持續(xù)時(shí)間較短, 為了有效控制疼痛, 需要持續(xù)大劑量給藥。而這將會帶來成癮, 耐受和胃腸道反應(yīng)等副作用, 極大地限制了嗎啡的臨床應(yīng)用。作者的數(shù)據(jù)表明,黃芩苷雖然在相同劑量下的鎮(zhèn)痛效率上不如嗎啡, 但是其鎮(zhèn)痛持續(xù)時(shí)間優(yōu)于嗎啡。20 μg黃芩苷的鎮(zhèn)痛持續(xù)時(shí)間>8 h,是10 μg嗎啡的2倍以上。這表明了以黃芩苷作為先導(dǎo)化合物研發(fā)新的治療神經(jīng)病理性疼痛的藥物, 具有較大潛力。

綜上所述, 本文首次證實(shí)了黃芩苷對神經(jīng)病理性疼痛進(jìn)程中機(jī)械性痛覺超敏的治療作用, 并發(fā)現(xiàn)了其鎮(zhèn)痛持續(xù)時(shí)間優(yōu)于嗎啡。但是黃芩苷通過何種分子機(jī)制發(fā)揮治療神經(jīng)病理性疼痛的作用, 仍需更深層次的研究和探討。

［1］ 馮友根．鄒曉華．國內(nèi)黃芩苷藥理作用研究與臨床應(yīng)用概述．中國醫(yī)藥情報(bào), 2004, 10(2): 35-43．

［2］ Chen CJ, Raung SL, Liao SL, et al. Inhibition of inducible nitric oxide synthase expression by baicalein in endotoxin/cytokinestimulated microglia. Biochem Pharmacol.Biochem Pharmacol,2004, 67(5): 957-965.

［3］ Woo KJ, Lim JH, Suh SI, et al. Differential inhibitory effects of baicalein and baicalin on LPS-induced cyclooxygenase-2 expression through inhibition of C/EBPbeta DNA-binding activity.Immunobiology. Immunobiology, 2006, 211(5): 359-368.

［4］ Ji RR, Berta T, Nedergaard M. Glia and pain: is chronic pain a gliopathy. Pain, 2013.

［5］ Gao YJ, Zhang L, Samad OA, et al. JNK-induced MCP-1 production in spinal cord astrocytes contributes to central sensitization and neuropathic pain. J Neurosci, 2009, 29(13): 4096-4108.

［6］ Kawasaki Y, Xu ZZ, Wang X, et al. Distinct roles of matrix metalloproteases in the early- and late-phase development of neuropathic pain. Nat Med, 2008, 14(3): 331-336.

［7］ Tarragó T, Kichik N, Claasen B, et al. Baicalin, a prodrug able to reach the CNS, is a prolyl oligopeptidase inhibitor. Bioorg Med Chem. Bioorg Med Chem, 2008, 16(15): 7516-7524.