腰椎間盤突出癥模型大鼠的疼痛與抑郁共病情況及氟西汀療效的實驗研究

甘國強，薛蓮

(1.新疆生產建設兵團第十三師紅星醫院疼痛科，新疆哈密 839000；2.河南商丘市第一人民醫院疼痛科，河南商丘 476000)

抑郁癥是慢性腰痛患者的常見合并癥，抑郁情緒則可加重慢性腰痛的軀體癥狀和表現，影響患者病情、病程、治療療效和生活質量[1]。抑郁和疼痛共病已得到臨床共識，但疼痛和抑郁共病的機制尚未完全闡明，目前的研究多集中于下丘腦-垂體-腎上腺軸和各種神經遞質，如5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、去甲腎上腺素、多巴胺、谷氨酸、腦神經營養因子、阿片類藥物、神經炎癥因子等[2]，其中神經炎癥和5-HT研究最為廣泛[3]。除5-HT外，腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-ɑ,TNF-ɑ)是啟動炎癥反應的關鍵因子，與抑郁癥發生發展密切相關；研究顯示，海馬TNF-ɑ可通過誘導吲哚胺2，3-雙加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)和抑制褪黑素，誘導疼痛發生[4]。氟西汀是選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(selective serotonin reuptake inhibitors,SSRIs)，通過阻斷突觸前膜對5-HT的再攝取，延長和增加5-HT作用時間，從而發揮抗抑郁效果[5]。本研究觀察了5-HT和TNF-ɑ與腰椎間盤突出癥大鼠模型疼痛和抑郁共病的關系及氟西汀治療的影響，現報告如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

SPF級雄性Wistar大鼠56只，體質量280～320 g，購自山東大學動物實驗中心，動物許可證號：SCXK(魯)2019-0118，飼養于23～25℃、相對濕度45%～55%、晝/夜12 h節律環境中。

1.2 實驗試劑

氟西汀購自愛必信(上海)生物科技有限公司，貨號：20180302，純度99%，規格：25 mg；大鼠TNF-ɑ、白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的酶聯免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法試劑盒購自上海恪敏生物科技有限公司。

1.3 實驗儀器

IITC2390型電子測痛儀購自Life Seienee Inc.。

1.4 動物造模

大鼠適應性喂養1周后，隨機分為對照組、假手術組、模型組、氟西汀組四組。動物造模參考徐昕等[6]造模方法，腹腔注射水合氯醛麻醉，兩側髂嵴連續中點作縱形切口，鈍性分離椎旁肌肉組織，行右側L5下關節突、L6上關節突及L5半椎板切除術，暴露右側L5背根神經節，于大鼠尾部作縱行切口，暴露2個椎間隙，取0.5 mg左右髓核組織，將其覆蓋于已顯露的L5背根神經節處，注意不要造成機械壓迫。造模大鼠清醒后，采用PL-200型熱痛測試儀檢測大鼠雙后足熱痛反應痛覺過敏現象，出現痛覺過敏現象提示造模成功。假手術組僅暴露右側L5背根神經節。對照組不予以處理。

1.5 干預方法和觀察指標

術后4周開始，氟西汀組大鼠給予20 mg/kg氟西汀灌胃，2次/d。對照組、假手術組、模型組給予等量生理鹽水灌胃。術前、術后2周、4周、6周時，評估大鼠的機械縮爪閾值(mechanical withdrawal threshold,MWT)[7]和抑郁癥行為[8](糖水偏愛實驗、強迫游泳實驗和曠場實驗)。末次給藥完畢、檢測完行為學實驗后，腹腔注射10%水合氯醛麻醉，斷頭處死，取大鼠海馬組織，采用ELISA法檢測海馬和前額葉皮質TNF-ɑ和5-HT水平。

1.6 統計學方法

2 結果

2.1 不同時間大鼠MWT閾值比較

術前四組大鼠MWT閾值差異均無統計學意義(P<0.05)；術后2周、4周、6周時，模型組和氟西汀組大鼠MWT閾值均顯著低于對照組和假手術組(P<0.05)，但模型組和氟西汀組差異均無統計學意義(P>0.05)；術后6周時，氟西汀組MWT閾值顯著高于模型組(P<0.05)。見表1。

表1 不同時間大鼠模型的MWT閾值比較

2.2 不同時間大鼠抑郁行為比較

術前四組大鼠的糖水偏愛率、漂浮不動時間、穿越格子數比較，差異無統計學意義(P>0.05)。術后2周、4周、6周時，模型組和氟西汀組糖水偏愛率、穿越格子數顯著低于對照組和假手術組(P<0.05)、漂浮不動時間顯著高于對照組和模型組(P<0.05)，但模型組和氟西汀組差異均無統計學意義(P>0.05)；術后6周時，氟西汀組糖水偏愛率和穿越格子數顯著高于模型組，漂浮不動時間顯著低于模型組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 不同時間大鼠模型的抑郁行為比較

2.3 大鼠腦組織TNF-ɑ和5-HT水平比較

對照組和假手術組的前額葉和海馬組織TNF-ɑ和5-HT水平差異均無統計學意義(P>0.05)；模型組和氟西汀組的前額葉和海馬組織TNF-ɑ水平均顯著高于對照組和假手術組(P<0.05)，5-HT水平均顯著低于對照組和假手術組(P<0.05)；氟西汀組前額葉和海馬組織TNF-ɑ水平均顯著低于模型組(P<0.05)，5-HT水平均顯著高于模型組(P<0.05)。見表3。

表3 各組大鼠腦組織TNF-ɑ和5-HT水平比較

3 討論

腰椎間盤突出癥是慢性腰痛的最常見病因之一，流行病學調查顯示，慢性腰痛患者抑郁發病率明顯高于正常人群，但目前腰椎間盤突出癥患者合并抑郁癥狀的機制尚未完全闡明[9]。本研究顯示，腰椎間盤突出癥模型大鼠造模術后表現為持續的疼痛，大鼠在糖水偏愛率、漂浮不動時間、穿越格子數等測試中表現為持續的抑郁行為，持續至術后6周，與持續性疼痛所致抑郁行為一致。

脊髓內神經病理疼痛通過上行通路將傷害性信號傳遞至丘腦，整個過程機制復雜，海馬作為情緒事件、情感、注意疼痛和學習相關的重要器官，其神經化學和形態學改變在疼痛和抑郁共病的發病發揮重要作用[10]。研究顯示，持續性疼痛作為慢性應激源可引發中樞性促炎癥因子上調，并通過氧化應激、IDO激活等途徑進一步誘導慢性神經炎癥，導致抑郁癥行為[11]。抑郁癥行為可激活傳入自主神經系統，降低海馬5-HT水平，誘導持續慢性疼痛，形成惡性循環[12]。本研究顯示，與疼痛和抑郁行為改變一致，慢性疼痛大鼠海馬和前額葉TNF-ɑ水平升高、5-HT水平降低，提示5-HT水平下調和慢性神經炎癥在疼痛和抑郁的共病中發揮關鍵作用，實驗動物行為和生化改變符合疼痛和抑郁共病的特點。

既往研究顯示，SSRIs通過抑制5-HT再攝取減輕神經炎癥，上調5-HT水平可減少中樞神經線粒體功能障礙和改善抑郁行為[13]。本研究顯示，氟西汀可增加腦組織5-HT水平和降低TNF-ɑ表達，抑郁癥行為學表現顯示，氟西汀組大鼠抑郁癥行為較模型組改善，與既往研究中氟西汀部分通過抗炎作用改善抑郁行為一致[14]。本研究顯示，氟西汀可改善腰椎間盤突出動物模型MWT水平，提示氟西汀可改善腰椎間盤突出癥大鼠模型的疼痛水平。氟西汀鎮痛的機制目前尚存在爭議，目前主要集中于5-HT和阿片能系統。有學者認為，氟西汀可能通過阿片能系統介導鎮痛效應，但氟西汀對阿片受體的結合親和力很低，可能無法發揮直接阿片能活性，因此對氟西汀鎮痛的研究多集中于5-HT途徑[15]。有研究顯示，氟西汀可能通過增加5-HT進而抑制感覺和情感疼痛成分，從而發揮鎮痛作用[16]。氟西汀對多數炎癥性疼痛具有鎮痛作用，研究顯示，氟西汀對炎癥性疼痛的抑制效果可能并非直接作用于痛覺感受器，而是源于其內在的抗炎活性[17]。本研究中，氟西汀干預后動物模型海馬和前額葉皮質5-HT升高和TNF-ɑ降低，結合上述研究的結論綜合考慮，筆者認為氟西汀干預腰椎間盤突出癥模型疼痛的機制可能與改善腦組織5-HT和TNF-ɑ水平相關。

綜上所述，本研究顯示，腰椎間盤突出癥動物模型存在抑郁和疼痛共病的表現，氟西汀可通過改善腦組織5-HT和TNF-ɑ水平改善抑郁和疼痛表現，為腰椎間盤突出癥疼痛和抑郁共病的治療提供了理論基礎。