腰椎间盘突出症模型大鼠的疼痛与抑郁共病情况及氟西汀疗效的实验研究

甘国强，薛莲

(1.新疆生产建设兵团第十三师红星医院疼痛科，新疆哈密 839000；2.河南商丘市第一人民医院疼痛科，河南商丘 476000)

抑郁症是慢性腰痛患者的常见合并症，抑郁情绪则可加重慢性腰痛的躯体症状和表现，影响患者病情、病程、治疗疗效和生活质量[1]。抑郁和疼痛共病已得到临床共识，但疼痛和抑郁共病的机制尚未完全阐明，目前的研究多集中于下丘脑-垂体-肾上腺轴和各种神经递质，如5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、去甲肾上腺素、多巴胺、谷氨酸、脑神经营养因子、阿片类药物、神经炎症因子等[2]，其中神经炎症和5-HT研究最为广泛[3]。除5-HT外，肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-ɑ,TNF-ɑ)是启动炎症反应的关键因子，与抑郁症发生发展密切相关；研究显示，海马TNF-ɑ可通过诱导吲哚胺2，3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)和抑制褪黑素，诱导疼痛发生[4]。氟西汀是选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(selective serotonin reuptake inhibitors,SSRIs)，通过阻断突触前膜对5-HT的再摄取，延长和增加5-HT作用时间，从而发挥抗抑郁效果[5]。本研究观察了5-HT和TNF-ɑ与腰椎间盘突出症大鼠模型疼痛和抑郁共病的关系及氟西汀治疗的影响，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物

SPF级雄性Wistar大鼠56只，体质量280～320 g，购自山东大学动物实验中心，动物许可证号：SCXK(鲁)2019-0118，饲养于23～25℃、相对湿度45%～55%、昼/夜12 h节律环境中。

1.2 实验试剂

氟西汀购自爱必信(上海)生物科技有限公司，货号：20180302，纯度99%，规格：25 mg；大鼠TNF-ɑ、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法试剂盒购自上海恪敏生物科技有限公司。

1.3 实验仪器

IITC2390型电子测痛仪购自Life Seienee Inc.。

1.4 动物造模

大鼠适应性喂养1周后，随机分为对照组、假手术组、模型组、氟西汀组四组。动物造模参考徐昕等[6]造模方法，腹腔注射水合氯醛麻醉，两侧髂嵴连续中点作纵形切口，钝性分离椎旁肌肉组织，行右侧L5下关节突、L6上关节突及L5半椎板切除术，暴露右侧L5背根神经节，于大鼠尾部作纵行切口，暴露2个椎间隙，取0.5 mg左右髓核组织，将其覆盖于已显露的L5背根神经节处，注意不要造成机械压迫。造模大鼠清醒后，采用PL-200型热痛测试仪检测大鼠双后足热痛反应痛觉过敏现象，出现痛觉过敏现象提示造模成功。假手术组仅暴露右侧L5背根神经节。对照组不予以处理。

1.5 干预方法和观察指标

术后4周开始，氟西汀组大鼠给予20 mg/kg氟西汀灌胃，2次/d。对照组、假手术组、模型组给予等量生理盐水灌胃。术前、术后2周、4周、6周时，评估大鼠的机械缩爪阈值(mechanical withdrawal threshold,MWT)[7]和抑郁症行为[8](糖水偏爱实验、强迫游泳实验和旷场实验)。末次给药完毕、检测完行为学实验后，腹腔注射10%水合氯醛麻醉，断头处死，取大鼠海马组织，采用ELISA法检测海马和前额叶皮质TNF-ɑ和5-HT水平。

1.6 统计学方法

2 结果

2.1 不同时间大鼠MWT阈值比较

术前四组大鼠MWT阈值差异均无统计学意义(P<0.05)；术后2周、4周、6周时，模型组和氟西汀组大鼠MWT阈值均显著低于对照组和假手术组(P<0.05)，但模型组和氟西汀组差异均无统计学意义(P>0.05)；术后6周时，氟西汀组MWT阈值显著高于模型组(P<0.05)。见表1。

表1 不同时间大鼠模型的MWT阈值比较

2.2 不同时间大鼠抑郁行为比较

术前四组大鼠的糖水偏爱率、漂浮不动时间、穿越格子数比较，差异无统计学意义(P>0.05)。术后2周、4周、6周时，模型组和氟西汀组糖水偏爱率、穿越格子数显著低于对照组和假手术组(P<0.05)、漂浮不动时间显著高于对照组和模型组(P<0.05)，但模型组和氟西汀组差异均无统计学意义(P>0.05)；术后6周时，氟西汀组糖水偏爱率和穿越格子数显著高于模型组，漂浮不动时间显著低于模型组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 不同时间大鼠模型的抑郁行为比较

2.3 大鼠脑组织TNF-ɑ和5-HT水平比较

对照组和假手术组的前额叶和海马组织TNF-ɑ和5-HT水平差异均无统计学意义(P>0.05)；模型组和氟西汀组的前额叶和海马组织TNF-ɑ水平均显著高于对照组和假手术组(P<0.05)，5-HT水平均显著低于对照组和假手术组(P<0.05)；氟西汀组前额叶和海马组织TNF-ɑ水平均显著低于模型组(P<0.05)，5-HT水平均显著高于模型组(P<0.05)。见表3。

表3 各组大鼠脑组织TNF-ɑ和5-HT水平比较

3 讨论

腰椎间盘突出症是慢性腰痛的最常见病因之一，流行病学调查显示，慢性腰痛患者抑郁发病率明显高于正常人群，但目前腰椎间盘突出症患者合并抑郁症状的机制尚未完全阐明[9]。本研究显示，腰椎间盘突出症模型大鼠造模术后表现为持续的疼痛，大鼠在糖水偏爱率、漂浮不动时间、穿越格子数等测试中表现为持续的抑郁行为，持续至术后6周，与持续性疼痛所致抑郁行为一致。

脊髓内神经病理疼痛通过上行通路将伤害性信号传递至丘脑，整个过程机制复杂，海马作为情绪事件、情感、注意疼痛和学习相关的重要器官，其神经化学和形态学改变在疼痛和抑郁共病的发病发挥重要作用[10]。研究显示，持续性疼痛作为慢性应激源可引发中枢性促炎症因子上调，并通过氧化应激、IDO激活等途径进一步诱导慢性神经炎症，导致抑郁症行为[11]。抑郁症行为可激活传入自主神经系统，降低海马5-HT水平，诱导持续慢性疼痛，形成恶性循环[12]。本研究显示，与疼痛和抑郁行为改变一致，慢性疼痛大鼠海马和前额叶TNF-ɑ水平升高、5-HT水平降低，提示5-HT水平下调和慢性神经炎症在疼痛和抑郁的共病中发挥关键作用，实验动物行为和生化改变符合疼痛和抑郁共病的特点。

既往研究显示，SSRIs通过抑制5-HT再摄取减轻神经炎症，上调5-HT水平可减少中枢神经线粒体功能障碍和改善抑郁行为[13]。本研究显示，氟西汀可增加脑组织5-HT水平和降低TNF-ɑ表达，抑郁症行为学表现显示，氟西汀组大鼠抑郁症行为较模型组改善，与既往研究中氟西汀部分通过抗炎作用改善抑郁行为一致[14]。本研究显示，氟西汀可改善腰椎间盘突出动物模型MWT水平，提示氟西汀可改善腰椎间盘突出症大鼠模型的疼痛水平。氟西汀镇痛的机制目前尚存在争议，目前主要集中于5-HT和阿片能系统。有学者认为，氟西汀可能通过阿片能系统介导镇痛效应，但氟西汀对阿片受体的结合亲和力很低，可能无法发挥直接阿片能活性，因此对氟西汀镇痛的研究多集中于5-HT途径[15]。有研究显示，氟西汀可能通过增加5-HT进而抑制感觉和情感疼痛成分，从而发挥镇痛作用[16]。氟西汀对多数炎症性疼痛具有镇痛作用，研究显示，氟西汀对炎症性疼痛的抑制效果可能并非直接作用于痛觉感受器，而是源于其内在的抗炎活性[17]。本研究中，氟西汀干预后动物模型海马和前额叶皮质5-HT升高和TNF-ɑ降低，结合上述研究的结论综合考虑，笔者认为氟西汀干预腰椎间盘突出症模型疼痛的机制可能与改善脑组织5-HT和TNF-ɑ水平相关。

综上所述，本研究显示，腰椎间盘突出症动物模型存在抑郁和疼痛共病的表现，氟西汀可通过改善脑组织5-HT和TNF-ɑ水平改善抑郁和疼痛表现，为腰椎间盘突出症疼痛和抑郁共病的治疗提供了理论基础。