家兔佐劑性關節炎疼痛前后痛覺P300的變化①

盧惠蘋，張雷

疼痛的測定是康復醫學一個重要課題，確定疼痛程度是制定康復方案的依據，是判斷康復效果的指標。目前常用的方法如數字定級法、視覺模擬評分(VAS)及McGill疼痛評分都帶有明顯的主觀成分。疼痛可以引起認知和心理活動失常，因而，反映腦高級功能的認知電位引起人們的關注。痛覺P300是近幾年研究較多，與疼痛的認知過程密切相關的腦誘發電位。它由特定的Oddball序列痛覺刺激誘發，屬于體感誘發電位。研究發現，慢性疼痛患者止痛治療前后痛覺誘發電位(PEPs)有所變化。本研究應用佐劑性關節炎(AIA)家兔作為疼痛動物模型[1]，探討急慢性疼痛前后痛覺P300的變化。

1 材料和方法

1.1 主要儀器和試劑 完全弗氏佐劑：SIGMA公司；鹽酸嗎啡：沈陽第一制藥廠；慶大霉素：西南藥業公司；JJC-4電刺激器：上海國泰電器廠；Neuromatic-2000C型肌電圖誘發電位儀：丹麥丹迪公司。

1.2 實驗動物 健康日本大耳白兔10只，5~6月齡，雌雄不拘，體質量2.0~2.5 kg，福州總醫院動物研究所提供。

1.3 實驗方法

1.3.1 AIA動物模型制備 10只家兔均在右后足跖皮內注射完全弗氏佐劑0.4 ml/kg。分別在注射佐劑后第7天、第21天兔右臀部肌注鹽酸嗎啡2 mg/kg。

1.3.2 痛閾強度測定 家兔右足背及周圍脫毛，75%乙醇和生理鹽水脫脂消毒。利用2個刺激針電極，將陽極插至家兔右足背第2趾皮下，陰極插至近膝關節的小腿后側皮下。陰陽極間距離約4 cm。JJC-4電刺激器予波寬8 ms方波，測試剛能引起家兔足趾回縮反應的強度，連測3次，每次間隔5 min，取其平均值，即為痛閾強度。

1.3.3 兔顱骨內電極植入 2%戊巴比妥鈉經耳緣靜脈注射2~3 ml/kg麻醉動物。用一手固定家兔頭顱，安爾碘局部消毒后，在前囟區沿正中線切開頭皮，刮盡骨膜，雙氧水清潔創面。在每只家兔的顱頂部(前囟后1 mm、矢狀縫左側2 mm)鉆直徑1 mm左右小孔，將不銹鋼螺絲(直徑1~1.5 mm)緊固于顱骨內(Cz點)。周緣干燥后用牙科水泥固定。該微型螺絲作為痛覺P300記錄電極。術后慶大霉素每日每次10000 U臀部肌注3 d抗感染。

1.3.4 兔痛覺P300測定[2]采用痛覺Oddball序列刺激，總刺激數為100次電流，其中以基礎痛閾強度電流作為F刺激(frequent stimulus)，占80%，2倍基礎痛閾強度電流為R刺激(rare stimulus)，占20%。以R刺激作為靶刺激(target stimulus)。靶刺激隨機分布于F刺激中。相鄰刺激間隔8 s。

采用Neuromatic-2000型肌電圖誘發電位儀記錄。參考電極置鼻根部，地電極置耳根部。記錄電極為顱頂中央處微型螺絲(Cz點)。電極阻抗小于2 kΩ，帶通為2~100 Hz，靈敏度20μV，掃描分析時間1000 ms，疊加和平均20次。游標測定指標，自動顯示測定結果，記錄波形。以波峰頂點為潛伏期及波幅測量點。波幅不規則時以降支與升支延長線交點為潛伏期測量點。波幅測量以相鄰兩波波峰為起止點，測量峰-峰值。實驗重復2次，取平均值。

2 結果

2.1 痛閾 未造模前痛閾(3.96±0.56)V。家兔注射完全弗氏佐劑后第7天痛閾為(3.37±0.47)V，較注射前下降(P<0.01)，注射嗎啡后，痛閾回升至(3.78±0.49)V(P<0.01)。注射佐劑后第21天痛閾為(3.54±0.48)V，較注射前下降(P<0.01)，較注射佐劑第7天時上升(P<0.01)，注射嗎啡后痛閾上升至(3.90±0.53)V(P<0.01)。

2.2 痛覺P300

2.2.1 潛伏期 家兔注射完全弗氏佐劑后第7天，痛覺P300潛伏期較注射前明顯縮短(P<0.01)，注射嗎啡后明顯延長(P<0.01)。第21天，潛伏期則第7天明顯延長(P<0.01)，但仍較正常時明顯縮短(P<0.01)，注射嗎啡后明顯延長(P<0.01)。見表1。

2.2.2 波幅 家兔注射完全弗氏佐劑后第7天，痛覺P300波幅較注射前增大(P<0.05)，注射嗎啡后明顯減小(P<0.01)；第21天，波幅較第7天明顯減小(P<0.01)，與注射前無顯著性差異。見表1。

表1 家兔痛覺P300波幅和潛伏期的變化(n=10)

2.3 相關性分析 家兔痛閾與痛覺P300潛伏期顯著正相關(r=0.516,P<0.01)；與痛覺P300波幅無相關關系(r=-0.063,P>0.05)。

3 討論

PEPs研究近幾年才興起，其主要波形中含有P300成分(即痛覺P300)[3]。PEPs常用于神經系統疾病和異常疼痛狀態的研究，它能有效地反映細纖維傳導通路的功能完整性[4]。

作為事件相關電位的一種，痛覺P300與常規應用的聽覺P300有相似之處：波幅在頭頂部Cz最大；稀有刺激引起的波幅明顯大于頻繁刺激；刺激強度越大，波幅越大。不同的是，痛覺P300具有非模式依賴性，即PEPs里常包含P300，而不像聽覺P300必須由固定的Oddball刺激序列方能誘發出。

Granot發現，纖維肌痛的患者痛點與非痛點刺激對比，痛覺P300波幅高，痛閾低，局部組織反應強烈[5]。痛經的婦女較無痛經者痛覺P300潛伏期明顯延長，VAS評分高[6]。Truini發現，慢性疼痛患者于口服曲馬多前后，長潛伏期PEPs(即痛覺P300)的波幅隨著患者疼痛的減輕而減小[7]。這些實驗提示痛覺P300與疼痛有關。但PEPs有很大的個體差異，受疼痛病因、病情、病期等因素的影響，所以以往實驗遠不能說明痛覺P300與疼痛的具體關系。

本實驗運用家兔佐劑性關節炎疼痛模型作為研究對象，在關節炎的不同時期記錄觀察痛覺P300，與注射佐劑前進行對照，并將嗎啡治療前后的P300進行對照。已有的研究表明，P300受兔種、兔齡、體重以及飼養條件、實驗環境、操作條件等的影響，個體差異較大，而同一只家兔P300波潛伏期、波幅在成年期不同時間比較無顯著性差異，因此采用自身前后對照的研究方法，結果相對可靠、穩定[8]，其有意義的神經電生理效應可以認為是由于藥物注射所引起。

本研究顯示，在AIA急性期(第7天)，痛覺P300的潛伏期較注射前明顯縮短，而慢性期(第21天)隨著疼痛的緩解，痛覺P300的潛伏期相應地有所延長，但仍較注射前縮短；AIA急性期和慢性期嗎啡止痛治療后，痛覺P300的潛伏期均較治療前明顯延長。痛覺P300潛伏期與痛閾呈顯著正相關。痛閾能夠比較客觀準確地反映疼痛的程度，因此本結果提示痛覺P300的潛伏期與疼痛密切相關。結合以往研究[9]，疼痛對痛覺P300潛伏期的影響比對聽覺P300潛伏期更明顯。

疼痛影響痛覺P300的機制尚不清楚。已知長潛伏期PEPs(主要波形含有痛覺P300)起源于扣帶回皮質[10]，主要反映對于疼痛的情緒和動機反應，而不僅僅是對疼痛的感覺識別[11]。痛覺P300對注意和警戒狀態非常敏感。Flor等認為，慢性疼痛患者大腦中疼痛相關的隱形記憶結構會選擇性地注意疼痛相關刺激，從而增加對疼痛的感知[12]，使痛覺P300波幅比忽略時大得多。這可能是AIA家兔痛覺P300波幅較注射前明顯加大的重要原因。對疼痛警覺性增強會導致PEPs潛伏期縮短，這也許是痛覺P300潛伏期縮短的原因。最新的研究發現，慢性纖維肌痛的患者對于疼痛刺激的皮層反應的適應性降低，抑郁狀態和中樞神經傳導的異常則加速了這種變化，導致PEPs潛伏期和波幅的變化[13]。Zaslansky認為，患者經鎮靜治療后憂慮減少，可使認知和情感功能得到改善，對疼痛刺激的注意轉向其他任務，從而使PEPs波幅減小，潛伏期延長[14]。這可能也是嗎啡止痛后家兔痛覺P300向正常轉變的機理。

疼痛能引起邊緣系統(包括扣帶回)的神經遞質或遞質間相互作用的變化，從而導致認知失適應；認知障礙會進一步導致邊緣系統遞質的變化，形成惡性循環，從而使疼痛的感覺加重并持續存在[15]。由于某些遞質，如內源性阿片肽、生物胺、谷氨酸、γ-氨基丁酸[16-17]等的改變會影響P300，而痛覺P300產生于邊緣系統(主要是扣帶回)，提示疼痛可能會通過扣帶回遞質的改變影響痛覺P300。但其具體機制如何、扣帶回在其中起什么作用有待進一步研究。

本研究提示，痛覺P300潛伏期可作為疼痛程度的客觀生理學指標，由于它傾向于對疼痛的特異性感知，與聽覺P300比較，敏感性、特異性可能更高[9]，是對主觀和行為學指標的補充。

[1]盧惠蘋,張雷.應用痛閾、反應時和脊髓c-fos基因證實皮內注射佐劑性關節炎家兔疼痛模型的可靠性[J].中國臨床康復,2005,9(23):55-57.

[2]盧惠蘋,吳宗耀.刺激間隔對兔痛覺誘發電位的影響[J].中國康復理論與實踐,2003,9(7):412-413.

[3]Zaslansky R,Sprecher E,Tenke CE,et al.The P300 in pain evoked potentials[J].Pain,1996,66(1):39-49.

[4]Seifert CL,Nitzsche D,Valet M,et al.Contact heat evoked potentials for the evaluation of pain pathways[J].Nervenarzt,2008,79(8):899,902-907.

[5]Granot M,Buskila D,Granovsky Y,et al.Simultaneous recording of late and ultra-late pain evoked potentials in fibromyalgia[J].Clin Neurophysiol,2001,112(10):1881-1887.

[6]Granot M,Yarnitsky D,Itskovitz-Eldor J,et al.Pain perception in women with dysmenorrhea[J].Obstet Gynecol,2001,98(3):407-411.

[7]Truini A,Panuccio G,Galeotti F,et al.Laser-evoked potentials as a tool for assessing the efficacy of antinociceptive drugs[J].Eur J Pain,2010,14(2):222-225.

[8]吳宗耀,沈菊彬,周永杰,等.P300電位的動物實驗研究[J].中華理療雜志,1995,18(3):134-137.

[9]盧惠蘋,張雷,倪國新.家兔佐劑性關節炎致疼痛前后聽覺P300的變化[J].臨床神經電生理學雜志,2009,18(5):262-265.

[10]Bentley DE,Derbyshire SW,Youell PD,et al.Caudal cingulate cortex involvement in pain processing:an inter-individual laser evoked potential source localisation study using realistic head models[J].Pain,2003,102(3):265-271.

[11]Tommaso M,Calabrese R,Vecchio E,et al.Effects of affective pictures on pain sensitivity and cortical responses induced by laser stimuli in healthy subjects and migraine patients[J].Int J Psychophysiol,2009,74(2):139-148.

[12]Flor H,Knost B,Birbaumer N.Processing of pain-and body-related verbal material in chronic pain patients:central and peripheral correlates[J].Pain,1997,73(3):413-421.

[13]Tommaso MD,Federici A,Santostasi R,et al.Laser-evoked potentials habituation in fibromyalgia[J].J Pain,2011,12(1):116-124.

[14]Zaslansky R,Sprecher E,Katz Y,et al.Pain-evoked potentials:what do they really measure?[J].Electroencephalogr Clin Neurophysiol,1996,100(5):384-391.

[15]Tandon OP,Kumar A,Dhar D,et al.Event-related evoked potential responses(P300)following epidural methylprednisolone therapy in chronic low back pain patients[J].Anaesthesia,1997,52(12):1173-1176.

[16]Polich J.Updating P300:an integrative theory of P3a and P3b[J].Clin Neurophysiol,2007,118(10):2128-2148.

[17]虞樂華,吳宗耀.海馬神經化學因素對兔P3波影響機制的實驗研究[J].第三軍醫大學學報,1998,20(1)：18-23.