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编号:10246058
大鼠侧脑室微量注射硝普钠和亚甲基蓝对痛觉调制作用的影响
http://www.100md.com 《中国行为医学科学》 2000年第5期
     作者:白波 刘文彦 王宏 冀强 宋朝佑

    单位:白波 刘文彦 王宏 冀强(272113 山东省济宁医学院生理学教研室);宋朝佑(上海第二军医大学神经生物学教研室)

    关键词:一氧化氮;痛觉调制;硝普钠;亚甲基蓝;镇痛

    中国行为医学科学000503【摘要】 目的 观察侧脑室微量注射硝普钠和亚甲基蓝对大鼠痛阈的影响,分析和探讨中枢神经系统内一氧化氮(NO)在大鼠痛觉调制中的作用和作用机理。方法 本实验以钾离子透入引起大鼠甩尾的电流强度(mA)作为痛反应指标,研究大鼠侧脑室内微量注射硝普钠(SNP)、亚甲基蓝(MB)、血红蛋白(Hb)等,对大鼠痛阈的影响。结果 侧脑室微量注射NO前体L-Arg及供体物质SNP均引起明显的痛敏效应。而注射SNP和Hb混合液大鼠痛阈无显著性改变。微量注射L-NAME和MB后大鼠痛阈升高非常显著。侧脑室微量注射MB和L-Arg混合液后,大鼠痛阈较单纯注射MB组表现出明显降低的趋势,但和L-Arg组相比大鼠痛阈升高明显。结论 (1) 提高中枢神经系统内NO水平具有明显的痛敏效应,而降低中枢神经系统NO水平表现出显著镇痛作用。(2) 中枢神经系统NO对大鼠痛觉的调制作用至少一部分是通过NO-cGMP途径实现的。
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    The effect of sodium nitroprusside and methylene blue on pain of modulation in central nervous system of rats

    Bai Bo, Liu Wenyan, Wang Hong, et al.Dep.

    (of Physiology, Jining Medical College 272113)

    【Abstract】 Objective To Study the effect of nitric oxide(NO) on pain modulation in central nervous system of rats. Methods The potassium inotophoresis induced tail-flick was used to measure the pain threshold(PT) of rats. The changes of pain threshold was investigated by microinjecting sodium nitroprusside(SNP), L-arginine (L-Arg), NG-nitro-L-arginine methyl ester(L-NAME), methylene blue(MB) and hemoglobin(Hb) into cerebral ventricular of rats. Results A significant hyperalgesia effects were observed by injecting SNP and L-Arg into cerebral ventricular of rats, while the pain threshold was no changes by injecting the mixed liquid which was included SNP and Hb. The pain threshold of rats were increased significantly by microinjecting L-NAME and MB into ventricular of brain. When the MB plus L-Arg mixed liquid (MB-L -Arg group) was injected into cerebral ventricular of rats, the pain threshold of rats was decreased compared with that of MB group,but it was riser than that of L-Arg group remarkably. Conclusion These results suggested that an increase of NO in brain produce hyperalgesia, and a decrease of NO level produce analgesia. The effects of nitric oxide on modulation of pain in central nervous system of rats may be partly mediated by NO-cyclic GMP pathway.
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    【Key words】 Nitric oxide Pain modulation L-arginine Sodium nitroprusside Methylene blue

    有资料显示,一氧化氮(nitric oxide, NO)神经生物学作用可能与激活鸟苷酸环化酶(gulanylate cyclase,GC)的作用有关。血红蛋白(hemoglobin, Hb)可以对抗NO对GC的激活作用。而亚甲基蓝(methylene blue, MB)能够抑制GC催化GTP生成c-GMP,表现出明显拮抗NO作用的效应。

    本实验以钾离子透入引起大鼠甩尾的电流强度(mA)作为痛反应指标,采用侧脑室内微量注射NO前体、供体物质,NOS抑制剂以及MB、Hb等,观察大鼠痛阈的变化,分析和探讨中枢神经系统痛觉调制过程中NO的作用及可能的作用机理。

    材料与方法
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    动物实验 健康Wistar大鼠,雌雄不拘,体重210~270g,给予充足饮水和饲料饲养一周后可用于实验。戊巴比妥钠(35mg/kg)腹腔注射麻醉,将动物固定在江湾Ⅰ-C型脑立体定位仪。

    鼠脑定位、导管固定以及痛阈测定和痛阈变化率的计算均参照本实验室前文方法进行[4]。实验结束后,向侧脑室注射等体积的氨基黑B10,经组织切片定位,凡定位不准确者,其实验结果均弃之不用。

    药品与试剂 L-精氨酸(L-Arg),MB为美国 Sigma公司产品,SNP为上海化学试剂公司生产。血红蛋白(牛)为上海生物试剂厂提供。

    统计学处理 各组数据以均值±标准误(±s)表示,两组间的显著性差异用t检验进行统计学处理。

    结果
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    侧脑室微量注射NO供体物质SNP及Hb对大鼠痛阈的影响

    实验将动物随机分成四组: (1) SNP组 大鼠侧脑室内微量注射SNP (4 mmol) 8μl(n=8)。(2) SNP+Hb组 大鼠侧脑室微量注射SNP-Hb混合液 8μl(SNP和Hb溶液各 4μl,n=7)。(3) Hb组 侧脑室微量注射Hb(80 umol)8μl(n=7)。(4)NS组 大鼠侧脑室微量注射NS 8μl(n=8)。

    测定大鼠基础痛阈后,实验组(SNP-PT组)侧脑室内微量注射SNP 8μl后5 min,大鼠痛阈变化(-16.76±6.03)%较注射之前降低非常明显(P<0.01)。在注药后10 min和15 min,大鼠痛阈变化分别为(-20.10±3.69)%和(-11.73±5.97)%。此后,大鼠痛阈逐渐回升。SNP实验组分别和SNP-Hb对照组、Hb对照组及NS对照组相比,注射SNP后15 min内,大鼠痛阈均有非常显著的降低(P<0.01)(表1)。
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    表1 侧脑室微量注射NO供体(SNP)对大鼠痛阈的影响 组 别(n)

    注药后不同时间的痛阈变化(%)

    5min

    10min

    15min

    20min

    25min

    30min

    NS对照(8)

    -0.55±1.02

    3.15±1.89

, 百拇医药     1.25±2.16

    0.63±3.60

    -2.60±2.23

    -2.48±3.00

    Hb对照(6)

    0.89±3.06

    1.23±3.62

    -0.77±5.17

    -0.83±8.09

    3.70±5.18

    -1.21±3.90

    SNP 组(7)
, 百拇医药
    -16.76±6.03**

    -20.10±3.69**

    -11.73±5.97*

    -4.45±6.08

    -0.88±5.21

    -1.43±3.74

    SNP+Hb(6)

    1.04±2.78

    -0.34±3.74

    -0.53±6.54

    0.61±6.85
, 百拇医药
    -0.56±4.80

    0.74±4.88

    分别和NS对照、Hb对照、SNP+Hb对照组相比:* P<0.05,** P<0.01。SNP:4 mmol; Hb:80 μmol; n=8

    侧脑室微量注射SNP-Hb合液或单纯注射Hb溶液后30 min内,大鼠痛阈变化分别和注射前相比均无明显改变(P>0.05)。SNP-Hb组、Hb组和NS组等各对照组之间相比,经统计学处理,大鼠痛阈无显著性差异(P>0.05)(表1)。

    侧脑室微量注射MB对大鼠痛阈的影响

    实验将动物随机分成四组:(1) MB组(n=8),测定大鼠基础痛阈后,向大鼠侧脑室内微量注射MB(10 mmol) 8μl。(2) L-Arg组(n=8),大鼠侧脑室内微量注射L-Arg(20 mmol) 8μl。(3) MB+L-Arg组(n=8),大鼠侧脑室内微量注射MB和L-Arg混合溶液8μl(MB和L-Arg溶液各4μl)。(4) NS组(n=8),大鼠侧脑室内仅微量注射 NS 8μl。
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    测定大鼠的基础痛阈后,MB实验组侧脑室内微量注射MB后5 min,大鼠痛阈的变化明显升高为(18.99±8.43)%(P<0.01),而注射后15 min,大鼠痛阈升高达到最高值为(34.24±10.52)%(P<0.01)。此后,动物痛阈逐渐降低(表2)。

    表2 侧脑室微量注射MB对大鼠痛阈的影响 组 别(n)

    注药后不同时间的痛阈变化(%)

    5min

    10min

    15min

    20min

    25min

    30min
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    NS 对照组

    -0.55±1.02

    3.15±1.89

    1.25±2.16

    0.63±3.60

    -2.60±2.23

    -2.48±3.00

    MB 实验组

    18.99±8.43*

    28.03±11.58**

    34.24±10.52**

, 百拇医药     23.74±15.24*

    12.67±15.19

    5.8±11.49

    L-Arg对照

    -12.02±3.20

    -18.19±3.86

    -16.48±2.88

    -6.20±2.21

    -4.45±1.30

    -0.23±1.76

    MB+L-Arg组

, 百拇医药     4.61±7.76##

    15.13±5.28##

    25.07±8.05##

    5.83±8.39

    1.46±5.57

    0.02±7.52

    与NS对照组相比:* P<0.05, ** P<0.01; 与L-Arg对照组相比:##P<0.01;n=8,L-Arg 20 mmol; MB 10 mmol

    当侧脑室内微量注射MB和L-Arg(MB+L-Arg组)混合液后5~15 min,大鼠痛阈变化和注射前相比仍然表现不同程度的升高。值得注意的是它和MB组相比,大鼠痛阈有明显降低的趋势。但是MB+L-Arg组和L-Arg组相比,注射后5~15 min期间,大鼠痛阈改变仍然表现为显著的升高(表2)。
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    讨论

    近几年的资料显示,NO在中枢伤害性感觉信息的传递过程中发挥十分重要作用。Moore等[5]1991年利用福尔马林致痛模型,最早提出NO可能参与小鼠的中枢痛觉调制过程,引起许多实验室的广泛关注。在小鼠甩尾实验中NOS抑制剂能够明显对抗脑室内注射 L-Arg产生的镇痛效应[6]。然而对于NO镇痛的作用及作用部位、作用途径和作用机理尚有不同的看法[2,5]

    L-精氨酸(L-Arg)是体内合成NO的前体物质,正常状况下L-Arg在NOS作用下生成L-瓜氨酸和NO(D-Arg无此作用)。L-NAME是精氨酸类似物可竞争性抑制NOS,从而减少NO的生成[2]。资料显示,NO参与兴奋性氨基酸引起的细胞内c-GMP含量的改变,因此,NO-cGMP途径可能是中枢神经系统内NO的作用机理之一。本研究另一工作向大鼠侧脑室内微量注射NO前体物质L-Arg(20 mmol),大鼠痛阈变化显著降低[4]。而L-NAME具有明显对抗L-Arg的作用,大鼠痛阈改变显著升高,且持续时间30min以上[4]。侧脑室内微量微量D-NAME大鼠痛阈无明显变化。提示脑内NO水平的提高可以显著诱发大鼠的痛敏过程,而中枢神经系统中竞争性抑制内源性NOS后表现出一定的镇痛效应。这一结果和增加脊髓内NO引起痛阈降低相吻合[7]
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    硝普钠(SNP)作为目前常用的NO供体,是一种硝基血管舒张剂,它不经酶促反应能够非线性自发释放NO。有作者报道[8],小鼠侧脑室微量注射NO供体(SNP)可以明显增强侧脑室注射β-内啡肽诱导的镇痛作用,而且这种增强作用很可能是由c-GMP介导。而杜瑞兰等[7]在蛛网膜下腔注射小剂量SNP,大鼠痛阈降低非常明显,并表现一定的量效依赖关系。作者分析认为,这一现象的出现可能和NO在体内释放的自身调节以及细胞内启动的c-GMP系统有所不同有关。有资料显示,细胞外液中Hb可以螯合SNP释放的NO[9]。我们的实验表明,侧脑室内微量注射SNP后15 min期间,大鼠痛阈明显降低。我们根据NO敏感电极测定的结果[10],实验采用SNP∶Hb为1∶6.5mg/ml配制SNP-Hb混合液,在侧脑室微量注射该混合液后30 min期间,大鼠痛阈无显著性改变。同样,单纯注射同浓度的Hb对大鼠痛阈也无明显变化。表明SNP对大鼠痛阈的影响确为NO的生物学效应。

, 百拇医药     中枢神经系统NO的作用机理与NO-cGMP途径关系密切。有资料表明,MB是GC的抑制剂,其直接作用是使c-GMP含量降低[12]。如果NO效应确由c-GMP所介导,则MB的作用应当和NO相反。本实验结果显示,侧脑室内微量注射MB大鼠痛阈迅速升高,且持续20 min以上。侧脑室微量注射MB+L-arg后,大鼠痛阈和单纯注射MB相比表现出明显降低的趋势,而和单纯注射L-Arg相比,大鼠痛阈升高明显。以上结果可以说明,中枢神经系统内NO对于大鼠痛阈的影响至少部分作用是通过NO-cGMP通路实现的。

    有许多资料显示,中枢神经系统多种生物活性物质的作用和作用机理可能和NO有关。Kawabata A等报道[14],神经系统中L-Arg存在两种不同的代谢途径,即除NO-cGMP途径外,L-Arg在Kyotophin(KTP)合成酶作用下,产生甲-脑啡肽(M-EK)发挥其神经生物学效应,即所谓NO-M-EK途径。因此,中枢神经系统痛觉调制过程中NO和其他生物活性物质的相互关系及其机理,值得进一步探讨。
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    山东省教委资助课题

    参考文献

    1. Moncada S,Palmer RMJ and Higgs EA.Nitric oxide: Physiology, pathophysiology and pharmacology. Pharmacological Reviews,1991, 43: 109~142.

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    4.刘文彦,白波. 脑内一氧化氮对大鼠痛阈影响的实验研究. 中国行为医学科学, 1999,8(4): 255~257.

    5.Moore PK, Oluyomi AO, Hart SI, et al. L-NG-nitro-arginine methyl ester exhibits antinociceptive activity in the mouse. Br J Pharmacol, 1991, 102: 198~202.

    6.Ji XQ, Zhu XZ. Possible involvement of nitric oxide in arginine induced analgesia. Acta Pharmacol Sin, 1993, 14: 289~291.

    7.杜瑞兰,张敏,杨黎江,等. 大鼠蛛网膜下腔微量注射NO前体物质和NOS抑制剂对痛觉的调制, 1998, 4(3): 168~172
, 百拇医药
    8.Xu JY, Pieper GM, Tseng LF. Activation of a NO-cyclic GMP system by NO donors potentiates β-endorphin-induced anti-nociception in the mouse. Pain, 1995, 63: 377~383.

    9.Wang JL, Rousseau DL, Abesoud HM, et al. Heme coordination of NO in NO synthase. Proc Natl Acad Sci USA, 1994, 91: 10517~10526

    10.Shibuki K.An electrochemical microprobe for detecting for detecting nitric oxide release in brain tissue.Neurosci Res, 1990, 9:69~76.
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    11.Shimiza SI, Yamamoto T, Momose K. Inhibition by methylene blue of the L-arginine metabolism to L-citrulline coupled with nitric oxide synthase in cultured endothelial cells.Res Comm Chem Pathol Pharmacol, 1993, 82: 35~48.

    12.Kawabata A, Umeda N, Takagi H. L-Arginine exerts a dual role in nociceptive processing in the brain :involvement of the Kyotophin-Met-enkephalin pathway and NO-cyclic GMP pathway. Br J Pharmacol, 1993, 109: 73~79.

    (收稿日期:2000-06-22.), 百拇医药