新生大鼠手术切口对成年大鼠术后切口痛的敏化作用及机制研究：BDNF诱导的长时程增强的调控作用

Several lines of evidence have shown that early life surgical injury increase the hyperalgesic response to repeat surgical injury; however, the pathogenic mechanisms underlying the persistent change on nociceptive circuits still remain largely unknown. In mature nervous system, spinal brain-derived neurotrophic factor (BDNF) take part in synaptic plasticity. Rats experience neonatal hind-paw incision injury display increased microglial reactivity in the dorsal horn and activated microglia can release BDNF. Moreover, spinal BDNF contribute to synaptic plasticity and chronic pain via upregulation GluN2B-NMDA receptors in adult rat. In this project, we will investigate whether spinal BDNF contribute to dorsal horn long-term potentiation and enhanced pain responses by activation of GluN2B-NMDA receptors in rats experienced neonatal and adult hind paw incision respectively. The findings will help us to understand children and adult incisional pain and provide analgesic theory basis to patients needed repeated surgery.

大量研究表明，新生儿期手术切口及损伤导致生命后期再次损伤诱发痛敏反应的增强，但新生儿期手术切口导致成年期再次切口痛敏反应增强的机制还不清楚。在成熟神经系统，脊髓脑源性神经营养因子(BDNF)参与突触可塑性。新生儿期手术切口导致成年期再次切口后脊髓小胶质细胞激活增强，而激活的小胶质细胞是BDNF的重要来源。我们前期的研究发现，在成熟神经系统，脊髓BDNF通过上调突触小体含有GluN2B亚基的NMDA受体的表达，介导突触可塑性，参与外周神经损伤引起的神经病理痛。在此基础上，本项目拟在大鼠新生儿期、成年期分别进行后足切口，研究新生大鼠手术切口对成年大鼠术后切口痛的敏化作用及机制，阐明BDNF是否通过调节NMDA受体，介导脊髓背角突触传递效能的长时程增强(LTP)而参与这一调控过程。该研究将有助于理解儿童及成人的切口痛，为新生儿期手术患者再次手术的麻醉和镇痛提供理论依据。

背景：基础和临床研究均表明，生命早期手术经历及损伤导致生命后期再次损伤诱发痛敏反应的增强，但机制尚不清楚。新生儿期手术切口导致成年期再次切口后脊髓小胶质细胞激活增强，其可能分泌脑源性神经营养因子（BDNF）。在成年大鼠，脊髓BDNF通过上调突触小体含GluN2B亚基的NMDA受体的表达，介导突触可塑性，参与外周神经损伤所引起的神经病理痛。目的：采用后足切口大鼠模型，在大鼠新生期、成年期分别进行切口，研究新生大鼠手术切口对成年大鼠术后切口痛的敏化作用及机制，阐明BDNF是否通过调节离子型谷氨酸受体，介导脊髓突触传递效能长时程增强（LTP）的易化并参与术后切口痛的敏化。结果：（1）大鼠新生期切口导致成年期再次切口脊髓背角小胶质细胞激活的增强、BDNF含量上调的增加、脊髓LTP的易化、痛敏的增强。（2）大鼠新生期切口，成年期再次切口前鞘内给予小胶质细胞抑制剂米诺环素或BDNF捕获剂TrkB-Fc，抑制BDNF含量的增加、LTP的易化，缓解了痛敏。相反地，新生期切口，成年期不进行再次切口而鞘内给予BDNF，导致LTP的易化以及痛敏。（3）新生期手术切口、成年期再次切口大鼠脊髓背角突触小体中，AMPA受体GluA1亚基表达增加，而未观察到AMPA受体GluA2亚基、NMDA受体GluN2B亚基的改变。（4）新生期手术切口、成年期再次切口大鼠，给予不含GluA2亚基钙离子通透性AMPA受体拮抗剂IEM1460，抑制了LTP的易化，缓解了痛敏；而含有GluN2B亚基的NMDA受体拮抗剂ifenprodil无明显作用。（5）新生期手术切口，成年期再次切口前鞘内给予TrkB-Fc，抑制GluA1亚基表达的增加。结论：脊髓背角BDNF，通过上调突触小体AMPA受体GluA1亚基的表达，参与大鼠新生期手术切口导致的成年期脊髓LTP的易化及术后切口痛的加重，而BDNF至少部分来源于小胶质细胞。科学意义：本研究证明了生命早期手术经历对生命后期痛觉影响的新机制，为新生儿期有手术经历的成年患者再次手术时的麻醉、镇痛提供了可能的新靶点。