点击显示 收起
疼痛是多种疾病的症状，动物疼痛模型建立对阐明疼痛疾病的发病机理以及探讨药物作用原理都具有重要的理论意义和临床前研究价值。动物疼痛模型除了常用的热刺激法、电刺激法、机械刺激和化学刺激等试验方法［1］外，近几年来建立动物疼痛模型，主要是通过疾病或外伤诱发模型动物的疼痛来模拟人类疼痛的动物模型。这种疼痛模型建立对于疾病疼痛研究中使用较广泛同时具有应用前景的模型。下面介绍几种啮齿类动物外周神经疼痛模型：脊髓不完全结扎模型，慢性压迫损伤模型，L5～6脊髓神经结扎模型和几种小鼠、大鼠的骨癌痛模型。各个模型基于各不相同的机制，所以根据各个模型特点去分析解释结果。
1 神经痛模型［1～3，６，７，15］
神经痛是指神经、脊髓和某些中枢区域损伤（外伤或疾病）引起的疼痛。神经痛病人常常会有自发痛（spontaneous pain）、痛超敏（allodynia，非损伤性刺激即可产生痛觉）、痛过敏（hyperalgesia，对伤害性刺激反应过度）。病人常描述疼痛有灼烧、钻锥、电麻和穿刺感。
评价痛的行为学试验动物的自发性疼痛，采用舔爪，提足，跛行，过度的自洁行为和咬爪，探勘行为的改变，负重的改变及自噬都可以看作是自发痛的表现。另外，在一些动物模型上还可以观察到由热及机械引起的诱发痛（痛超敏及热疼痛过敏）。
1.1 中枢性疼痛模型 中枢性疼痛模型，主要都是基于脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）。自发痛和诱发痛是脊髓损伤或缺血性损伤常见的后遗症。SCI动物模型包括：重物损伤法、脊髓压迫法、镊子碾压或动脉瘤挤压法、光化学诱导损伤法、兴奋性神经毒法、脊柱半切法。
1.1.1 重物损伤法（Allen法） 该模型是由在手术暴露的低位胸－腰水平脊髓背角上坠落重物造成。此模型可造成严重瘫痪，并最终发展为动物后肢完全坏死，改良方法可以控制SCI的损伤程度。
1.1.2 光化学SCI模型 光化学模型是在静脉内注射光敏感染料赤藓红，在脊椎暴露处由氩离子激光激发，堵塞血管，造成脊髓管内皮表面软组织坏死。由于脊髓缺血，可以在实验动物中观察到自噬现象、机械痛和冷痛超敏、痛过敏。
1.2 外周神经损伤模型 外周神经痛是外伤、压迫、神经毒、感染、免疫和代谢疾病、肿瘤、维生素缺乏或其他原因造成的外周神经损伤所引起复杂综合征。损伤形式包括横切，松结扎或紧结扎，神经冻伤、碾压，外周神经感染及肿瘤压迫。
1.2.1 L5～6脊髓神经结扎模型（SNL） 1992年Kim和Chung报道了另一种单神经痛模型来模拟人类灼性神经痛［2，８］。SNL模型单侧紧扎L5和L6脊髓神经的背根神经节远端。结扎后实验动物很快就可出现痛超敏和痛过敏，并可持续4个月以上，尽管有自发痛行为（保护行为，舔爪，提同侧后爪），但无自噬现象。
1.2.2 L5脊髓结扎模型 在L5～6脊髓结扎模型报道前，L4和L5脊髓结扎模型已有报道，由于L4含有丰富的运动神经纤维，结扎L4会引起严重的运动障碍，进而影响到行为实验，所以L4模型并不实用。虽然L5模型不典型，但是L5结扎大鼠还是可以出现持续痛过敏和机械痛超敏。由于单独结扎L5神经要比结扎L5～6神经容易得多，所以研究特定的小鼠（如：基因敲除鼠或转基因鼠）时，单独结扎L5神经模型是一个实用的选择。此外，还需要注意的是当说到“Chung模型”时，他有可能指的是L5神经结扎模型，也有可能指的是L5～6神经结扎模型，具体操作可参看文献。外周神经损伤模型还有坐骨神经冻伤模型（SCN)、低位尾干切断模型（ICTR）、坐骨炎症神经炎模型（SIN）。
2 疾病引起的外周神经炎模型［4～11］
带状疱疹和糖尿病是造成人类神经痛后遗症的两种最常见疾病。在一系列的研究中，有66％的糖尿病患者有神经性疾病，带状疱疹是一种带有剧痛的皮疹，急性疱疹后，一些病人会遗留神经痛，可持续数年或终生。
后遗神经痛模型（PHN）：带状疱疹是潜伏的水痘－带状疱疹病毒再次激活引起的，后遗神经痛包括自发痛和诱发痛症状（如灼痛和酸痛）。最近的一项研究发现潜在感染水痘－带状疱疹的大鼠在同侧后爪出现痛超敏和痛过敏，而对侧后爪不出现痛超敏和痛过敏。还进一步研究了转染水痘－带状疱疹的细胞（包括感觉神经元细胞）。
3 癌痛模型［12～17］
疼痛是癌症病人的常见症状，30%～50%正在进行治疗的实体肿瘤病人和70％～90%有并发症的实体肿瘤病人都会出现疼痛。由于癌症诊治方法的提高，癌症病人生存率和存活期的增加，使得癌痛越来越成为影响病人生活质量的大问题，癌痛可能是由肿瘤浸润或压迫神经、神经丛、神经结，肿瘤释放的免疫和前疼痛物质或治疗（化学治疗、放射治疗、手术治疗）引起的。已有数种化学治疗诱导的外周神经痛模型，另外最近还报道了三种啮齿动物骨癌痛模型。
3.1 化学诱导的外周神经痛模型 外周神经痛和骨髓抑制是化学治疗最常见的严重副作用，也是限制使用有效剂量的最常见因素。尽管其他的化学治疗药也能引起神经痛，但以长春新碱、顺铂和紫杉醇的神经毒性引起的神经痛最为显著。中止治疗后化学治疗诱导的神经痛仍然可能持续。给动物这些化学治疗药也能产生神经痛，因此可用来研究这些药物神经毒的原因、预防和治疗。
3.1.1 紫杉醇诱导的神经痛模型（TIPN） Paclitaxel（紫杉醇）是从Taxus brevifolia提取出的抗癌试剂，具有剂量依赖性的严重外周神经痛限制了其应用，以手足感觉障碍（如：麻木、刺痛、灼痛）为特征的神经疾病的发病率估计为50%～90%。目前，已经建立了数种紫杉醇诱导的大、小鼠神经痛模型，在使用紫杉醇的动物上可以观察到痛超敏和热痛过敏。
3.1.2 顺铂诱导的外周神经痛模型（CIPN） 顺铂诱导神经细胞凋亡可能是造成其神经毒性的原因。每日重复注射顺铂可以产生机械痛超敏和热痛过敏反应［1，4，6］，其他的CIPN模型也可以观察到类似现象。这些模型目前已经用于评价治疗顺铂引起的神经痛的方法是否有效。
3.2 肿瘤侵袭疼痛模型（CIP) 研究肿瘤侵袭对外周神经的损伤可以使用外周神经损伤模型和神经炎模型。最近报道一个更加直接的模型模拟肿瘤对外周神经的压迫和浸润［6，7］。在BALB/c小鼠坐骨神经周围种植Meth A肉瘤细胞，实验动物会出现痛超敏及热痛过敏的症状，同时还可观察到自发痛（提足）。该模型有利于研究逐步累积进展的神经损伤。有意思的是，在该模型上，最初（第10天）可以检测到（von Frey filaments）机械痛超敏，但是到第14天，CIP－小鼠确可出现机械痛低敏（hyposensitivity）。在癌症病人，疼痛可以同时伴有受累区域感觉缺失。
3.3 骨癌痛模型 骨癌痛是最常见的癌症相关疼痛，骨癌可以是原发性的，也可以转移瘤。骨癌痛主观感受为深度的灼痛和刺痛。最近几年报道了三种骨癌痛模型。
3.4 小鼠股骨癌痛模型（FBC） 该模型是在C3H/HeJ小鼠股骨骨髓空隙处，注射小鼠溶骨型肉瘤细胞NCTC2472细胞后，封闭注射部位，造成小鼠骨癌。肉瘤注射5天内，开始发生骨质降解，破骨细胞生成，有自发痛（保护性行为，自发缩足）和诱发痛（触诱发缩足），同时在14天内发生神经化学标志物的改变，骨保护素可以抑制这些症状。阿片类镇痛药和环氧化酶（COX）-2抑制剂可以抑制该模型的疼痛。进一步的研究显示，该模型的癌痛与典型的炎症或神经痛不同，该模型造成了与人类癌症诱发的骨痛相似的一系列特有的神经化学标志物改变。
3.5 小鼠跟骨癌痛模型（CBC） CBC模型与FBC模型相似，区别仅在CBC模型是在小鼠跟骨接种NCTC2472细胞。在接种6天后，可以观测到骨质溶解，自发痛（舔足）和诱发痛（机械痛和冷痛超敏），并可持续至少16天。应用其他刺激及更长的观测时间未见报道。最初2周内，自发痛行为及C－纤维对热感敏化与肿瘤的生成相关［1，17］。在CBC模型上，足内注射ET-A受体拮抗剂BQ-123能部分阻断肿瘤相关的机械痛超敏。
3.6 大鼠胫骨癌痛模型（TBC） TBC模型是将大鼠乳腺癌细胞MRMT-1细胞接种与Sprague–Dawley大鼠胫骨内造成骨癌痛模型。接种肿瘤细胞10天内可以检测到骨质降解，接种后10～12天，发生痛超敏，机械痛过敏，而且有剂量（肿瘤细胞数）依赖关系。给予唑来膦酸可以抑制机械痛超敏和机械痛过敏，但是帕米膦酸和选择性COX-2抑制剂塞来考昔无效。COX-2抑制剂在TBC模型上和FBC模型上作用不一致，显示不同骨癌痛模型由于动物种系、肿瘤类型及接种部位的不同可能有不同的作用机制。乳腺癌和多发性骨髓癌转移引起的骨质溶解的病人，静脉注射帕米膦酸，能有效的减少骨骼并发症的发生及减轻疼痛。
动物模型大量应用，特别是与临床某类疼痛状况密切相关动物模型的研究，大大促进了我们对疼痛及其机制的理解。在未来几年里，还有许多新的动物模型涌现。
从不同模型得到的数据必须根据该模型的特点去分析解释，尽管慢性疼痛有许多共同的机制（如：中枢神经敏感化），但是不同模型还是有其各自独特的机制。临床上，即使非常相似的损伤或疾病引起的疼痛，也可能有不同的疼痛症状。
尽管大多数痛大鼠模型可以在小鼠上复制，但是不同种系的动物对相同的损伤和疾病的反应还是有着很大的不同，同时，周龄和饲养环境的不同，对试验结果也有影响，所以，对比不同研究结果时，应该考虑不同饲养环境和动物的来源。总之，动物模型为疼痛的药物设计和筛选提供了有力的依据。
【参考文献】
1 徐叔云.药理实验方法学.北京：人民卫生出版社，2002，882-890.
2 Zimmermann M. Pathobiology of neuropathic pain，Eur J Pharmacol，2001，(429)：23-37.
3 CJ. Woolf，Windup and central sensitization are not equivaculturing lent，Pain，1996，(66)：105-108.
4 BH. Lee，R. Won，EJ. Baik，SH. Lee，et al. An animal model of neuropathic pain employing injury to the sciatic nerve branches，Neuroreport，2000，11(4)：657-661.
5 GJ. Bennett，Neuropathic pain: new insights，new interventions，Hosp. Pract，(Off. Ed.)，1998，(33)：95-98，101-104，107-110.
6 JA. DeLeo，DW. Coombs，S. Willenbring，et al.Characterization of a neuropathic pain model: sciatic cryoneurolysis in the rat，Pain，1994，(56):9-16.
7 T. Kauppila，VK. Kontinen A. Pertovaara，Weight bearing of the limb as a confounding factor in assessment of mechanical allodynia in the rat，Pain，1998，(74)：55-59.
8 CD. Mills，JJ. Grady，CE. Hulsebosch，Changes in exploratory behavior as a measure of chronic central pain following spinal cord injury，J. Neurotrauma，2001，18(10)：1091-1105.
9 Honda M，Uchida K，Tanabe M，Ono H. Fluvoxamine，a selective serotonin reuptake inhibitor，exerts its antiallodynic effects on neuropathic pain in mice via 5-HT(2A/2C) receptors.Neuropharmacology，2006，51(4)：866-872.
10 Wilson-Gerwing TD，Verge VM. Neurotrophin-3 attenuates galanin expression in the chronic constriction injury model of neuropathic pain.Neuroscience，2006，141(4)：2075-2085.
11 Hendricks WA，Pak ES，Owensby JP，et al. Predifferentiated Embryonic Stem Cells Prevent Chronic Pain Behaviors and Restore Sensory Function Following Spinal Cord Injury in Mice.Mol Med，2006，12(1-3)：34-46.
12 Patil CS，Padi SV，Singh VP，et al.Sildenafil induces hyperalgesia via activation of the NO-cGMP pathway in the rat neuropathic pain model.Inflammopharmacology，2006，14(1-2)：22-27.
13 Cabranes A，Pryce G，Baker D，et al. Changes in CB(1) receptors in motor-related brain structures of chronic relapsing experimental allergic encephalomyelitis mice.Brain Res，2006，1107(1)：199-205.
14 Dortch AB，Johnson MT. Characterization of pulsed magnetic field therapy in a rat model for rheumatoid arthritis.Biomed Sci Instrum，2006，42:302-307.
15 Costa B，Siniscalco D，Trovato AE，et al. AM404，an inhibitor of anandamide uptake，prevents pain behaviour and modulates cytokine and apoptotic pathways in a rat model of neuropathic pain.Br J Pharmacol，2006，148(7)：1022-1032.
16 Browne KD，Iwata A，Putt ME，et al. Chronic ibuprofen administration worsens cognitive outcome following traumatic brain injury in rats.Exp Neurol，2006，201(2)：301-307.
17 Lacroix-Fralish ML，Tawfik VL，Tanga FY，et al. Differential spinal cord gene expression in rodent models of radicular and neuropathic pain.Anesthesiology，2006，104(6)：1283-1292.
基金项目：国家973科学基金资助（2003CB515401）
作者单位：100005 北京，中国医学科学院基础医学研究所、中国协和医科大学基础医学院(Δ通讯作者)
(编辑：守 中)