李 茂，高春華，龐曉東，楊 洪，李端明，劉春雨，彭寶淦

腰痛是困擾人類常見的疾病之一，70%～90%的人群在一生中的某些時候會發(fā)生不同程度的腰痛，在所有到醫(yī)院就診的患者中腰痛占第2 位，僅次于上呼吸道感染［1］，給社會和家庭帶來巨大的心理負擔與經濟負擔。關于腰痛的確切病因尚不明確，1947年有學者提出腰痛與椎間盤退變有關，而椎間盤退變是一非常復雜的生物學過程，受年齡、環(huán)境、生物力學、遺傳學等多種因素的影響［2-5］。目前對腰腿痛的致病機理比較明確的是:纖維環(huán)破裂后，由外向內組織修復的過程中，伴隨肉芽組織的長入，產生大量炎性介質，這些炎性介質刺激髓核內部的疼痛感受器使其閾值降低，或通過破裂的椎間盤裂隙漏出，刺激纖維環(huán)外部的神經末梢，在輕微壓力下即可導致腰痛［6］。目前，已知的細胞因子有100 多種，其中白細胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)是細胞外IL-1 的主要亞型。研究發(fā)現經IL-1β 刺激后脊神經背根節(jié)敏感性明顯上升［7-8］。椎間盤內部結構的一系列變化是形成腰痛的物質基礎，研究炎癥反應在腰痛發(fā)生、發(fā)展過程中的作用，找到炎癥信號在痛覺傳導通路中的關鍵環(huán)節(jié)，從而對炎癥信號在傳導過程中進行干擾，可能是目前治療腰痛最理想的方法［9-12］。神經電生理技術作為神經疾病診斷的三大技術之一［13］，其作用主要是對神經纖維損害的范圍、程度提供可靠的診斷依據。本實驗用神經電生理學監(jiān)測技術，通過椎間盤內注入外源性炎性因子IL-1β，分別應用選擇性切斷L3及L5交感干的方法，對不同節(jié)段交感神經在大鼠L5/L6椎間盤痛覺傳導通路中的作用進行研究。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗動物

本次實驗以20 只成年健康雄性Wistar 大鼠(北京科宇動物養(yǎng)殖中心提供)為實驗對象，體重為240～260 g，隨機平均分為2組。

1.2 實驗方法

1.2.1 預實驗

從納入實驗的雄性Wistar 大鼠中隨機選取1 只在顯微鏡下進行腰椎神經走行及分布的解剖，為進一步實驗做準備。在解剖矢狀面上，Wistar 大鼠腰椎有6 個椎體，其胸椎與腰椎共同形成凸向后的生理弧度;整體來看，大鼠的腰椎結構與人類的腰椎結構很相似，也是由腹側的椎體和背側的神經弓組成，在直視狀態(tài)下，大鼠神經節(jié)比人類神經節(jié)更明顯，給予基礎性電刺激，可誘發(fā)出動作電位。

1.2.2 實驗

據實驗目的將大鼠隨機分為2組，10 只切斷雙側L3交感干，10 只切斷雙側L5交感干，皆為自身對照，以切斷前作為對照數據。采用腹腔注射0.6%戊巴比妥鈉(60 mg/kg)對大鼠進行麻醉后，氣管插管防止窒息，俯臥位于手術臺上，無菌條件下沿腰正中線切開，暴露L1～6腰椎，用咬骨鉗將L1～6腰椎棘突及椎板去除，用神經探針鈍性顯露脊神經節(jié)，沿脊神經向兩側充分游離，暴露交感鏈，立體定位儀固定后，將L1～5脊神經節(jié)靠近中樞端懸掛于雙極鉑金絲記錄電極上，拉起皮瓣，用37℃左右的液體石蠟油充于油槽以防干燥，接地電極均置于皮下，固定于刺激電極和記錄電極之間。刺激參數:采用單個方波電刺激方式(延遲10 ms，持續(xù)時間1 ms)，從小到大調整隔離器的旋鈕，當誘發(fā)電位出現并穩(wěn)定后，打開微量注射泵向L5/L6椎間盤后側注射IL-1β，濃度為0.5 μg/μL，速度為0.5 μL/s。用雙極鉑金絲電極記錄兩側L1～5脊神經節(jié)動作電位的幅度和潛伏期，分別選擇性切斷L3及L5交感干后，觀察切斷前后L1～5脊神經節(jié)動作電位幅度和潛伏期的變化。

1.3 統(tǒng)計學處理

運用SPSS 11.5 統(tǒng)計學軟件包，分別把相同部位L1～5脊神經節(jié)的動作電位幅度、潛伏期(兩側取平均值)，按照雙側L3交感干切斷組與切斷前自身對照相比，雙側L5交感干切斷組與切斷前自身對照相比，進行成組設計t 檢驗，α 值取0.05。

2 結 果

2.1 切斷雙側L3交感干后對脊神經動作電位的影響

當誘發(fā)電位出現并穩(wěn)定后，打開微量注射泵向L5/L6椎間盤后側注射IL-1β，濃度為0.5 μg/L，速度為0.5 μL/s，用雙極鉑金絲電極分別記錄L1～5脊神經節(jié)動作電位的幅度和潛伏期，切斷雙側L3交感干后發(fā)現L1，2脊神經節(jié)動作電位的幅度減弱(見表1)，潛伏期延長(見表2)。

2.2 切斷雙側L5交感干后對脊神經動作電位的影響

引出電位并穩(wěn)定后，于L5/L6椎間盤后側給藥，藥物濃度及速度同上，同樣的方法，用雙極鉑金絲電極分別記錄L1～5脊神經節(jié)動作電位的幅度和潛伏期，切斷雙側L5交感干后發(fā)現L1～4脊神經動作電位的幅度減弱(見表3)，潛伏期延長(見表4)。

2.3 統(tǒng)計學分析

雙側L3交感干切斷后與切斷前相比，相同部位L1，2脊神經節(jié)的動作電位幅度、潛伏期，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。雙側L5交感干切斷后與切斷前相比，相同部位L1～4脊神經節(jié)的動作電位幅度、潛伏期，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

表1 L1～5脊神經節(jié)動作電位幅度Tab.1 Action potential amplitudes of L1-5nerve roots

表2 L1～5脊神經節(jié)動作電位潛伏期Tab.2 Latent period of active potential of L1-5spinal ganglion

表3 L1～5脊神經節(jié)動作電位幅度Tab.3 Action potential amplitudes of L1-5spinal ganglion

表4 L1～5脊神經節(jié)動作電位潛伏期Tab.4 Latent period of active potential of L1-5spinal ganglion

3 討 論

目前由椎間盤內部結構改變所引起的腰痛越來越受到學者們重視。其病理機制比較明確的是正常椎間盤纖維環(huán)外層分布有大量纖細的神經纖維，直徑1～3 μm，纖維環(huán)破裂后，在椎間盤由外向內損傷修復的過程中，神經纖維可隨著肉芽組織長入到椎間盤深層，并出現炎癥反應，產生多種細胞因子和炎癥介質，如IL、NO、P 物質等，這些炎性細胞因子刺激髓核內部的疼痛感受器使其閾值降低，或通過破裂的椎間盤裂隙漏出，刺激纖維環(huán)外部的神經末梢，輕微的壓力下就可引發(fā)腰痛［6］。Takebayashi 等［14］用實驗的方法切斷大鼠L2脊神經前、后支，僅保留通過交通支和椎旁交感干相聯系的L2脊神經，給予機械刺激很難誘發(fā)出動作電位，但向L5/L6椎間盤內注射角叉藻聚糖后，輕微的機械刺激就可誘發(fā)L2脊神經動作電位，這說明正常椎間盤的疼痛感受器具有較高的閾值，機械刺激不易誘發(fā)疼痛，而炎癥介質使神經興奮性升高，疼痛感受器閾值降低，從而對機械刺激更加敏感。目前IL-1β、NO、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是椎間盤退變中研究較多的細胞因子。其中IL-1β 是一種強力的致痛性細胞因子，為細胞外IL-1 的主要亞型，研究發(fā)現經IL-1β 刺激后的脊神經背根節(jié)其敏感性明顯上升，這可能與椎間盤退變所導致的腰痛、坐骨神經痛有關［7］。

自1850年Luschka 報告竇椎神經后，學者們一致認為病變椎間盤的痛覺信息由竇椎神經傳遞至相應背根神經節(jié)。Imai 等［15］用免疫學方法研究指出，腰椎椎間盤后方相鄰節(jié)段的竇椎神經在后縱韌帶和纖維環(huán)外層交織成網狀，形成多節(jié)段神經分布。Nakamura 等［16］用乙酰膽堿酯酶組織化學方法檢測椎間盤后方的神經分布情況，結果顯示雙側單節(jié)段或單側多節(jié)段交感干切除的大鼠，椎間盤后方的神經分布略有減少，只有雙側多節(jié)段切斷交感神經的大鼠，后方的神經分布才接近消失，這表明交感神經與椎間盤后方的神經呈雙側、多節(jié)段聯系。椎間盤源性腰痛常伴有腹股溝區(qū)疼痛，而腹股溝區(qū)皮膚由L2脊神經發(fā)出的生殖股神經支配，這不能用神經根的節(jié)段性支配來解釋。Nakamura 等［17］對32例椎間盤源性下腰痛患者進行L2脊神經根藥物封閉治療后，除9例下肢有放射痛患者外，其余患者腰痛癥狀明顯減輕或消失，研究推測，L2神經根可能是椎間盤源性下腰痛神經傳導通路的主要傳入神經。大鼠L5/L6椎間盤的神經纖維由高位L2神經元支配。Morinaga 等［18］將辣根過氧化物酶置于大鼠L5/L6椎間盤前方，3 d 后檢查示蹤劑在背根節(jié)神經元中的分布后發(fā)現，僅L1，2的脊神經節(jié)內出現示蹤劑，而其他的神經節(jié)中沒有出現，這說明L5/L6椎間盤前側的神經纖維由高位神經元支配。Suseki 等［19］研究發(fā)現，腰椎椎間盤周圍存在交感神經節(jié)后纖維和感覺纖維多種分布，但椎間盤后方的感覺纖維由竇椎神經進入交通支，而不進入同節(jié)段的脊神經。因此，L2交通支和L5交通支在L5/L6椎間盤痛覺傳導通路中的作用不一樣。越來越多的研究發(fā)現，交感神經在椎間盤源性痛覺傳導通路中存在不同的支配方式。Ohtori等［20］應用熒光金逆行示蹤發(fā)現大鼠L5/L6椎間盤后方存在2 種神經支配形式:①椎間盤后方及后縱韌帶的痛覺信息由竇椎神經傳遞至L3～6脊神經節(jié)，呈節(jié)段性支配模式;②痛覺信息由L5/L6交感神經交通支傳遞至交感干繼而上行通過L1或L2交感神經交通支傳遞至T13～L2脊神經節(jié)，呈多節(jié)段支配模式。

本實驗用神經電生理學監(jiān)測技術，通過椎間盤內注入外源性炎性因子IL-1β，分別應用選擇性切斷L3及L5交感干的方法，監(jiān)測切斷前后L1～5脊神經節(jié)動作電位的幅度和潛伏期。結果發(fā)現，雙側L3交感干切斷后與切斷前相比，切斷后相同部位L1，2脊神經節(jié)的動作電位幅度減弱、潛伏期延長，而L3～5脊神經節(jié)動作電位的幅度和潛伏期無明顯變化。這說明大鼠L5/L6椎間盤至下腰椎脊神經節(jié)的傳導通路與L3交感干無關，而至上腰椎脊神經節(jié)的傳導通路與L3交感干有關。雙側L5交感干切斷后與切斷前相比，切斷后相同部位L1～4脊神經節(jié)的動作電位幅度減弱、潛伏期延長，而并未完全消失，結果說明交感神經只是腰椎椎間盤神經傳導通路中的一部分，可能還存在其他的神經傳導通路。無論雙側L3交感干切斷后與切斷前相比，還是雙側L5交感干切斷后與切斷前，都存在L1，2脊神經節(jié)動作電位的幅度減弱、潛伏期延長。這說明L3～5交感干是L5/L6椎間盤痛覺信息至L1，2脊神經節(jié)的主要傳導通路。

實驗結果表明，L1，2脊神經節(jié)內部分神經細胞不僅參與同節(jié)段腰神經后支的組成，而且參與了腰椎旁交感干的組成纖維，且可傳遞痛覺信息，故可解釋為什么下位腰椎椎間盤病變能影響上位腰神經后支支配區(qū)域疼痛的原因。結合許多研究資料和本實驗得出，椎間盤源性腰痛可以說是一種下腰椎椎間盤病變影響上位腰神經支配區(qū)域的放射性疼痛。具體地說，病變椎間盤產生的痛覺信號由椎旁的交感神經傳至L1～3脊神經節(jié)，之后沿感覺神經末梢傳向中樞系統(tǒng)，產生相關區(qū)域疼痛。這可以解釋為什么對椎間盤源性下腰痛患者進行亞甲藍等神經失活劑治療后，疼痛會明顯消失或緩解。詳細研究椎間盤源性腰痛的神經傳導通路，從而對其中的某個環(huán)節(jié)進行干預對治療下腰痛有重要意義。

本研究結果表明:交感干在腰椎椎間盤痛覺傳導通路中起重要的作用。L3交感干和L5交感干在L5/L6椎間盤痛覺傳導通路中的作用不同。L5交感干在L5/L6椎間盤至L1，2脊神經節(jié)的痛覺傳導通路中起重要作用。L5/L6椎間盤后側至上腰椎的傳導通路與L3交感干有關，而至下腰椎的痛覺傳導通路與L3交感干無關。

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