CFA诱导的大鼠条件位置逃避模型的观察

马洋+秦国华+王锐

【摘要】 目的：大鼠后脚掌注射完全弗氏佐剂（complete freunds adjuvant，CFA）可诱导产生条件位置回避（conditioned place avoidance，C-CPA）反应，大鼠经过“非痛环境”/“痛环境”适应后，检测形成的C-CPA行为反应可持续多长时间。方法：（1）根据后脚掌注射CFA后观察痛行为的时间，将大鼠随机分为Day3组、Day5组、Day7组、Day10组、Day14组共五个实验组；（2）建立CFA诱导的CPA模型；（3）检测各组大鼠CPA反应；（4）Western-blot检测rACC脑区痛情绪相关NMDA受体亚基NR1及磷酸化（p-NR1）的表达水平。结果：大鼠后脚掌注射CFA后五组大鼠热痛行为反应随时间无明显变化；CPA反应在Day3组、Day5组、Day7组、Day10组大鼠与注射CFA前相比产生了明显的CPA反应，而Day14组的CPA反应明显减弱；同步Western-blot检测的p-NR1表达也呈现了与行为反应一致的变化趋势。结论：CFA一次注射与环境条件化适应建立的C-CPA模型建成后可维持至少10 d的时间，之后CPA反应逐渐消失，且NMDA受体NR1亚基磷酸化水平与CPA反应的形成有关。

【关键词】 完全弗氏佐剂； 环境适应； 条件位置逃避； 前扣带皮层； NR1磷酸化

【Abstract】 Objective：Rats injected subcutaneously into the hind paw with complete freunds adjuvant（CFA） were acclimated to one side of cage apparatus to induce conditioned place avoidance（CPA） responses.Then we examined how long C-CPA response was sustained.Method：（1）According to the observation time of CFA-injection into the hind paw，the rats were randomly divided into five groups，such as Day3 group，Day5 group，Day7 group，Day10 group and Day14 group.（2）To establish CFA-induced conditioned place avoidance（C-CPA）.（3）Conditioned place avoidance responses were detected in each group.（4） The expression of NR1 subunits and its phosphorylation were measured by Western-blot.Result：CFA-injection into the hind paw induced nociceptive behaviors and CPA responses.The nociceptive behavior had no obvious change in the course of experiment，and the CPA responses in Day3 group，Day5 group，Day7 group and Day10 group compared with the control group，whereas the responses in Day10 group gradually disappeared.The expressions of the phosphorylation of NR1 measured synchronously presented the same trends with CPA responses.Conclusion：C-CPA responses can stably maintain 10 days，then gradually disappeare.And the expression of p-NR1 relates to the formation of CPA responses.

【Key words】 Complete freunds adjuvant； Acclimation； Conditioned place avoidance； Anterior cingulate cortex； Phosphorylation of NR1 subunits

First-authors address：Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.29.002

國际疼痛研究会（IASP）将疼痛定义为：“一种不愉快的感觉和情绪体验，其发生与实际或潜在的组织损伤有关或这类损伤的相关描述。”可见，疼痛包含两种成分：即痛的感觉分辨（sensory-discriminative）和痛的情绪反应（emotional-affective dimensions）[1-2]。前者主要感受和编码刺激的属性，如刺激的性质、强度、定位等；后者指痛的情绪、情感反应，涉及编码伤害性刺激所引发的厌恶、焦虑、恐惧等负性情绪。神经传导疼痛的情绪和感觉成分时有着不同的通路和机制。有研究表明，ACC和疼痛的情绪方面密切相关，在ACC内，N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA）受体是由NR1、NR2及NR3三种不同的亚基构成的异四聚体复合物，并参与中枢神经系统多种功能，包括学习记忆和痛觉调制等[3]，基本亚基NR1参与NMDA受体活性的调节，并通过自身磷酸化过程异化突触传递[4]，因此上调NR1亚基的磷酸化（P-NR1）水平可使突触传递的可塑性增强，进一步导致痛觉过敏及异常疼痛[5-7]。endprint

完全弗氏佐剂（complete freunds adjuvant，CFA）常被用在持续性炎性疼痛的模型中，本实验室在痛情绪机制的研究中将CFA慢性炎性痛模型和条件位置回避结合起来，利用可产生持续性炎性痛的CFA作为致痛物质，建立了简便、有效、实验周期更短的CFA诱导的CPA反应（C-CPA）模型[8]，该模型完成baseline测试、条件化适应和CPA反应检测只需3 d时间[9-10]，很好地模拟并量化了大鼠的痛情绪反应，并对此进行相关机制的研究。但是该模型建立的CPA反应究竟能持续多长时间还不清楚，本实验将利用C-CPA反应结合ACC脑区NMDA受体亚基NR1磷酸化的表达，对该反应模型做一时效性观察。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物及材料 雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠30只，体重250～270 g，由北京海淀兴旺实验动物养殖场供应。完全弗氏佐剂（CFA，sigma）、热板刺激仪（life science）、条件位置回避装置（自制）、啮齿类动物固定装置、NeuroMotive软件（USA）、ANY-maze软件（USA）

1.2 实验方法

1.2.1 建立慢性持续性炎性动物模型 将完全弗氏佐剂（CFA）原液与0.9%氯化钠溶液按1∶1混合，振荡混匀为乳化状态，抽取0.08 mL注射于大鼠左侧脚掌皮下。注射完后一只手摁压针眼处，另一只手轻柔注射部位片刻，利于CFA吸收并防止出血。之后，大鼠左侧脚掌会出现一个较长时间的炎症痛，即红、肿、热、痛，对热刺激或机械刺激敏感的基本炎症反应状态。

1.2.2 大鼠痛情绪的测量方法

1.2.2.1 条件位置回避（CPA）装置[8]的介绍 CPA为一无顶无底的有机玻璃材质的长盒，中间有一可抽取的有机玻璃挡板阻隔，将长盒平均分成两个匹配室，一个室四面内侧贴有间隔一致的红色水平条带，底部为3 mm×3 mm孔径的钢丝网眼，另一室贴有蓝色垂直条带，底部为6 mm×6 mm孔径的钢丝网眼。将一个小LED灯挂在贴有蓝色条带室的外侧，光强度为能使相应室有亮度，但不影响另外一个室，达到使两室明暗程度不一的目的。由此形成的两个独立匹配室对大鼠有视觉和触觉的差别。

1.2.2.2 CPA的训练过程 由CFA诱导的条件位置回避实验过程分为三个阶段每个阶段之前都要打开暗室的15 W灯，让大鼠适应30 min，第一阶段：Pre-conditioning test（Day1）将两匹配室中间的隔板取出，让大鼠自由活动10 min，记录大鼠活动行为，并分析大鼠在两室的停留时间。第二阶段：Conditioning test（Day2）将两室中间的隔板插入，形成两个相对独立的室。将大鼠任意放入其中一个室自由活动30 min，规定此室为非CFA匹配室，即“非痛环境”。之后将大鼠放回饲养笼，30 min后给大鼠左侧脚掌皮下注射0.08 mL配好的弗氏完全佐剂（CFA）注射液。2 h后，将大鼠放入另外一个室自由活动30 min，规定此室为CFA匹配室，即“痛环境”。之后将大鼠放回笼中饲养。第三阶段：Post-conditioning test分别在3、5、7、10、14 d将两匹配室中间的隔板取出，让大鼠自由活动10 min，记录大鼠活动行为，并分析大鼠在“非痛环境”和“痛环境”中停留的时间。用大鼠第三阶段在“痛环境”匹配室停留的时间减去第一阶段在该室停留的时间，差值称为回避分数（CPA Score）。CAP的训练过程，见图1。

1.2.3 大鼠热缩足潜伏期（PWL）的测量方法 将大鼠放在罩有有机玻璃盒且未加热的热板上适应

30 min，随后取出大鼠，调节热板加热到50 ℃后保持温度恒定。计时显示归零时，将大鼠再次放入热板上，立即盖上盖子，同时踩下踏板开始计时，当大鼠舔或者抬起后肢时立即踩踏踏板，停止计时，并迅速将大鼠取出放回笼中。热缩足潜伏期为大鼠放入热板到后肢抬起的时间。正常大鼠的PWL应保持在10～15 s，如果没有现象，在超过20 s后将大鼠取出，避免组织损伤。每只大鼠测量三次后求均值作为最后结果，每隔15 min测量一次。

1.3 统计学处理 采用GraphPad Prism6软件对数据进行分析和作图，计量资料以（x±s）表示，大鼠在“痛环境”匹配室的第一、三阶段停留时间进行配对t检验，组间比较进行非配对t检验，多组比较采用单因素方差分析，以P<0.05為差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大鼠后脚掌注射CFA可诱导产生C-CPA反应 各组大鼠条件适应前后在“疼痛环境”中停留的时间，Day3组[Pre（323.80±12.95）s vs Post（178.70±27.25）s，n=7]，Day5组[Pre（291.80±16.49）s vs Post（176.30±42.95）s，n=9]，Day7组[Pre（336.80±23.08）s vs Post（246.30±30.90）s，n=8]，Day10组[Pre（316.30±20.44）s vs Post（199.50±27.97）s，n=8]，Day14组[Pre（307.30±16.27）s vs Post（270.70±21.99）s，n=9]，差异均有统计学意义（P<0.05）。各组大鼠逃避分数比较：NS组（9.96±29.80）s，Day3组（-145.10±22.13）s，Day5组（-115.50±44.45）s，Day7组（-90.46±28.93）s，Day10组（-61.43±58.00）s，Day14组（-36.56±25.69）s，差异均有统计学意义（P<0.05）。大鼠后脚掌注射CFA后，通过比较各组大鼠处理前后在“疼痛环境”中停留的时间可知，Day3组、Day5组、Day7组和Day10组大鼠在“疼痛环境”匹配室的时间和第1天相比差异均有统计学意义（P<0.05），Day14组大鼠在“疼痛环境”匹配室的时间和第1天相比差异无统计意义（P>0.05），各组回避分数和正常组相比，Day3组、Day5组、Day7组和Day10组差异均有统计学意义（P<0.05），Day14组差异无统计学意义（P>0.05），见图2。endprint

2.2 大鼠后腳掌注射CFA可诱导rACC神经元NMDA受体NR1发生磷酸化 如图3所示，Day3组、Day5组、Day7组和Day10组大鼠rACC区NR1的磷酸化表达水平和正常组相比差异均有统计学意义（n=3，P<0.05），Day14组无明显变化（n=4，P>0.05）。

2.3 大鼠后脚掌注射CFA引起热痛行为发生变化 Day3组[Pre（11.9±1.1）s vs Post（8.9±1.3）s，P<0.05，n=7]，Day5组[Pre（13.9±0.7）s vs Post（8.8±1.0）s，P<0.05，n=9]，Day7组[Pre（12.2±1.2）s vs Post（8.5±0.9）s，P<0.05，n=8]，Day10组[Pre（14.07±1.0）s vs Post（8.7±0.4）s，P<0.05，n=8]，Day14组[Pre（14.27±2.7）s vs Post（8.9±0.6）s，P<0.05，n=9]。后脚掌注射CFA后，各组大鼠PWL与第1天基础值相比明显缩短，各组大鼠PWL比较差异均无统计学意义（P>0.05），见图4。

3 讨论

疼痛是一种包含感受、情绪和认知的多维度体验，也是人们去医院就医的最主要起始原因。在过去，人们对痛感觉成分的研究获得了巨大的进展。近些年的临床观察显示，慢性痛患者所遭受的恶性情绪远比疼痛本身更为严重。目前研究者们利用CPA模型对痛情绪进行深入研究[11-14]，那么在动物模型中以炎性致痛物质CFA诱导的CPA反应究竟能持续多长时间呢？

为此，在实验过程中，与足底注射生理盐水对照组相比，给大鼠后脚掌注射CFA可以成功诱导出CPA反应，通过给大鼠足底注射CFA所产生的自发性、持续性疼痛与环境相耦合，使动物产生明显的厌恶“疼痛环境”的痛情绪反应[15]。大鼠脚掌注射CFA后，实验者分别在第3、5、7、10和14天检测各组大鼠的CPA反应和PWL变化。结果发现，在检测CPA反应过程中，Day3组、Day5组、Day7组和Day10组大鼠条件适应后，在“疼痛环境”中停留的时间明显小于适应之前在此环境中停留的时间，各自的回避分数和正常组相比差异有统计学意义（P<0.05），说明大鼠产生了明显的CPA反应；而Day14组却均无显著变化，没有产生CPA反应，说明大鼠在第14天痛情绪得到缓解。此外，与正常组相比，各组大鼠的热缩足潜伏期明显缩短，说明大鼠慢性炎性痛持续存在。以上结果表明，该模型中大鼠产生的CPA反应在第14天得到缓解，而炎性痛感受依然存在。之前的研究发现疼痛的两种成分分别是通过不同的机制来发挥作用的[16]，通过本实验也证明了这种现象。

有资料表明ACC脑区神经元上分布着大量的NMDA受体， NMDA受体包括NR1必需亚基和NR2A-D调节亚基[7]。在实验中，实验者检测了CFA诱导痛情绪反应时NR1亚基的磷酸化水平，结果显示，与足底注射生理盐水组相比，Day3组、Day5组、Day7组和Day10组大鼠rACC区NR1亚基的磷酸化水平显著升高，而Day14组无明显变化（P>0.05），说明NMDA受体亚基NR1的磷酸化介导了CFA诱导大鼠产生CPA反应。本研究通过C-CPA反应在慢性炎症痛大鼠模型中的持续时间和rACC区NMDA受体亚基NR1磷酸化的表达情况，明确了该动物模型实验观察的时效性，也证实了NR1磷酸化是形成并维持痛情绪反应的重要基础，这为今后利用该动物模型深入研究痛情绪提供了实验依据。

参考文献

[1] Woolf C J，Mannion R J.Neuropathic pain：aetiology，symptoms，mechanisms，and management[J].Lancet，1999，353（9168）：1959-1964.

[2] Sato J，Suzuki S，Iseki T，et al.Adrenergic excitation of cutaneous nociceptors in chronically inflamed rats[J].Neurosci Lett，1993，164（1-2）：225-228.

[3] Ma J Y，Zhao Z Q.The involvement of glia in long-term plasticity in the spinal dorsal horn of the rat[J].Neuroreport，2002，13（14）：1781-1784.

[4] Bird G C，Lash L L，Han J S，et al.Protein kinase A-dependent enhanced NMDA receptor function in pain-related synaptic plasticity in rat amygdala neurones[J].J Physiol，2005，564（3）：907-921.

[5] Lei L G， Sun S，Gao Y J，et al.NMDA receptors in the anterior cingulate cortex mediate pain-related aversion[J].Exp Neurol，2004，189（2）：413-421.

[6] Zhang R X，Liu B，Wang L，et al.Spinal glial activation in a new rat model of bone cancer pain produced by prostate cancer cell inoculation of the tibia[J].Pain，2005，118（1-2）：125-136.endprint

[7] Loftis J M，Janowsky A.The N-methyl-D-aspartate receptor subunit NR2B：localization，functional properties，regulation，and clinical implications[J].Pharmacol Ther，2003，97（1）：55-85.

[8]张肖怡，兰坤，冯晓璞，等.痛情绪反应量化方法的探索[J].中国医学创新，2014，11（18）：45-48.

[9]侯苗苗，杨洋，李振华，等.电针刺激环跳穴缓解大鼠炎症性疼痛的方法[J].中国医学创新，2015，12（19）：22-24.

[10] Li T T，Ren W H，Xiao X，et al.NMDA NR2A and NR2B receptors in the rostral anterior cingulate cortex contribute to pain-related aversion in male rats[J].Pain，2009，146（1-2）：183-193.

[11] Asmundson G J，Katz J.Understanding the co-occurrence of anxiety disorders and chronic pain： state-of-the-art[J].Depress Anxiety，2009，26（10）：888-901.

[12] Gureje O.Psychiatric aspects of pain[J].Curr Opin Psychiatry，2007，20（1）：42-46.

[13] Crombez G，Vlaeyen J W，Heuts P H，et al.Pain-related fear is more disabling than pain itself： evidence on the role of pain-related fear in chronic back pain disability[J].Pain，1999，80（1-2）：329-339.

[14]邵楓，林文娟，陈极寰.慢性情绪应激对大鼠行为的影响及变化趋势[J].中国行为医学科学，2003，12（1）：5-17.

[15] Hummel M，Lu P，Cummons T A，et al.The persistence of a long-term negative affective state following the induction of either acute or chronic pain[J].Pain，2008，140（3）：436-445.

[16] Sewards T V，Sewards M.Separate，parallel sensory and hedonic pathways in the mammalian somatosensory system[J].Brain Res Bull，2002，58（3）：243-260.

（收稿日期：2017-05-18） （本文编辑：程旭然）endprint