癌痛动物模型及病理机制研究进展
【摘要】 近年来不断出现的癌痛动物模型为癌症机制的研究提供了有效的工具。癌痛有其独特的病理机制，与外周敏化、中枢敏化、骨溶解和肿瘤对外周神经的直接作用等有关。全文综述癌痛动物模型及癌痛机制的研究进展。
【关键词】 癌痛；动物模型；机制
癌痛属慢性疼痛的范畴，与炎症痛、神经病理性痛相比，有其独特而复杂的机制，癌痛动物模型的出现，为癌痛机制的研究提供了合适的动物模型，这将对癌痛机制的深入探讨、寻找缓解癌痛新方法、筛选有效的镇痛药物提供极为有效的途径。本文就近几年出现的癌痛动物模型及癌痛病理机制的研究概况作一综述。
1 癌痛的动物模型研究
由于乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、肺癌等常发生骨转移，肿瘤骨侵袭和扩散造成骨癌痛，是癌症诱发疼痛的主要原因，所以目前关于癌痛模型的研究集中于肿瘤骨转移模型。
1999年美国的Schiwei等[1]首次报道了小鼠股骨癌痛模型。将溶骨性的NCTC2472纤维肉瘤细胞种植于同源C3H/HeJ小鼠股骨远端的骨髓腔内，种植后第5d出现骨质破坏，破骨细胞数目增多，种植后14d，行为学上出现自发痛和触诱发痛，疼痛程度与骨质破坏程度成正比，神经递质也有改变，且可以被骨保护素（OPG）所逆转。
2001年Wacnik等[2]建立了小鼠跟骨癌痛模型，将NCTC2472细胞植入小鼠跟骨，种植后第3d肿瘤细胞与骨粘连，第6d出现骨质溶解，同时出现机械性痛觉增敏和冷刺激痛觉增敏，一直持续16d，注射吗啡(ED50 9.0mg/kg)可以缓解机械性痛觉增敏现象。他们还建立了小鼠肱骨癌痛模型，方法及各项指标与跟骨癌痛模型类似[3]。
2002年英国学者Medhurst等建立了大鼠胫骨癌痛模型。该模型是在同源SD大鼠的胫骨骨髓腔内注射3×103MRMT?鄄1大鼠乳腺癌细胞，种植后10d～14d，X线片上显示胫骨骨质显著破坏，第20d骨矿物含量和密度下降，组织学切片抗酒石酸酸性磷酸酶染色观察发现破骨细胞数量显著增多。动物在术后第12d～14d出现触诱发痛和痛觉过敏，1mg/kg～3mg/kg吗啡有效[4，5]。
目前，国内也已成功复制出大鼠胫骨癌痛模型。谭煌英等[6]按照Medhurst的方法对骨癌痛模型进行了复制，并从疼痛行为学、放射学、组织学多方面进行研究，结果与报道基本一致，是国内研究癌痛模型的起点。董航等[7]在此基础上有所创新，运用MADB?鄄106大鼠乳腺癌细胞注入SD大鼠胫骨骨髓腔，机械痛和辐射热痛刺激的缩爪阈值在术后各时间点相比差异显著；术后8d X射线显示注射部位松质骨出现放射性缺损病灶，第14天松质骨放射病灶增多，骨皮质缺失，第22d出现严重的骨破坏；术后8d大鼠后肢苏木精—伊红染色见骨髓腔有异型细胞，骨小梁未见广泛破坏；术后14d可见肿瘤细胞充填骨髓腔，引起骨小梁广泛破坏；术后22d可见肿瘤细胞穿破骨皮质，侵及周围肌肉及软组织。
上述的这些骨癌痛模型中，应用乳腺癌细胞建立的大鼠胫骨癌痛模型可视为临床常见的乳腺癌骨转移模型，手术操作较简便，评价方法成熟，具有研究意义。
2 癌痛的发生机制
2.1 初级感觉神经元兴奋性异常增加（外周敏化）
初级感觉神经元位于脊髓背角神经节（DRG），分布着感受不同刺激的多种受体，可将各种伤害性刺激转化为电化学信号传导至中枢神经系统。在持续的外周刺激下，DRG神经元发生可塑性变化，外周神经敏感性增加，表现出痛阈降低，痛觉过敏和触诱发痛。以往的研究表明，肿瘤组织能释放一系列的生长因子、细胞因子和化学因子，如肿瘤坏死因子?鄄α（TNF?鄄α）、前列腺素（PGE）、内皮素（ET）、白细胞介素?鄄1（IL?鄄1）、白细胞介素?鄄6（IL?鄄6）等，而初级感觉神经元可以表达其中多种因子的受体[8~10]。另外，肿瘤组织中大约有20%~30%的巨噬细胞能产生肿瘤坏死因子和IL?鄄1等[11]。肿瘤组织分泌的这些因子可能作用于初级感觉神经元上各自的受体，激活和敏化感受器，参与癌痛的产生[12]。
2.2 脊髓的神经化学变化（中枢敏化）
肿瘤细胞通过释放各种因子导致初级感觉神经元异常兴奋，异常兴奋的神经元不断向上一级中枢脊髓背角神经元发放冲动，再经不同的上行传导束到达高级中枢。初级感觉神经元异常兴奋使DRG内的胶质细胞等合成、释放新的递质如ET?鄄1或对原有的递质如P物质（SP）、SP受体（SPR）等进行调节。实验发现，骨癌痛模型鼠患侧肢体相应的脊髓节段存在神经化学变化，包括星形胶质细胞增生、谷氨酸重摄体转运体减少、脊髓SP受体内吞、Ⅲ~Ⅳ层强啡肽、Ⅰ层神经元c?鄄fos表达增加等，而正常动物中只有在伤害性刺激下才能出现上述变化，提示骨癌痛时存在外周传入神经敏化[1，4，12,13]。
星形胶质细胞与癌痛密切相关，在各种模型中都能观察到星形胶质细胞的活化反应，多种痛相关物质如缓激肽、胆囊收缩素、SP、兴奋性氨基酸等都能激活它，而激活后的星形胶质细胞可引发痛增强反应。活化后的星形胶质细胞通过释放多种神经活性物质直接影响神经元可塑性，促进初级传入终末释放多种致痛物质[14]。另外，星形胶质细胞能释放一系列的细胞因子和生长因子，改变周围的神经化学环境，参与痛觉信号的传递。各种损伤均可引起星形胶质细胞反应，表现为细胞数增加，胞体肥大，分支增多，GFAP表达增加。上述研究表明，癌痛的产生与脊髓星形胶质细胞数量和功能的变化密切相关。
2.3 骨溶解
对骨转移病人骨代谢的临床分析表明肿瘤所致骨质破坏(骨溶解)与骨癌痛的发生密切相关。动物模型的研究证实，肿瘤刺激破骨细胞，引起骨溶解和骨形成的失衡，产生明显的骨质破坏，而且其破坏程度与痛行为、脊髓背角神经节（DRG）的神经化学改变呈正相关。破骨细胞的过度活跃是骨癌痛发生的前提，其传导极其复杂，RANKL?鄄RANK?鄄OPG调节轴是其分化和活化的主要调节形式。RANKL及其信号转换受体RANK具有刺激破骨细胞前体分化为破骨细胞、增强破骨细胞活力的作用，而骨保护素（OPG）作为诱饵受体，能与其配体RANKL以高亲和力结合，阻止RANKL与RANK的结合，抑制破骨细胞参与骨吸收。因此RANKL和OPG的比例决定了破骨细胞介导的骨质破坏的程度。在肿瘤分泌的多种因子参与下，RANK经RANKL激活后，通过IKK、INK、p38、ERK、c?鄄Src酪氨酸激酶等蛋白激酶途径实现信号传导，影响基因表达，调节OC和蛋白酶水平，激活破骨细胞[15，16]。
2.4 肿瘤对外周神经的直接作用
肿瘤到后期，随着肿瘤体积的增大，局部组织压力增加，压迫支配该部位的神经纤维末梢，引起机械损伤、压迫和缺血。同时，肿瘤释放的化学因子、细胞因子、生长因子等不但破坏局部组织，也破坏支配局部组织的神经分布，这些都会导致神经病理性疼痛的发生。
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[1] Schwei MJ,Honore P,Rogers SD, et al. Neurochemical and cellular reorganization of the spinal cord in a murine model of bone cancer pain[J]. J Neurosci, 1999, 19（24）: 10886-10897.
[2] Wacnik PW, Eikmeier LJ, Ruggles TR, et al. Functional interactions between tumor and peripheral nerve: morphology, algogen identification, and behavioral characterization of a new murine model of cancer pain[J]. J Neurosci, 2001, 21（23）: 9355-9366.
[3] Wacnik PW, Kehl LJ, Trempe TM, et al. Tumor implantation in mouse humerus evokes movement?鄄related hyperalgesia exceeding that evoked by intramuscular carrageenan[J]. Pain, 2003, 101（1?鄄2）:175-186.
[4] Medhurst SJ, Walker K, Bowes M, et al. A rat model of bone cancer pain[J]. Pain, 2002, 96（1?鄄2）:129-140.
[5] Wang LX,Wang ZJ. Animal and cellular models of chronic pain[J]. Adv Drug Deliv Rev, 2003, 55(8):949-965.
[6] 谭煌英, 于莉莉, 高福云, 等. 大鼠骨癌痛模型的建立及组织学研究[J]. 癌症进展杂志，2005，3（1）：75-79.
[7] 董航, 田玉科, 项红兵, 等. 大鼠胫骨癌痛模型的制备及评价[J]. 临床康复, 2006, 10（20）：77-78.
[8] Nelson JB, Carducci MA. The role of endothelin?鄄1 and endothelin receptor antagonists in prostate cancer[J]. BJU Int, 2000, 85(Suppl 2):45-48.
[9] Pomonis JD, Rogers SD, Peters CM, et al. Expression and localization of endothelin receptors：implications for the involvement of peripheral glia in nociception[J]. J Neurosci, 2001, 21(3):999-1006.
[10] 张瑛, 韩济生, 王韵. 癌症痛的神经生物学机制研究进展[J]. 生理与临床, 2004, 35（3）：224-228.
[11] 项红兵, 杨辉, 安珂, 等. 骨癌痛模型和相关疼痛病理机制研究进展[J]. 临床麻醉学杂志, 2005, 21（5）：350-352.
[12] Honore P, Luger NM, Sabino MA, et al. Osteoprotegerin blocks bone cancer?鄄induced skeletal destruction, skeletal pain and pain?鄄related neurochemical reorganization of the spinal cord[J]. Nature Med, 2000, 6(5): 521-528.
[13] 毛应启梁. 癌症痛实验研究进展[J]. 国外医学·生理、病理科学与临床分册，2004，24（2）：172-174.
[14] 钟代星, 纪楠, 王亚云, 等. 脊髓胶质细胞在痛信息产生和传递过程中的作用[J]. 生理科学进展, 2003, 34（4）：353-355.
[15] 丰盛梅, 金慰芳, 高建军. 破骨细胞RANK激活后信号通路[J]. 中国骨质疏松杂志, 2004, 10（4）：507-509.
[16] 田庆显, 黄公怡. OPG/RANK/RANKL系统和骨质疏松[J]. 中华骨科杂志，2004，24（11）：683-686.
