研究目的:临床研究表明,慢性疼痛患者常伴有情绪功能障碍,而运动可以有效缓解神经病理性疼痛、焦虑及抑郁样行为,但其潜在机制尚不清楚。海马体是参与疼痛处理的重要脑区之一,且参与疼痛相关的记忆和情绪障碍,慢性疼痛患者的海马体体积减少。脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)是疼痛传递中的一个关键神经调节剂,环磷酸腺苷(c AMP)反应元件结合蛋白(c AMP-response element binding protein,CREB)是酪氨酸激酶受体B(Tyrosine Kinase receptor B,TrkB)信号转导后BDNF基因表达的主要调节因子,目前BDNF/TrkB-CREB通路在焦虑、抑郁等情绪障碍的病理生理学中被广泛研究。体育活动对许多疾病的益处现已被充分证明,但运动能否通过BDNF/TrkB-CREB通路改善大鼠神经病理性疼痛及焦虑样行为还尚不清楚。本研究旨在探究有规律的4周有氧跑台运动是否可以通过调节大鼠海马体中的BDNF/TrkB-CREB通路来缓解神经性疼痛及焦虑样行为,从而揭示运动缓解大鼠神经病理性疼痛和焦虑的神经机制。研究方法:本研究选用无特异性病原体成年雄性的Sprague-Dawley(SD)大鼠,通过慢性坐骨神经压迫损伤(chronic constriction injury,CCI)手术,从而使大鼠产生神经病理性疼痛。将大鼠随机进行分组,分为假手术(Sham)组、CCI组、Sham+Exe组和CCI+Exe四组,其中CCI组和Cstarch biopolymerCI+Exe组大鼠进行CCI模型手术。在运动干预期间,Sham组和CCI组大鼠保持正常笼中生活状态,不施加额外运动负荷,而Sham+Exe组和CCI+Exe组大鼠在CCI模型手术后7d开始进行跑台适应性训练。适应性训练3天后,进行跑台正式训练,正式训练方案如下:前5分钟速度为8m/min,后25分钟速度为10m/min,每周训练5天,总训练时间约为四周,跑台与地面坡度为0°。在CCI模型手术前和手术后7、14、21、28和35天通过Von frey测试和哈格里夫斯测试(Hargreaves tests)分别评估大鼠机械痛和热痛的敏感性,采用旷场试验(open field test,OFT)和高架十字迷宫试验(Elevated Plus Maze,EPM)来评估大鼠的焦虑样行为。行为学检测室保持环境安静、温度适宜,在小鼠安静且清醒的状态下进行测试,Von frey测试通过von-Frey纤维刺激大鼠后足底中心皮肤,若在刺激后8秒内观察到大鼠抬爪和缩爪等行为,则记录为阳性,采用Dixon公式计算50%缩爪阈值(paw withdrawal threshold,PWT),50%缩爪阈值=10(log(X)+kδ)/10000,其中X代表最终所用的刺激强度;K代表不同刺激方式的系数;δ代表各刺激强度的log值的相邻间距的平均数。哈格里夫斯测试则是将热辐射传递给大鼠后足底中央,若大鼠出现抬爪或舔爪等行为则记为阳性,并记录大鼠缩爪潜伏期,取3次的平均值作为小鼠热痛缩足潜伏期(Paw withdrawal latency,PWL)。OFT记录大鼠五分钟内在旷场中央区域活动的时间百分比以及活动的总距离。EPM记录大鼠五分钟内在开放臂和封闭臂的活动时间百分比(开放臂或封闭臂活动的时间/(开放臂+封闭臂)活动的时间×100%)。每只大鼠在进行OFT和EPM测试后,对大鼠粪便进行清理,并用70%的乙醇清洗试验装置,以消除上只大鼠的任何残留气味,避免对后续动物行为产生影响,且OFT和EPM均使用Smart 3.0(Panlab)软件对行为测试进行统计分析。通过Western Blot和定量聚合酶链反应(Realtime fluorescent quantitative PCR,qPCR)分别检测BDNF/TrkB-CREB通路相关蛋白BDNF、TrkB和CREB的表达及其mRNA的表达水平。实验结果均以平均数±标准误(Mean+SEM)表示,不同时间点痛行为的比较采用重复测量方差分析,两组间比较采用t检验,运动组与模型组间的比较采用双因素方差分析。P <0.05表示有统计学意义。研究结果:(1)Von frey测试和哈格里夫斯测试的结果显示,与对照组相比,大鼠在CCI后第7天至第35天术侧PWT(P <0.001)和PWL(P <0.01)显著性降低,对侧PWT和PWL无统计学差异,Sham组和ShaPR-171m+Exe组之间无统计学差异。说明大鼠的术侧发生机械异位痛和热痛觉过敏,而对侧机械痛和热痛无明显变化。经过四周的有LBH589体内实验剂量氧跑台运动后,大鼠术侧在CCI21d后的PWT(P <0.05)和CCI14d后的PWL(P <0.05)显著性升高,说明运动可显著缓解CCI21 d后的机械异位痛和14 d后的热痛过敏。(2)通过OFT和EPM测试,与对照组相比,CCI后的大鼠在开放臂的时间百分比(P <0.001)和在旷场中央的时间百分比(P <0.01)显著减少,而四组大鼠之间活动总距离无明显差异,说明CCI会引起大鼠的焦虑样行为,但不引起大鼠运动能力的变化。四周的有氧跑台运动使大鼠开放臂的时间百分比(P <0.01)和旷场中央的时间百分比(P <0.01)显著性增加,明显缓解了大鼠的焦虑样行为。(3)Western Blot结果显示,与对照组相比,CCI大鼠海马体BDNF/TrkB-CREB通路相关蛋白BDNF、TrkB和CREB的表达(P<0.05)显著性下降,而四周的有氧跑台运动逆转了CCI大鼠海马体BDNF/TrkB-CREB通路相关蛋白BDNF、TrkB和CREB表达的下降。采用qPCR检测海马体BDNF、TrkB和CREB的mRNA表达水平,发现与对照组相比,CCI大鼠BDNF、TrkB和CREB的mRNA表达水平显著性降低(P <0.05),CCI+Exe组大鼠的BDNF、TrkB和CREB的mRNA表达水平较CCI组显著性升高(P <0.05),说明运动逆转了CCI大鼠海马区BDNF/TrkB-CREB通路中BDNF、TrkB和CREB的mRNA表达下降(P <0.05)。研究结论:(1)CCI诱发的神经病理性疼痛可诱导焦虑样行为。(2)有规律的有氧跑台运动可以通过激活海马体中的BDNF/TrkB-CREB通路来逆转CCI所导致的神经病理性疼痛及焦虑样行为。本研究结果为运动治疗神经病理性疼痛提供了科学依据。