Рострально -вентромедиальный продолговатый мозг ( РВМ ), или вентромедиальное ядро спинного мозга , [1] [2] представляет собой группу нейронов, расположенных близко к средней линии на дне продолговатого мозга . Рострально-вентромедиальный продолговатый мозг посылает нисходящие тормозные и возбуждающие волокна к нейронам задних рогов спинного мозга . [3] В РВМ есть 3 категории нейронов: on-клетки, off-клетки и нейтральные клетки. Они характеризуются своей реакцией на ноцицептивный вход. Off-клетки показывают временное снижение частоты импульсации прямо перед ноцицептивным рефлексом и, как предполагается, являются тормозящими. [3] Активация off-клеток, либо морфином, либо любым другим способом, приводит к антиноцицепции. [4] On-клетки показывают всплеск активности, непосредственно предшествующий ноцицептивному входу, и, как предполагается, вносят вклад в возбуждающее влечение. Нейтральные клетки не реагируют на ноцицептивный сигнал. [3]
Рострально-вентромедиальный отдел продолговатого мозга также играет важную роль в регуляции артериального давления . [5]
Исследования показали, что RVM играет важную роль в поддержании невропатической боли. Абляция нейронов, экспрессирующих μ-опиоид в RVM, с помощью конъюгата дерморфин - сапорин сократила продолжительность аллодинии и гипералгезии, вызванных повреждением нерва. Лечение конъюгатом дерморфин-сапорин не изменило базовые болевые пороги или не повлияло на чувствительность в первые 5–10 дней после повреждения нерва. Это говорит о том, что RVM способствует стойкой патологии, вызванной повреждением нерва. [6]
Дальнейшие исследования определили, что подавляющее большинство нейронов, экспрессирующих μ-опиоид, также экспрессируют рецепторы CCK 2. Микроинъекция в RVM либо с CCK-сапорином, либо с конъюгатом дерморфин-сапорин устранила нейроны, экспрессирующие любой из рецепторов. Инъекция конъюгата CCK-сапорин также обратила аллодинию и гипералгезию в модели повреждения нерва, дав те же результаты, что и конъюгат дерморфин-сапорин. Это разрушение нейронов было относительно специфичным, так как было разрушено менее 10% нейронов в RVM. Это говорит о том, что целевые нейроны являются теми, которые отвечают за поддержание состояний хронической нейропатической боли, и что наблюдаемый эффект не был обусловлен диффузным разрушением нейронов RVM. [7]
Исследования показывают существование «ансамбля морфина» в RVM. [8] Нейроны этого «ансамбля» включают глутаматергические нейроны RVM BDNF , которые проецируются в спинной мозг. Эти нейроны соединяются с тормозными нейронами, называемыми нейронами SC Gal , которые высвобождают нейротрансмиттер GABA и нейропептид галанин . Активация нейронов SC Gal имеет решающее значение для обезболивающего эффекта морфина. Кроме того, нейротрофический фактор BDNF , вырабатываемый в нейронах RVM BDNF , необходим для действия морфина. Повышение уровня BDNF усиливает анальгетическое действие морфина, даже при более низких дозах. [9] [8]
Кроме того, микроинъекции лидокаина в правую митральную вену временно устраняли аллодинию и гипералгезию, вызванные повреждением нерва. [6]
Чтобы помочь определить, было ли состояние постоянной боли центрально или периферически опосредовано, к поврежденной нервом конечности применялись невредные стимулы. У животных, получавших инъекции носителя в RVM, наблюдалось увеличение экспрессии c-Fos в поверхностном и глубоком заднем роге спинного мозга, что указывало на активацию ноцицептивных нейронов. У животных, получавших конъюгат дерморфина-сапорина в RVM, экспрессия c-Fos была значительно ниже. Это указывает на то, что состояние постоянной нейропатической боли опосредовано центрально. [6]
Серотониновые рецепторы , как предполагалось, играют двунаправленную роль в модуляции боли. На основе предыдущих экспериментов, для изучения были выбраны антагонист 5-HT3 , ондансетрон , и антагонист 5-HT7 , SB-269,970 . [10]
Системные или интра-РВМ инъекции морфина вызывали дозозависимую антиноцицепцию . Спинальное введение SB-269970 снижало вызванную морфином антиноцицепцию, тогда как спинальное введение ондансетрона не оказывало никакого эффекта. Затем SB-269970 и ондансетрон были протестированы на их эффективность в снижении ноцицептивных реакций. Аллодиния и гипералгезия были экспериментально вызваны введением CCK в РВМ. Спинальное введение SB-269970 не оказало никакого эффекта на ноцицепцию , тогда как ондансетрон полностью отменил эффекты инъекции CCK. Спинальное введение ондансетрона также отменило аллодинию и гипералгезию, вызванные повреждением периферических нервов . Взятые вместе, эти результаты указывают на роль рецепторов 5-HT7 в вызванной опиоидами антиноцицепции и роль 5-HT3 в проноцицептивном облегчении. [10]
Одним из ограничивающих факторов является то, что SB-269970 также оказался мощным α 2 -адренергическим антагонистом. Поскольку исследование с использованием SB-269970 не использовало α 2 -адренергический антагонист в качестве контроля, возможно, что некоторые эффекты SB-269970 обусловлены его адренергическими эффектами.
RVM содержит высокие уровни как рецептора нейрокинина 1 , так и его эндогенного лиганда, вещества P (SP). Микроинъекции SP в RVM привели к временной антиноцицепции на вредные тепловые стимулы, но не на механические стимулы. Предварительная обработка антагонистом нейрокинина 1 (NK1) предотвратила антиноцицепцию, вызванную инъекцией SP, но антагонист NK1 сам по себе не оказывал влияния на болевой порог. Чтобы проверить эффекты антагониста NK1 во время травматических состояний, антагонист NK1 был микроинъецирован в RVM после нанесения полного адъюванта Фрейнда (CFA), химического вещества, используемого для моделей воспаления. Введение антагониста NK1 обратило тепловую гипералгезию, вызванную CFA. Напротив, введение антагониста NK1 еще больше увеличило тактильную гипералгезию, вызванную CFA. Однако антагонист NK1 предотвратил некоторую тактильную гипералгезию, вызванную другим соединением, капсаицином . В еще одной модели индуцированной травмы с использованием горчичного масла ( агонист TRPA1 ) антагонисты NK1 не повлияли на термическую или тактильную гипералгезию. [11]
В отличие от исследования, описанного выше, другая группа исследователей обнаружила, что микроинъекция SP в RVM приводит к временной термической гипералгезии, которая сохраняется в течение длительного времени при имплантации насосов для непрерывной инфузии. Чтобы лучше изучить сигнализацию SP-NK1, они провели вестерн-блоттинг срезов RVM, ища экспрессию рецептора NK1. Экспрессия рецептора NK1 увеличилась с 2 часов до 3 дней после введения CFA. [12]
Гиперчувствительность, вызванная агонизмом NK1, зависит от рецепторов 5-HT3 и также модулируется рецепторами GABA A и NMDA. Животным предварительно вводили спинно Y-25130 или ондансетрон , оба антагонисты 5-HT3, перед инъекциями SP в RVM. Как Y-25130, так и ондансетрон ингибировали вызванную SP термическую гипералгезию. Участие рецептора GABA A было продемонстрировано путем интратекального введения габазина , антагониста GABA A , у животных, получавших непрерывные инфузии SP в RVM. Лечение габазином полностью отменило термическую гипералгезию. Механизм участия GABA был исследован с использованием записей in vitro у животных, получавших непрерывные инфузии SP или физиологического раствора в RVM. В нейронах, обработанных SP, GABA вызывала деполяризацию, тогда как в нейронах, обработанных физиологическим раствором, она вызывала гиперполяризацию. «Эти результаты показывают, что нисходящее облегчение, вызванное введением RVM SP, вызывает деполяризацию, вызванную рецептором GABA A, и увеличение возбуждения нейронов заднего рога». [12] Далее, агонист GABA A мусцимол был протестирован в сочетании с SP. Интратекальный мусцимол значительно усилил гиперчувствительность, вызванную SP, которая была заблокирована интратекальным габазином. Далее исследователи изучили фосфорилирование треонина белков NKCC1, которые являются изоформой котранспортера Na-K-Cl. Фосфорилирование этих белков приводит к повышению активности котранспортера. Хроническое введение RVM SP или острое введение SP в сочетании с интратекальным мусцимолом привело к значительно более высоким уровням фосфорилированного NKCC1. [12]
Была изучена роль рецепторов NMDA в невоспалительных повреждающих стимулах. Модель травмы состояла из двух инъекций кислого физиологического раствора (pH = 4,0) и была разработана для моделирования невоспалительной мышечной боли. Введение в RVM AP5 или MK-801 , антагонистов рецепторов NMDA, привело к реверсии механической чувствительности, вызванной кислым физиологическим раствором. [13]
Поведенческая гипералгезия при воспалительных болевых состояниях тесно связана с фосфорилированием спинальных рецепторов NMDA. Чтобы узнать больше о роли рецепторов NMDA в облегчении боли RVM, интратекально вводили MK-801 перед инъекцией RVM SP . Предварительная обработка MK-801 значительно снизила гипералгезию, вызванную SP. Интратекальный MK-801 также блокировал гипералгезию, возникающую в результате непрерывных инфузий SP. SP также увеличивал фосфорилирование субъединицы NR1 рецепторов NMDA. [12]
Для того чтобы выяснить связь между GABA , NMDA и SP, MK-801 вводили интратекально, чтобы определить влияние на потенциацию мусцимолом гипералгезии SP. MK-801 снижал преувеличение гипералгезии SP, вызванной мусцимолом. Кроме того, низкие дозы SP и интратекальный мусцимол увеличивали экспрессию фосфорилированных субъединиц NR1 рецепторов NMDA. Интратекальное лечение габазином перед мусцимолом блокировало увеличение фосфорилированной экспрессии NR1. [12]
On- и off-клетки были активированы локальным введением АТФ , агониста P1 и P2, тогда как нейтральные клетки были ингибированы. Однако on-клетки и off-клетки различались по своей реакции на агонисты P2X и P2Y . [14]
On-клетки показали более выраженную реакцию на агонисты P2X по сравнению с агонистами P2Y. Например, α,β-метилен АТФ, агонист P2X, активировал все on-клетки, тогда как 2-метилтио-АТФ, агонист P2Y, активировал только 60% протестированных on-клеток. Все on-клетки показали реакцию на неспецифический агонист P2 уридинтрифосфат (UTP). Активация on-клеток АТФ была отменена с помощью антагонистов P2 сурамина и пиридоксальфосфат-6-азофенил-2′,4′дисульфоновой кислоты ( PPADS ), но не с антагонистом P2Y MRS2179. [14]
Напротив, офф-клетки были более восприимчивы к агонистам P2Y. 2-метилтио-АТФ активировал все офф-клетки, тогда как α,β-метилен АТФ, агонист P2X, активировал только одну треть офф-клеток. Офф-клетки также активировались УТФ, но не реагировали на аденозин, агонист P1. Активация офф-клеток АТФ ингибировалась сурамином, PPADS и MRS2179. [14]
Нейтральные клетки ингибируются аденозином , агонистом P1 , тогда как on-клетки и off-клетки не реагируют на аденозин. [14]
Гистологическое окрашивание, проведенное другой исследовательской группой, изучило распределение подтипов пуринергических рецепторов по всей RVM. P1, P2X1 и P2X3 показали умеренную плотность маркировки, с немного большей плотностью, наблюдаемой в ядре шва большого и бледном ядрах шва . Напротив, P2Y1 показал более низкие уровни маркировки. Было показано, что P1 и P2Y1 локализованы совместно, как и P2X1 и P2Y1. Присутствие ядер шва в RVM также привело к окрашиванию на триптофангидроксилазу (TPH), маркер серотониновых (5-HT) положительных нейронов, и поиску совместной локализации нейронов 5-HT с пуринергическими рецепторами. Только около 10% нейронов RVM были TPH-положительными, но из тех, которые были маркированы на TPH, подавляющее большинство были совместно маркированы пуринергическими антителами. Пятьдесят пять процентов нейронов TPH+ окрашены на P1, 63% на P2X1, 64% на P2X3 и 70% на P2Y1. [15]