大鼠正中神经损伤后前肢支配区机械性异常性疼痛（Mechanical Allodynia）的差异性病程演变及其与神经再生和侧枝发芽（Collateral Sprouting）的关联研究

本研究通过Von Frey Test（VFT）、CatWalk（CW）步态分析和抓握测试（Grasping Test），系统评估了大鼠双侧正中神经损伤及单侧修复后的感觉与运动功能恢复进程。首次在上肢神经损伤模型中揭示了不同支配区域（桡侧、中央、尺侧）机械性异常性疼痛（Mechanical Allodynia）的差异性发展规律，并证实尺神经侧枝发芽（Collateral Sprouting）在早期感觉恢复及神经病理性疼痛形成中的重要作用，为临床神经再生治疗与疼痛管理提供了新的实验依据。

　　

1 引言

周围神经损伤是临床常见的挑战性病变，尤以上肢正中神经损伤最为高发。尽管目前临床采用无张力神经外膜缝合术（Epineurial Repair）作为标准治疗方案，但患者运动与感觉功能的恢复效果仍不尽理想，且常伴随慢性神经病理性疼痛（Neuropathic Pain），严重影响生活质量。近年来，大鼠正中神经损伤模型因其部分功能保留（尺神经与桡神经功能完整）、自残行为少、关节挛缩发生率低等优势，成为研究神经再生与疼痛机制的重要平台。值得注意的是，神经损伤后的靶器官再支配不仅源于原有神经的再生（Regeneration），还可能通过邻近完整神经的侧枝发芽（Collateral Sprouting）实现——这一现象在以往的感觉功能评估中常被忽视。本研究旨在联合多种功能学检测手段（Von Frey Test、CatWalk、Grasping Test），系统性分析正中神经损伤与修复后运动及感觉功能的恢复轨迹，并首次在上肢模型中探讨尺神经侧枝发芽对感觉再支配与机械性异常性疼痛（Mechanical Allodynia）的贡献。

2 材料与方法

2.1 实验动物与手术操作

选用10只7–9周龄雄性Wistar大鼠，行双侧正中神经手术。一侧前肢行神经横断后即刻用10-0缝线进行外膜缝合（重建侧），对侧则切除15 mm神经段并将残端埋入肌肉中以阻止自发再生（非重建侧）。术后动物恢复良好，无自残或关节挛缩。

2.2 功能学评估

术后12周内每周进行以下行为学测试：

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  Von Frey Test（VFT）：使用20根不同弯曲力的尼龙单丝（Aesthesio^?）评估机械性异常性疼痛。测试区域按前爪感觉支配区划分为：桡侧（第1–3趾，正中神经支配）、中央（第4趾，正中与尺神经共同支配）、尺侧（第5趾，尺神经支配）。

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  CatWalk（CW）步态分析：采集 Print Area（打印面积）、Print Width（打印宽度）、Swing Time（摆动时间）、Duty Cycle（占空比）等参数，计算前后爪比值以评估运动功能与非诱发疼痛行为。

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  抓握测试（Grasping Test）：使用抓握力计（Grip Strength Meter）定量检测反射性抓握力，评估指浅屈肌（FDS）功能。

2.3 肌肉湿重与统计分析

术后12周取双侧FDS肌肉称重，标准化至体重。采用重复测量方差分析（RMANOVA）、Wilcoxon检验与Spearman相关性分析进行统计学处理。

3 结果

3.1 Von Frey Test：机械性异常性疼痛的时空动态变化

正中神经损伤后，所有支配区（包括尺神经完整区）均出现机械性异常性疼痛，但发展轨迹存在差异：

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  重建侧：桡侧区（正中神经支配）于术后2周（WPO2）开始出现异常性疼痛，WPO6后进一步加剧；中央区与尺侧区则在WPO1即出现显著痛觉过敏，提示早期变化可能源于尺神经侧枝发芽而非正中神经再生。

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  非重建侧：桡侧区疼痛于WPO4后显著加重，至WPO12达最低阈值（2.82 ± 0.38 g）；中央与尺侧区疼痛持续恶化，提示缺乏神经再生时侧枝发芽可能导致更严重的慢性疼痛。

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  两侧对比显示，中央区与尺侧区的异常性疼痛在WPO3–WPO8期间存在显著差异，重建侧疼痛较轻，表明神经修复可部分缓解疼痛。

3.2 CatWalk步态分析：运动功能与疼痛相关行为

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  Print Area与Print Width：重建侧在早期（WPO1–WPO5）显著下降后逐步恢复，而非重建侧持续低下，至WPO12仍显著低于基线。两者在WPO8后差异显著，表明神经修复促进了运动功能恢复。

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  疼痛相关参数：Swing Time与Duty Cycle在早期均显著异常，重建侧于WPO6后改善，而非重建侧持续异常，提示疼痛行为与功能缺损相关。

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  Stand Index（站立指数）：非重建侧持续升高，与机械性异常性疼痛加重一致，可能反映动物试图减少患肢负重。

3.3 抓握力与肌肉湿重

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  抓握能力于WPO1完全丧失，WPO3出现可测量抓握力，WPO5全部动物恢复抓握功能。至WPO12，平均抓握力恢复至基线68%，最大抓握力达84%。

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  FDS肌肉湿重比显示重建侧（2.23? ± 0.07）显著高于非重建侧（0.92? ± 0.04），证实神经修复有效减轻了肌肉萎缩。

3.4 相关性分析

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  CatWalk参数与抓握力高度相关（如Print Width、Print Area、Duty Cycle，p < 0.01），表明步态改善与运动功能恢复同步。

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  重建侧尺侧区VFT阈值与抓握力显著相关，提示感觉异常可能影响运动表现。

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  各支配区VFT阈值高度相关，支持侧枝发芽广泛影响多区域感觉功能。

4 讨论

本研究首次在大鼠上肢神经损伤模型中联合多模态功能评估，揭示了正中神经损伤后不同支配区机械性异常性疼痛的差异化发展：

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  早期疼痛（WPO1–WPO5）：所有区域均出现异常性疼痛，尺神经支配区及中央区尤为早发，强烈提示尺神经侧枝发芽是早期感觉再支配与疼痛启动的关键机制。

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  晚期疼痛（WPO6–WPO12）：重建侧疼痛部分缓解，可能与正中神经再生竞争性抑制侧枝发芽有关；非重建侧疼痛持续恶化，凸显缺乏再生时侧枝发芽的恶性效应。

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  功能恢复相关性：CatWalk与抓握测试的高度相关证实步态参数可敏感反映运动功能；而Stand Index、Swing Time等与疼痛阈值相关，支持步态分析可用于评估非诱发疼痛。

侧枝发芽作为双刃剑：虽可代偿感觉功能，但可能导致神经支配混乱与慢性疼痛。Wallerian变性微环境可能通过激活特定转录程序驱动侧枝发芽，其分子机制需进一步研究。

5 局限性

本研究为双侧损伤设计，缺乏独立假手术组，早期结果可能受术后疼痛干扰；未进行组织学验证（如神经追溯标记、免疫组化），难以区分再生与侧枝发芽的解剖基础；未纳入雌性动物，无法评估性别差异；未来需通过尺神经切断实验明确侧枝发芽的功能贡献。

6 结论

正中神经损伤后，机械性异常性疼痛在不同支配区呈现时空动态变化，早期由尺神经侧枝发芽主导，晚期则受正中神经再生调节。CatWalk、抓握测试与Von Frey Test的联合应用可全面评估运动与感觉恢复，并为神经再生与疼痛机制研究提供可靠平台。理解侧枝发芽与轴突再生的交互作用，对开发针对神经病理性疼痛的新型治疗策略具有重要意义。