《IBRO Neuroscience Reports》:Traditional Chinese Manual Therapy (Tuina) Relieves Neuropathic Pain by Regulating Neuroplasticity: A Resting-state Functional Magnetic Resonance Imaging Study
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为明确传统中医手法(推拿)通过中枢神经可塑性缓解神经病理性疼痛(Neuropathic Pain, NPP)的机制,研究人员采用背根神经节慢性压迫(Chronic Compression of the Dorsal Root Ganglion, CCD)方法在
为明确传统中医手法(推拿)通过中枢神经可塑性缓解神经病理性疼痛(Neuropathic Pain, NPP)的机制,研究人员采用背根神经节慢性压迫(Chronic Compression of the Dorsal Root Ganglion, CCD)方法在雄性大鼠中诱导NPP。自术后第4天至第28天,于委中穴(BL40)实施推拿干预(5 N,2 Hz,10 min/天)。在术前2天、1天及术后第3、7、14、21、28天进行行为学测试(机械缩足阈值,Mechanical Withdrawal Threshold, MWT;热缩足潜伏期,Paw Withdrawal Thermal Latency, PWL)。在术前及术后第7、28天进行静息态功能磁共振成像(Resting-state functional MRI, rs-fMRI)。CCD手术诱导了持续性机械痛觉过敏和热痛觉过敏。推拿从第14天起逆转这些缺陷。与假手术组相比,CCD组在海马、杏仁核、脑干和小脑中表现出局部一致性(Regional Homogeneity, ReHo)升高。推拿在第7至28天之间进一步增加了杏仁核、海马、胼胝体和颞叶的ReHo。疼痛相关脑区的ReHo值与MWT和PWL呈负相关。推拿可能通过重塑边缘系统和感觉运动网络逐渐缓解神经病理性疼痛,为其临床应用提供了基于神经可塑性的理论依据。
本研究发表于《IBRO Neuroscience Reports》,旨在探讨传统中医手法推拿通过中枢神经可塑性缓解神经病理性疼痛的神经机制。神经病理性疼痛是由神经系统损伤引起的异常疼痛感觉,其病因包括神经、脊髓或脑的直接损伤,以及糖尿病、带状疱疹、放疗和化疗等潜在疾病。患者常描述疼痛为灼烧、刺痛、麻木或搏动性疼痛,并伴有受累区域感觉减退。流行病学研究显示,美国神经病理性疼痛患病率约为10%至20%,欧洲为6.9%至8.2%,中国糖尿病患者中高达67.6%。除躯体障碍外,神经病理性疼痛还可导致睡眠障碍、焦虑、抑郁甚至自杀风险,严重影响生活质量。目前主要治疗策略包括药物治疗、神经刺激技术和干细胞治疗,其中药物治疗最常用,但疗效有限且存在不良反应。传统中医非药物疗法如推拿因其疗效确切、经济简便、无毒副作用少而日益受到认可,在脊柱相关疼痛治疗中应用广泛。推拿镇痛的周围和脊髓机制涉及抗炎信号通路、机械敏感离子通道和胶质细胞调控等,但其 supraspinal 机制尚待深入阐明。
功能性磁共振成像(fMRI)作为一种非侵入性神经影像技术,通过检测血氧水平依赖信号反映脑功能活动。局部一致性(ReHo)是衡量脑区局部神经活动同步性的重要指标,在疼痛神经影像学研究中被广泛接受用于评估疼痛处理相关脑区的神经元活动一致性。既往研究已观察到伤害性刺激期间疼痛相关脑区ReHo指标的改变。本研究团队前期采用低频振荡幅度(ALFF)初步探讨了推拿对神经病理性大鼠脑重塑效应,在此基础上进一步设计本研究,以明确推拿调控疼痛相关脑区ReHo改变及其与行为学疼痛严重程度的关系,为基于机制的神经病理性疼痛管理策略提供依据。
研究采用30只SPF级雄性Sprague-Dawley大鼠,随机分配至假手术组(Sham组,N=10)、CCD模型组(N=10)和推拿组(Tuina组,N=10),每组各有1只大鼠在实验过程中死亡而剔除,最终各组分别纳入9只。通过Excel RAND函数进行随机化,采用不透明信封隐藏分配方案,确保手术者和行为学测试者施盲。CCD模型通过将钛合金棒(长5 mm,直径0.4 mm)插入L3/4和L4/5右侧椎间孔建立;假手术组仅行皮肤切开和肌肉分离。推拿干预自术后第4天至第28天,于委中穴(BL40)实施,参数为5±0.5 N、2 Hz、10 min/天,操作者不参与行为学测试和数据分析。行为学测试包括MWT(电子Von-Frey测痛仪)和PWL(辐射热测痛装置),在术前2天、1天及术后第3、7、14、21、28天进行。rs-fMRI采用11.7 T Bruker MRI系统在复旦大学类脑智能科学与技术研究院完成,于术前及术后第7、28天采集,扫描参数:矩阵128×128,视野30×30 mm,重复时间2000 ms,回波时间12.8 ms,翻转角90°,层厚0.5 mm,层数1。麻醉采用4%异氟烷诱导后,以右美托咪定维持。ReHo数据采用SPM12工具箱进行预处理,包括DICOM转换、时间层校正、头动校正、配准、分割、空间标准化至MNI152模板、重采样至3 mm各向同性体素、空间平滑(6 mm全宽半高高斯核)。ReHo计算采用Kendall协调系数(KCC),以27个体素立方邻域计算,经Fisher z变换和均值归一化后生成最终ReHo脑图。统计采用SPSS 21.0进行行为学数据和ReHo-行为学相关性分析;ReHo组间比较采用SPM12中两样本t检验(GRF校正,体素水平p<0.001,团簇水平p<0.05,双尾);相关性采用Spearman相关分析。
研究结果显示:行为学方面,基线时三组MWT和PWL无显著差异。术后CCD组和推拿组MWT、PWL于第7天较假手术组显著降低,提示CCD诱发显著机械和热痛觉过敏,且持续至第28天。推拿组从第14天起MWT和PWL较CCD组显著升高,表明推拿缓解了CCD模型的机械和热痛觉过敏。
CCD组与假手术组术后第28天ReHo比较显示:CCD大鼠双侧杏仁核-海马复合体(杏仁核、海马CA1/CA3、齿状回)、旁下脚、嗅周皮层、小脑颗粒细胞层和分子层ReHo显著升高,脑干ReHo亦增加。这些区域而非 structural 可能是慢性神经病理性疼痛中局部同步性改变的主要位点。
推拿组与假手术组术后第28天ReHo比较显示:推拿除引起边缘-海马和小脑ReHo增加外,还导致胼胝体和下行皮质传出束ReHo升高。
推拿组与CCD组术后第28天ReHo比较显示:推拿组大鼠左侧外嗅皮层、左侧下脚、左侧初级运动皮层和右侧小脑分子层ReHo显著高于CCD组。
CCD组术后第7天与第28天自身比较显示:右侧前下脚和压后粒状皮层第28天ReHo高于第7天。
推拿组术后第7天与第28天自身比较显示:左侧杏仁核-海马区、双侧齿状回、下脚、旁下脚、嗅周皮层和胼胝体ReHo增加。
ReHo与行为学相关性分析显示:预设疼痛相关脑区的ReHo值与MWT和PWL呈负相关。MWT与脑干(r = -0.285, p < 0.001)、海马(r = -0.273, p < 0.05)、内囊(r = -0.243, p < 0.05)、感觉运动系统(r = -0.426, p < 0.001)、躯体感觉系统(r = -0.267, p < 0.05)和颞叶系统(r = -0.318, p < 0.001)的ReHo值负相关。PWL与脑干(r = -0.31, p < 0.001)、海马(r = -0.229, p < 0.05)、感觉运动系统(r = -0.44, p < 0.001)和颞叶系统(r = -0.316, p < 0.001)的ReHo值负相关。
讨论部分指出,重复推拿缓解了CCD大鼠的机械和热痛觉过敏,并伴有疼痛相关脑区显著的ReHo改变。与假手术组相比,CCD诱导了杏仁核-海马复合体、旁下脚、嗅周皮层、脑干和小脑层的ReHo robust 增加,表明持续性神经病理性疼痛期间局部神经同步性发生了 substantial 重组。推拿治疗进一步与内嗅-下脚回路、初级运动皮层、胼胝体和小脑的ReHo增加相关,并在术后第7至28天之间于杏仁核-海马区、齿状回、下脚、旁下脚、嗅周皮层和胼胝体出现渐进性变化。这些发现共同表明,推拿并非简单地全局抑制脑活动,而是重塑了分布式疼痛处理网络内的局部同步性。
研究人员强调,ReHo改变最突出的区域为杏仁核、海马、齿状回、下脚、旁下脚和嗅周皮层。由于这些结构与情感显著性、情境记忆和疼痛持续性密切相关,观察到的变化可能反映了情感-记忆回路的重组,而非单纯的伤害性强度改变。这一解释得到近期小动物神经影像学研究支持:Chi等报道神经病理性疼痛与大鼠脑活动和功能连接随时间的动态变化相关;Zhou等进一步证明慢性疼痛条件下海马系统的结构和功能改变,包括静息态fMRI和弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging, DTI)检测到的齿状回相关变化。这些研究与当前发现共同支持神经病理性疼痛 engage 边缘-海马回路的不良适应可塑性,而推拿相关镇痛可能伴随这些情感-记忆网络的渐进性重组。
另一值得关注的发现是感觉运动、脑干和小脑系统的参与。慢性疼痛 increasingly 被认识为涉及感觉辨别、情感动机和下行调控系统的分布式网络障碍。本研究中推拿后初级运动皮层和小脑分子层ReHo升高,可能反映了感觉运动整合的改变以及疼痛调控回路内的代偿性招募。重要的是,脑干、海马、感觉运动和颞叶系统ReHo与MWT/PWL的负相关表明这些区域的局部同步性具有行为学相关性。但ReHo改变方向需谨慎解读:某些疼痛网络节点的ReHo升高可能代表不良适应的过度同步,而推拿相关其他区域的增加可能代表网络整合的适应性重组和恢复。
数据的时间特征也值得强调。行为学改善从术后第14天开始出现,而rs-fMRI仅在第7天和第28天采集,因此当前数据支持一种提示性而非确定性的两阶段轨迹:早期改变可能以伤害性处理改变为主,后期改变可能涉及更广泛的边缘-海马和脑区间重组。这与疼痛慢性化和中枢敏化的纵向啮齿类影像学研究 broadly 一致。研究所用标准化参数(5 N,2 Hz,10 min/天)提高了实验可重复性,但不应视为与临床推拿直接等同。未来研究应结合定量力控系统与行为学和神经影像终点,以明确剂量-反应关系并提高转化相关性。
麻醉方案也是解读结果时需考虑的因素。右美托咪定为基础的麻醉方案广泛用于啮齿类rs-fMRI,因其比单纯深度吸入麻醉更好地保留静息态网络组织。最近工作进一步显示麻醉大鼠中可识别稳定可重复的静息态网络,联合异氟烷/右美托咪定方案在适当平衡期后可提供相对稳定的rs-fMRI采集脑状态。尽管如此,麻醉仍是潜在混杂因素,因为自发神经活动和神经血管耦合仍以剂量和时间依赖性方式被改变。因此,当前结果应解读为标准化麻醉状态下疼痛相关和推拿相关的差异,而非觉醒脑功能的精确等价物。
研究局限性包括:未设置假推拿或非穴位刺激组,无法区分BL40穴位特异性与非特异性触觉输入;rs-fMRI仅于术后第7天和第28天采集,限制了对中间神经塑性变化的精确刻画;ReHo为相关性指标,无法建立改变的局部同步性与镇痛结果之间的因果关系;仅评估了诱发痛行为,未来应纳入情感性和自发性疼痛相关行为检测以更好捕捉神经病理性疼痛的情感维度;实验在右美托咪定麻醉下于雄性大鼠中进行,向不同生理状态和性别的推广需谨慎。
研究结论:重复推拿缓解了CCD诱导的神经病理性疼痛,并与边缘系统、感觉运动、脑干和小脑区域的ReHo改变相关。这些发现提示中枢神经可塑性可能促成推拿镇痛,但因果关系和穴位特异性机制尚需进一步研究。