动物模型 | 化疗药物诱导的神经病理性疼痛模型

百奥思科-小张

癌痛是癌症治疗过程中严重影响患者生活质量的并发症之一。据统计，约60%~90%的晚期癌症患者曾遭受不同程度的疼痛折磨，其中约30%的患者曾遭受持续性剧烈疼痛的影响。相关研究证实，68%的化疗患者，在治疗的第一个月内发生化疗相关周围神 经病变（chemotherapy-

induced peripheral neuro pathy，CIPN)，其程度及预后与单次和累积药物剂量有关。CIPN机制很复杂，从离子通道活性的改变到细胞内系统的变化，目前尚未完全阐释清楚，其主要表现为严重的疼痛发作，然而目前镇痛药物对化疗药物诱导的神经病理性疼痛（chemotherapy induced peripheral

neuropathy pain, CIPNP）的作用十分有限，所起疗效明显低于在其他神经性疼痛中观察到的治疗效果。若限制化疗药物剂量虽能减轻疼痛，但却可能导至化疗中止。正是由于化疗过程中伴随着CIPNP的频繁发生，而其内在发病机制尚未明确，导至有效治疗手段的缺乏，故通过动物模型来阐明CIPNP的发病机制并借此找到减轻疼痛、提高癌症患者生活质量的有效方法迫在眉睫。



动物的选择


大鼠、小鼠。

造模方法



一、
长春新碱相关CIPNP动物模型


造模方法1

腹腔注射长春新碱 到C57BL/6J小鼠（0.1 mg/(kg·d)），注射时间为第0~4天和第7~11天。通过机械痛觉过敏实验来观察小鼠的疼痛行为学改变以及证实造模成功，实验结果表明长春新碱治疗小鼠的脊髓中Wnt/β-连环蛋白表达显著上调，而进一步鞘内施用Wnt反应抑制剂阻断Wnt/β-连环蛋白信号传导可有效减轻CIPNP。这证明Wnt/β-连环蛋白信号传导在长春新碱诱导的CIPNP中起关键作用，并为Wnt反应抑制剂改善CIPNP提供了证据。



造模方法2

将长春新碱腹腔注射给药到SD大鼠（0.1mg/(kg·d)），给药日期为第1~5天和第8~12天，实验组同时给予葛根素口服三周。随后通过机械痛觉过敏及热痛觉 过敏实验来观察小鼠的疼痛行为学改变以及证实造模成功。实验结果表明，葛根素改善了CIPNP，上调了TGF-β、p-Smad2和p-Smad3的蛋白水平在脊髓和背根神经节（Dorsal root ganglion，DRG）的表达，这证实葛根素改善长春新碱诱导CIPNP可能与激活TGF-β/Smad通路有关。



造模方法3

连续5d腹腔注射ICR小鼠长春新碱（0.1mg/（kg·d)），注射完长春新碱后连续以I-CDL灌胃并以机械痛觉和热痛觉过敏实验来进行行为学测试和证实造模成功。

优缺点：

通过对大鼠或小鼠连续以长春新碱0.1 mg/kg腹腔注射1~2周后即可产生机械痛觉过敏和热痛觉过敏。这说明通过恒定剂量及持续一定时间腹腔注射长春新碱可以较容易获得CIPNP的动物模型。但长期注射长春新碱会引起上述提到动物坐骨神经的损伤以及运动功能障碍和体重减轻，并且容易出现呼吸困难等问题。


二、
顺铂相关CIPNP动物模型


造模方法

SD大鼠连续五周、每周两次腹腔注射顺铂（2mg/kg）形成顺铂相关CIPNP动物模型，同时给予口服延胡索总生物碱（CSBTA），由机械痛觉过敏及热痛觉过敏、冷痛觉过敏实验来观察大鼠的疼痛行为学改变，并以此判断癌痛模型是否造模成功。当仅1次腹腔注射顺铂后，大鼠冷痛觉过敏阈值即出现下降；在顺铂3次腹腔注射后，顺铂组平均机械痛觉过敏阈值急剧下降，并持续下降至实验结束。顺铂给药结束后大鼠出现皮毛粗糙、消瘦、走路时踮起脚尖、背部拱起。而口服CSBTA后机械性痛觉过敏阈值得到改善，证实CSBTA通过改善神经元损伤、改善表皮内神经纤维损失和抑制炎症诱导的p38磷酸化来阻断TRPV1激活进而发挥其改善顺铂诱导的CIPNP症状。



优缺点:

老鼠腹腔注射顺铂可以迅速的产生CIPNP，并且起效长久持续而易于维护。但持续顺铂给药也容易引起皮毛粗糙、消瘦等问题。

三、
紫杉醇相关CIPNP动物模型


造模方法

SD大鼠每隔一天接受四次腹腔注射紫杉醇（1mg/kg，第1、3、5、7天），通过机械痛觉过敏、热痛觉过敏、冷痛觉过敏实验以及自发抬足（自发性疼痛）实验来观察小鼠的疼痛行为学改变并以此判断造模是否成功，实验中大鼠出现了机械和冷过敏反应和自发性疼痛的行为迹象，但未表现热痛觉过敏行为。实验结果证实通过相关药物阻断TNF-α、IL-1和MCP-1信号传导后减轻了CIPNP， 而实验中紫杉醇治疗的大鼠均未表现出任何明显的神经异常或任何自残行为或自体切除的迹象，与注射载体的大鼠相比，它们都表现出正常的姿势、梳理和运动行为，并且体重正常增加，都不需要早期安乐死。



优缺点:

紫杉醇相关CIPNP动物模型，在整个实验过程中实验动物保持较好的健康状态，且可迅速产生CIPNP并且持续时间长。紫杉醇大鼠模型已被众多研究人员验证为成熟的CIPNP模型，其周围神经病变症状与接受化疗的人类患者的症状相似，但也有一些局限性，如紫杉醇诱发的CIPNP动物模型中热痛觉过敏非常轻微或不存在。

四、
奥沙利铂相关CIPNP动物模型


造模方法1

腹腔注射奥沙利铂到SD大鼠（2mg/(kg·d)），隔日3次注射（第0、2、4天），实验组同时接受每日口服白藜芦醇（RESV），通过机械痛觉过敏和冷痛觉过敏实验 进行行为学测试。实验刚开始时接受奥沙利铂注射的大鼠即表现出后爪机械缩回阈值显着降低以及对冷刺激疼痛阳性反应显著增加，并且持续整个实验周期。整个实验期间，大鼠都没有观察到立毛或明显的后肢无力并且姿势及外观没有任何变化，而实验组大鼠没有表现出异常疼痛。这可能与RESV早 期和持续给药可防止NFKB、TNFα、ATF3和c-fos上调，同时增加Nrf2、NQO-1、HO-1和SIRT1的表达有关。



造模方法2

SD大鼠腹腔注射奥沙利铂（2.5mg/(kg·d)），连续4d以诱导CIPNP，并在最后一次注射奥沙利铂后连续21d，实验组每天向大鼠腹腔注射小檗碱。通过机械痛觉过敏实验和冷痛觉过敏实验、热痛觉过敏实验进行行为学测试。整个实验过程中，机械异常性疼痛、冷异常性疼痛 和热痛觉过敏持续存在。与载体治疗的大鼠相比，奥沙利铂治疗的大鼠的运动功能显著受损。而行为分析结果表明，小檗碱的累积给药可防止奥沙利铂诱导的CIPNP，这种预防作用与p65磷酸化降低和促炎细胞因子IL-6和TNF-α水平降低有关。



优缺点:

奥沙利铂相关CIPNP动物模型的优点在于造模迅速、持续时间长、模型的痛觉敏化较为稳定，同时实验动物能保持较好健康状态。但长期给药也可能导至运动功能障碍、肢体麻木等，可能干扰疼痛相关行为学测试。

五、
其他


造模方法1

ICR小鼠连续5d腹腔注射硼替佐米（0.2mg/(kg·d)），后通过机械痛觉过敏实验进行行为测试。该实验结果表明硼替佐米增强了糖酵解，同时抑制了小鼠感觉神经元中的氧化磷酸化进而形成CIPNP相关动物模型。



造模方法2

对SD大鼠腹腔 注射硼替佐米（0.1 mg/(kg·d)），具体为在第0、3、7、10天进行注射。随后使用多种行为测试方法：机械超敏反应、冷异常性疼痛、热超敏反应、运动协调以及挖洞和自愿轮跑。整个研究过程中，所有大鼠保持较好健康状态，均未出现脱发、腹泻或运动障碍迹象。机械超敏反应长达80d，而只有短期冷异常性疼痛。



造模方法3

SD大鼠腹腔注射表柔比星（1mg/(kg·2d)，从第0~7天），接着从第7~21天，对大鼠注射腹腔多西他赛（2mg/(kg·2d)，共8次），在第0、7、21、35天通过机械痛觉过敏实验和热痛觉过敏、冷痛觉过敏实验进行行为学测试。



优缺点：

首次涉及对表柔比星和多西他赛相关CIPNP进行复合建模，对化疗联合方案引起的CIPNP造模具有启发作用。

总结


目前常见CIPNP动物模型相关药物有长春新碱、顺铂、紫杉醇、奥沙利铂等，其动物模型具有造模迅速、可重复性好、操作经济、简单以及持续时间久、痛觉敏化较为稳定等优点，目前已广泛应用于药物筛选及发病机制等研究中。CIPNP动物模型也存在相应不足，如所使用的药物种类以及所选择的剂量和给药途径、动物种类、行为测试标准等高度可变性带来了对药理学和行为学研究的相应争议。同时，目前的动物模型也存在引起运动功能障碍和体重减轻等干扰实验分析等问题。故而今后CIPNP动物模型可对化疗药物的种类、剂量、给药途径、动物选择以及行为学测定方法以及减少实验偏倚等进行更标准化实验操作流程制定，已期对DRG感觉神经元的损伤、离子通道功能改变等目前发病机制研究热点及新的治疗方法更好的深入探析。