第二章 文獻探討
E. 不同頻率電針鎮痛之研究
在電針鎮痛的機轉中，電針時所施予的參數，如電流量、電壓、
頻率、電針時間等，都必須清楚的選擇，而其中尤其是頻率更重要。
早在 1976 年 Bruce Pomeranz 就提出 0.2 Hz 電針沒有鎮痛作用，4 Hz 低頻率電針具有鎮痛作用，且經由 endorphin 媒介，而 200 Hz 高頻 率電針亦具有鎮痛作用，且認為乃 serotonin 所媒介 19、47。Han 在 1986 年後，相繼發表許多研究，認為 naloxone 逆轉電針鎮痛的程度 決定於電針的頻率，2和 15 Hz 電針鎮痛可被 naloxone所逆轉，而 100 Hz 電針則不然。更認為電針刺激強度(1、2、3 V)並不影響 naloxone 逆轉電針鎮痛的百分比 48。1989 年，Han 更進一步說明在脊髓中不同 頻率的電針鎮痛作用是由不同類型的類鴉片接受體所媒介，認為δ-類鴉片接受體參與 2 Hz 電針鎮痛，而 κ頻率的電針鎮痛作用是由不同類型的類鴉片接受體所媒介，認為δ-類鴉片接受體參與 100 Hz 電針鎮痛，而且 2 Hz 與 100 Hz 間無交叉耐受作用 23。後來在 1992 及 1993 年又補充說明，認為 2 Hz 電針鎮痛作用主要由 μ-及 δ-接受體共同媒介，100 Hz 電針鎮痛由κ-接受體媒介，而 2/15 Hz 交 替之電針鎮痛時，則μ-、 δ-、κ-三種鴉片類接受體皆參與其中 22、
24。
另外，亦有學者從不同頻率電針下 c-fos 基因在不同腦區神經核 之表現，來證實低頻與高頻電針的確經由不同的神經路徑 49。除此之 外，尚有許多研究認為不同頻率電針有 glutamic acid 及 CCK-8 等神
經傳導物質的參與 50、51，但較一致的結論是，不同頻率電針鎮痛機轉 不同，其中低頻率電針是可被 naloxone 逆轉。
然而，除了頻率外，電針刺激強度與電針時間似乎也不容忽視。
Pomeranz 在 1988 年提出電針 10 分鐘後，休息 90 分鐘，再電針 10 分鐘時，第二次的電針效果更加顯著 52，而在電針前先給予長效類鴉 片接受體拮抗劑 naltrexone 可逆轉電針鎮痛作用，但若在電針後才給 予，則無法阻斷電針之鎮痛作用 53。可見給藥時間與電針時間都與電 針作用相關。Wang 在 1993 年更提出電針刺激強度及頻率與電針後 之暫時性陣痛(transient analgesic effect)及後效作用(after-effect) 有 關，認為在暫時性鎮痛作用中，低頻率(10 Hz)、高強度(6 V)優於高 頻率(200 Hz)、低強度(3 V)，而在後效作用中則恰相反54，是否暗示 電針後之立即鎮痛作用與刺激強度較有關，而之後產生之後效作用與 電針頻率較有關，實在值得進一步加以探討。
四、疼痛的分子生物學研究
愈來愈多的証據顯示，長期的傷害性刺激會導致中樞神經特殊的 改變，使得中樞神經敏感化(sensitization)，對於輕微而短暫的刺激產 生強烈而持續的反應 55、56。疼痛刺激從初級傳入神經去極化開始，透 過突觸間傳遞及自由擴散的方式將訊號送入中樞神經系統之神經細 胞核內，必須經過三級制訊號傳遞系統。這些經由傷害性神經刺激所 造成的中樞神經可塑性變化(neuroplasticity)，主要經由興奮性胺基酸 受器(excitatory amino acid receptor)以及受器活化後引發的一連串胞 內訊息傳遞物質的影響 57。這些物質包括了興奮性胺基酸，神經細胞 內鈣離子，一氧化氮(nitric oxide)，前列腺素(prostaglandin)，PKC 以 及 Jun，Fos 等蛋白的調節。因此當細胞受到疼痛刺激後，經由興奮 性胺基酸、受器，以及一連串胞內的訊息傳遞物質會導致神經細胞特 殊變化的分子生物學機轉。
A.初級訊息傳遞者--疼痛訊號的產生和製造 (一)興奮性胺基酸(EAA)釋出
在人體內參與的 EAA 介質，主要是天冬氨酸(L-asparate)，谷氨 酸(L-glutamate)。雖然其釋出來源是 C 型纖維神經末稍，但它並非在 該處合成，而是由神經末稍附近的神經膠元細胞(astrocyte)的 glutamate synthase 負責製造，再轉送至神經末稍內包裝及儲存。一般 而言，它最常和其它介質如 Substance P，calcitonin gene-related peptide(CGRP)包裝在一起。平時這些介質從單一包裝的貯存囊 (vesicle)釋放，造成背角神經元細胞膜快速去極化，一旦刺激停止，
去極化就立刻消失。而當強烈刺激來臨時，混合包裝的貯存囊就會從 C 型纖維末稍釋出，稱為合併釋出現象(co-release)。這些介質單獨出 現僅能傳遞短暫的訊息，唯有當 substance P 和 EAA 同時存在時，背 角神經元細胞膜去極化才會持續較長的時間58、59。當中樞神經系統受 損時(例如缺氧、外傷、中毒、疾病)，興奮性胺基酸會大量製造並且 累積在神經元週圍，造成長時間的神經元興奮，更加深了神經系統受 損的程度 60。當今的「神經可塑性」學說便提出：興奮性胺基酸的大 量釋出，是造成許多慢性疼痛的原因之一 61。
在脊髓背角神經元上的受器可分為 NMDA(N-methyl-D-asparate) 及非 NMDA 型(包括 AMPA/KA 型)。在中樞神經系統中，形成疼痛 過敏的過程是由非 NMDA 受器負責誘導，NMDA 受器則扮演著維持 者的角色 62。以福馬林疼痛試驗而論，早期興奮波主要就是由非 NMDA 受器誘發而來，並和運動神經元直接串聯，形成強烈的疼痛 反射。晚期興奮波則因 NMDA 受器的激活，以及一連串的訊息傳遞，
導致神經核內新物質的生成，以及神經元細胞的改變而產生。其中 NMDA 受器的激活是疼痛過敏最重要的一節，直接刺激 NMDA 受器 可以誘發疼痛過敏 63。如果在福馬林疼痛實驗前，先在脊柱內投予 NMDA 拮抗劑可以阻斷疼痛過敏，相反地，如果是在福馬林注射後
再投予，則無阻斷效果 64。 (二)NMDA 受器活化
NMDA 所主導的離子通道可進出鈉、鉀、鈣等離子。平常狀態 下，鎂離子持續阻斷其流通（如圖二）65。NMDA 型受器接受雙向調 節，它的開啟不但需要 glutamate，還與細胞膜電位有關。結構體分 為：1.離子通道，2.介質結合區兩大部份。其中興奮性胺基酸(如 glutamate)和抑制性胺基酸(如 glycine)分別結合在不同的區域，但是都 會活化離子通道。鋅離子結合區則屬於抑制性功能，這些區域屬於競 爭型結合狀態。傳統的 NMDA 競爭型拮抗劑(如 AP5)，作用在 glutamate 結合區，雖然在藥理學研究上扮演極重要的角色，卻因改 變神智的副作用過強，在臨床上無法使用。目前，藥理學家將希望全 部放在甘氨酸(glycine)結合區上，因為它具有相似的止痛療效卻不影 響精神狀態，是 NMDA 家族中最有臨床潛力的一環。NMDA 離子通 道屬於 slow channel，平常受到鎂離子阻斷很難開啟，只有非 NMDA 受器及 NK-1 受器活化後產生的 fast EPSP 將鎂離子推開後，才能打 開離子通道。在通道的入口處還有兩個區域可接受調節：PCP-site 和 MK801-site，兩者同屬非競爭阻斷劑型(non-competitive antagonist)，
目前惟一可在臨床上使用的藥品 ketamine 和 dextromethorphan 就是屬 於此類，使用上所產生的副作用和上述的 NMDA 競爭型拮抗劑很相 近。
（三）臨床應用
由於生理上激活 NMDA 受器的理論決定在：1.突觸前強化一強 烈的疼痛刺激使得 C 型纖維神經末稍不斷釋出多種興奮性介質如 substance P，CGRP，glutamate 使突觸後細胞膜一直保持在易興奮狀
態 66-70，當細胞膜電位去極化至一程度後（例如非 NMDA 受器活化）
或 metabotropic NMDA 受器活化，經一連串訊息激活 PKC71，可以將
阻斷 NMDA 離子通道的鎂離子移開，並且引發胞外鈣離子經由 NMDA 通道及其它鈣離子通道進入胞內。2.突觸後神經元調節：痛覺 刺激後，細胞內活化的 PKC 與 PKA 可以從細胞膜內將 NMDA 受器 磷酸化，也會使它更易激活 72。目前有一種全新的理論一「前瞻性止 痛法」就是根據以上的結果所得到的啟示 73。
圖二：NMDA Receptor 圖
B.次級訊息傳遞者--疼痛訊號的放大 (一)鈣離子
鈣離子不僅直接改變了細胞膜其它離子的通透性，更重要的是它 身為次級訊息傳遞者，負責啟動一連串的酵素反應將痛覺訊號放大，
這些活動包括：1.誘發細胞膜 PLC 酵素的活化，產生 IP3 及 DAG；
2.經由 DAG 誘發細胞質酵素 PKC 的活化，或經由 IP3 選擇性的釋出 內質網(ER)內的鈣離子 74。胞內鈣離子主要是貯存在內質網，由於內 質網分散在細胞質中，是胞內區域性活化的關鍵 75。鈣離子進出細胞
質的管道很多，一是來自胞外的組織間液，一是來自胞內的內質網，
分別由兩種膜電位掌控：1.經由 fast EPSP 的開啟，鈉離子大量湧入 造成細胞膜快速去極化，使疼痛訊號沿著軸突和樹突傳送達至較高的 中樞，或形成區域反射弧；也可以藉 G protein 而啟動 PLC 放出 IP3，
再由內質網釋出鈣離子。因為鈣離子很快會被再回收至內質網，以致 這個訊號很短暫就消失。2.slow EPSP 緩而久的去極化可以引導細胞 膜上鈣離子通道的活化。在神經元的細胞膜上，鈣離子進出的管道和 其它興奮性細胞(例如：心肌、血管平滑肌、骨骼肌等)不同，主要是 經由(1)NMDA 受體所管制的鈣離子通道，(2)L 型鈣離子通道。兩者 的調節機制小同而大異，相同的是都必須反覆使用後才逐漸激活 (use-dependent)，並且由膜電位來調控；相異的是，前者還接受興奮 性胺基酸調節(ligand-gated)，管道在開與閉之間有極為懸殊的差異，
微調和粗調各有不同的生理意義。而後者在疼痛所引發的鈣離子湧入 中的重要性甚低，雖然 L 型鈣離子通道可以接受鉀離子增加而大量開 啟(potassium dependent)，一般認為它在疼痛訊號傳遞過程中僅扮演配 角，屬於緩慢而持續的鈣離子滲透通道(leakage channel)。因此傳統的 L 型鈣離子通道阻斷劑，例如 nifedipine 或 verapamil，單獨使用根本 無法阻止疼痛所引起的鈣離子湧入現象。目前的研究主要是放在協同 嗎啡類藥品止痛，動物實驗上有不錯的成績 76。
(二)PKC
NMDA 受器一旦開啟，鈣離子長期地灌入後，PKC 就會不斷被 活化。PKC 可以刺激一氧化氮產生，接著製造 cGMP 而繼續再活化 PKC。同時 PLC 也製造 DAG 活化前列腺素，可以再由膜上之 PG 受 器反向刺激自己或別的細胞。顯然 PKC 的角色就是不斷地放大鈣離 子所帶來的訊息，產生疼痛的活化。藥理的證據顯示，以微透析方式 將 phobol ester 注入猴子脊髓後角區，可以在視丘記錄到緩慢出現的 痛覺過敏現象 77，利用 ganglionside 來中止 PKC 蛋白的 translocation，
可以在動物身上達到前瞻性止痛作用 78。由於 PKC 自我放大的迴路 如此強大，是不是細胞就不斷被活化永不停止呢？以致於人們不禁開
可以在動物身上達到前瞻性止痛作用 78。由於 PKC 自我放大的迴路 如此強大，是不是細胞就不斷被活化永不停止呢？以致於人們不禁開