綜合討論與結論

觸感痛是神經病變性疼痛的主要症狀(Baron, 2006)，但觸感痛在腦部造成了哪 些核區的活性改變，目前仍沒有明確的結論。Gabapentin (GBP)是鈣離子通道的抑 制劑，在臨床上可有效緩解神經病變性疼痛(Finnerup et al., 2005)，但其在腦中的 作用位置仍不清楚。本研究使用正子造影(FDG-PET)及免疫組織染色兩種方法，探 討神經損傷大鼠在觸感痛狀態下，腦部的葡萄糖代謝率及神經活化標誌的變化，

並推測GBP 在腦中可能的作用位置。在論文第二章的部分，我們根據 Decosterd and Woolf (2000)的方式建立神經病變性疼痛的大鼠模式。由第二章的實驗結果可知，

坐骨神經分支選擇性傷害(SNI)可導致大鼠表現出自發性疼痛、觸感痛及熱痛覺過 敏等行為；我們也測試了GBP 的止痛效果，結果顯示 GBP 的止痛有劑量依賴性的 現象，考量到後續實驗，我們選擇100 mg/kg 作為止痛劑量。

在論文第三章的部分，我們以正子造影對同一隻大鼠在不同條件下進行三次 腦部掃描。由第三章的實驗結果可知，在清醒的實驗組(SNI 組)大鼠中，若給予輕 觸覺刺激，會導致SNI 組大鼠的觸感痛反應，且在其腦中的島狀皮質(IC)、丘腦及 小腦有明顯的葡萄糖代謝率增加的現象；在對照組(Sham 組)大鼠中，不管是對輕 觸覺刺激的縮腳比率，或是腦中的葡萄糖代謝率都沒有明顯的差異。當給予 GBP 止痛後，SNI 組大鼠的觸感痛反應明顯降低，且其腦中的丘腦及小腦的葡萄糖代謝 率回復到正常狀態，而前額葉皮質(mPFC)及前扣帶迴皮質(ACC)的葡萄糖代謝率 有明顯的下降；在Sham 組大鼠中，給予 GBP 並不影響其對輕觸覺刺激的縮腳比 率，且腦中的葡萄糖代謝率也沒有明顯的差異。比較特別的是，給予GBP 會造成 SNI 組大鼠的初級體感覺皮質鬍鬚(S1BF)及上唇(S1ULp)區域的葡萄糖代謝率大幅 增加，而在Sham 組大鼠沒有這個現象，這可能是 GBP 藥物的副作用。

在論文第四章的部分，我們以免疫組織染色法來分析神經損傷大鼠在觸感痛 狀態下腦部細胞層級的變化。由第四章的實驗結果可知，觸感痛會使 SNI 組大鼠 腦中部分核區的神經活化標誌表現增加，由磷酸化細胞外訊息調節激酶(pERK)的 染色結果顯示，SNI 組大鼠的 pERK 細胞在 mPFC 及 IC 的數量較 Sham 組有明顯 的增加；由神經活化標誌(c-Fos)的染色結果顯示，SNI 組大鼠的 c-Fos 細胞在 mPFC 的數量較Sham 組有明顯的增加。當給予 GBP 止痛後，這些增加的神經活化標誌 表現量也會明顯的下降。

在本論文中，我們使用了三種與細胞活性變化有關的分子標誌，在正子造影 實驗是葡萄糖的放射性類似物 FDG，在免疫染色實驗是 pERK 及 c-Fos。ERK 是 細胞內生性的激酶，在短暫的刺激下即可活化(pERK) (Ji et al., 1999)，而 c-Fos 是 一種基因轉錄因子(transcription factor)，則需要較長時間才能大量表現(Hunt et al., 1987)。根據我們的實驗設計，pERK 可代表觸感痛在短時間(10 分鐘)內的細胞活 化結果，與觸感痛反應時的突觸可塑性改變有關(Gao and Ji, 2009)；而 c-Fos 則是 長時間(90 分鐘)下的細胞活化結果，與觸感痛反應導致的蛋白轉譯有關(Gao and Ji, 2009)。FDG-PET 則提供了觸感痛刺激 40 分鐘後的代謝率變化。儘管 FDG-PET 的 結果不完全與免疫組織染色的結果一致，如在觸感痛狀態下，神經損傷大鼠的外 側丘腦及小腦有顯著增加的葡萄糖代謝率，而在pERK 及 c-Fos 的染色結果卻沒有 任何表現這兩種分子標誌的細胞存在；但在神經損傷大鼠的mPFC、ACC、IC，這 三個核區的反應可以顯示細胞活化的時間序列變化。

當疼痛訊息傳遞到腦部時，由解剖學上的證據可以將神經纖維投射的路徑分 為外側痛覺路徑及內側痛覺路徑(Almeida et al., 2004)。外側痛覺路徑在大腦皮質會 投射到體感覺皮質(S1、S2)，內側痛覺路徑在大腦皮質會投射到屬於邊緣系統的皮 質(ACC、IC)，並與 PFC 有大量連結(Almeida et al., 2004; Treede et al., 1999)。體感

覺皮質與疼痛的感覺區辨(sensory-discriminative)屬性有關，而邊緣皮質與疼痛的情 緒動機(affective-motivational)屬性有關(Melzack and Casey, 1968; Treede et al., 1999)。在本論文中，由三種與細胞活性變化有關的分子標誌的研究結果顯示，

mPFC、ACC、IC 等邊緣皮質在神經損傷大鼠的觸感痛狀態下呈現活性上升的情 況，但屬於體感覺皮質的S1 卻沒有明顯的活性變化，這可能顯示觸感痛這種不舒 服的症狀，與疼痛的情緒動機屬性有較密切的關係。

在SNI 組大鼠的 vmPFC，表現 pERK 及 c-Fos 的細胞在觸感痛反應下都較 Sham 組大鼠有明顯的增加，儘管FDG-PET 的代謝率變化在 mPFC 沒有明顯增加，但在 給予GBP 止痛後，這三種分子標誌都有明顯的下降。Apkarian et al. (2005)在回顧 以人類為受試者的疼痛功能性腦影像研究中，發現當正常人受到痛刺激時，約有 55%的報告顯示 PFC 有活化，但在有慢性痛的病人腦中，有 81%的報告顯示 PFC 有活性，這個增加的比率有明顯的差異。由我們與其他研究者的結果顯示，PFC 這個與認知及決策有關的核區，在慢性痛狀態下造成的功能性變化，或許是觸感 痛的成因。

在SNI 組大鼠的 ACC，這三種分子標誌在觸感痛反應下都沒有明顯的增加，

但在給予GBP 止痛後，這三種分子標誌都呈現明顯的下降。對照於 Sham 組大鼠，

在輕觸覺刺激下，Sham 組大鼠並沒有觸感痛的反應，其腦中這三種分子標誌也沒 有增加；而在給予 GBP 後，Sham 組大鼠的行為沒有改變，且腦中這三種分子標 誌一樣沒有降低。在正常人的功能性腦影像研究中，有 87%的報告都指出當受試 者接受疼痛刺激時，ACC 會特別活化(Apkarian et al., 2005)。ACC 也是處理疼痛的 情緒動機屬性的主要核區(Price, 2000; Rainville et al., 1997; Treede et al., 1999)。雖 然我們的研究結果顯示在觸感痛狀態下ACC 的活性沒有顯著上升，但在上一章的 討論裡，我們也指出ACC 的活性沒改變可能是統計分析上的問題。值得注意的是，

Apkarian et al. (2005)在分析慢性痛病人的功能性腦影像研究，發現只有 45%的報告 顯示ACC 在疼痛刺激下有活化，與正常人 87%的報告有顯著差異，這也可能是慢 性痛狀態下改變了ACC 的正常功能所致。

比較特別的是在SNI 組大鼠的 IC，表現 pERK 的細胞在觸感痛反應下較 Sham 組大鼠有顯著的增加，FDG-PET 的結果也顯示 IC 的葡萄糖代謝率有明顯上升，但 表現c-Fos 的細胞在觸感痛反應下卻沒有明顯的改變。這些顯著表現的 pERK 細胞 集中在IC 前側，特別是淺層(2 ~ 3 層)皮質的位置(圖 5-1 及 5-2)。當給予 GBP 止 痛後，SNI 組大鼠 IC 的 pERK 細胞有顯著的減少，但 FDG-PET 的結果顯示 IC 的 葡萄糖代謝率雖有降低的趨勢，卻沒有統計上的差異，而c-Fos 細胞一樣沒有明顯 的改變。由我們的研究結果顯示，神經損傷大鼠在觸感痛狀態下，IC 似乎只會呈 現短時間的細胞活性改變，而長時間的細胞活性並沒有變化。由於IC 的細胞活性 在觸感痛狀態下有明顯不一致的變化，儘管目前的研究無法確認這個現象的機 制，我們認為IC 在觸感痛，或是在慢性痛的維持上扮演一個重要的角色。在正常 人的功能性腦影像研究，有94%的報告指出 IC 在疼痛刺激下會活化，儘管在慢性 痛病人中只有58%的報告有相同的結果，這顯示 IC 在疼痛的情緒動機屬性上的角 色不亞於ACC，但對於 IC 的了解卻不及 ACC 的研究(Apkarian et al., 2005; Treede et al., 1999; Zhuo, 2008)。

本論文使用三種不同時間序列上表現的分子標誌來探討神經損傷大鼠腦中的 功能性變化，但我們只針對觸感痛造成的影響，而其它的神經病變性疼痛症狀如 痛覺過敏現象，仍待進一步研究。觸感痛訊息在周邊是由Aβ 細胞傳遞，而熱痛覺 過敏是由C 纖維細胞傳遞(Field et al., 1999a; Ossipov et al., 1999; Shir and Seltzer, 1990)，因此研究不同疼痛種類引發的腦部反應，可以了解神經病變性疼痛的中樞 處理機制。儘管在本論文中，我們使用了三種與細胞活性變化有關的分子標誌來

研究觸感痛在腦中的變化，但每一種分子標誌都有其應用上的限制，以外側丘腦 及小腦來說，儘管FDG-PET 呈現明顯的葡萄糖代謝率增加，但 pERK 及 c-Fos 卻 不表現在這些區域；而以 S1ULp 來說，即使葡萄糖代謝率有顯著增加，但 pERK 及c-Fos 細胞的表現量卻很少；這些狀況說明了分子標誌的限制性。雖然如此，透 過 FDG-PET 及免疫染色的整體呈現，提供我們一個找出相關活化核區的篩選方 式，如在觸感痛下只在短時間內活化的前側 IC，未來可以透過電生理或藥理實驗 進一步研究其在神經病變性疼痛裡的角色。

在本研究中我們也嘗試找出GBP 在腦中的作用位置，由於 GBP 在腦中結合到 許多核區(Hill et al., 1993; Thurlow et al., 1996)，但與其止痛作用有關的核區並不清 楚；由本研究的結果，給予神經損傷大鼠GBP 後，邊緣皮質的細胞活性都有明顯 的降低，意味著GBP 在腦中的作用位置可能就在邊緣皮質；但由於我們是利用腹 腔注射GBP 產生止痛效果，因此 GBP 對邊緣皮質的作用並無法確定是直接或間接 的效果，若能將GBP 直接注射到這些腦區並測試動物的疼痛行為，則可確定 GBP 是否直接作用在邊緣皮質。除此之外，在本研究中我們只使用單一劑量(100 mg/kg) 的GBP 來止痛，使用不同的劑量，如止痛時間較短的 60 mg/kg，或許在腦中產生 的變化也會不同。

在本研究中，透過正子造影及免疫組織染色，對清醒神經損傷大鼠在觸感痛 狀態下的腦部神經活性研究可知，觸感痛在神經損傷大鼠腦中主要改變了mPFC、

ACC 及 IC 等邊緣皮質的細胞活性，而 GBP 在腦部的作用位置可能就是在抑制邊 緣皮質的細胞活性來達成止痛作用。

參考文獻：

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