秦泗佳 張曉紅 金海威 高璐 王福
1.西安醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系口腔解剖生理學(xué)教研室,西安 710021;2.大連醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔基礎(chǔ)教研室,大連 116044
三叉神經(jīng)痛或稱痛性痙攣(抽搐),是指三叉神經(jīng)所支配的區(qū)域發(fā)生的強(qiáng)烈的陣發(fā)性疼痛。發(fā)病率約8/10萬(wàn)[1],多見(jiàn)于中老年人,平均發(fā)病年齡為(62.7±15.8)歲[2],女性多于男性。隨著人口老齡化,其發(fā)病率亦有增高趨勢(shì)。盡管學(xué)者們已進(jìn)行了大量的臨床和動(dòng)物模型的研究,相繼提出了許多新的觀點(diǎn)和治療手段[3-4],但其發(fā)病機(jī)制尚不清楚。因此,建立一種操作簡(jiǎn)單且穩(wěn)定可靠的動(dòng)物模型就顯得十分必要。在眾多的發(fā)病機(jī)制學(xué)說(shuō)中有解剖學(xué)依據(jù)且被多數(shù)學(xué)者認(rèn)可的是微血管壓迫學(xué)說(shuō),動(dòng)物模型的建立多以此為基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)結(jié)扎SD大鼠眶下神經(jīng)建立三叉神經(jīng)痛模型,觀察大鼠的行為反應(yīng)和疼痛閾值及膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)在不同時(shí)間點(diǎn)的變化,探討GDNF與疼痛的關(guān)系,對(duì)進(jìn)一步探究三叉神經(jīng)痛的病因機(jī)制具有一定的指導(dǎo)意義。
選擇健康成年清潔級(jí)SD大鼠36只,體重180 g±20 g。隨機(jī)選取6只作為空白對(duì)照組,手術(shù)組和假手術(shù)組各15只。手術(shù)組采用經(jīng)口內(nèi)右側(cè)眶下神經(jīng)慢性壓迫性損傷(chronic constriction injury to the infraorbital nerve,CCI-ION)法建立三叉神經(jīng)痛樣動(dòng)物模型,假手術(shù)組只分離暴露右側(cè)的眶下神經(jīng)而不結(jié)扎,空白對(duì)照組不暴露也不結(jié)扎眶下神經(jīng)。
1.2.1 建立模型 10%水合氯醛(0.004 mL·g-1)腹腔內(nèi)注射麻醉,取仰臥位,固定頭和四肢,將舌牽出并拉向一側(cè),在大鼠口內(nèi)第一磨牙水平沿右側(cè)齦頰邊緣縱向切開(kāi)約1 cm,逐層鈍性分離周圍組織,暴露眶下神經(jīng),在眶下神經(jīng)近、遠(yuǎn)心端分別用4-0鉻腸線疏松結(jié)扎,兩線之間的距離約為2 mm,結(jié)扎要松緊適度,要求在顯微鏡下見(jiàn)僅減少神經(jīng)的直徑,但仍然保持神經(jīng)表層血循環(huán)的通暢,且不阻斷神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo),4-0尼龍線縫合手術(shù)創(chuàng)口。假手術(shù)組除不結(jié)扎眶下神經(jīng)外,其余的操作均與手術(shù)組一樣。空白對(duì)照組只進(jìn)行麻醉、固定和消毒。所有手術(shù)操作都在無(wú)菌條件下展開(kāi),術(shù)前及術(shù)后未用抗生素。動(dòng)物清醒后給予一般飼養(yǎng)。
1.2.2 痛閾測(cè)定 術(shù)前及術(shù)后1~12周每周觀察并記錄大鼠疼痛閾值及行為反應(yīng)。在大鼠適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境后進(jìn)行感覺(jué)測(cè)試。感覺(jué)測(cè)試器刺激的位置是眶下神經(jīng)在面部的支配區(qū)(觸須墊)。采用自制的大鼠固定籠固定大鼠,讓大鼠適應(yīng)一段時(shí)間,然后手持測(cè)試器緩慢接近大鼠,先在左側(cè)刺激3次,再刺激右側(cè)3次,兩次之間間隔10 s,測(cè)試過(guò)程中要使細(xì)絲彎曲;每一個(gè)強(qiáng)度共刺激6次,刺激過(guò)程中要保證測(cè)試器的強(qiáng)度由低到高依次增大。陽(yáng)性反應(yīng)的表現(xiàn)為:1)不對(duì)稱性搔抓面部,至少連續(xù)3次搔抓刺激區(qū)。2)攻擊行為,表現(xiàn)為快速抓咬測(cè)試器。3)快速的后退、躲避動(dòng)作,將身體倦縮靠向籠壁、頭面部藏于身下或?qū)㈩^轉(zhuǎn)向?qū)?cè)以避開(kāi)刺激。出現(xiàn)上述的任意1項(xiàng)或多項(xiàng)即可判為陽(yáng)性,當(dāng)3次刺激中有2次或以上為陽(yáng)性時(shí),此時(shí)所對(duì)應(yīng)的細(xì)絲強(qiáng)度(克數(shù))即為大鼠面部機(jī)械痛閾值,若此強(qiáng)度大于或等于26 g,將26 g作為該次測(cè)定的閾值。將手術(shù)側(cè)與對(duì)側(cè)和對(duì)照組結(jié)果進(jìn)行比較和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
1.2.3 取材及固定 分別于手術(shù)后1、2、4、6、12周隨機(jī)選取手術(shù)組和假手術(shù)組各3只大鼠處死,加上6只空白對(duì)照組大鼠共計(jì)36只,取三叉神經(jīng)節(jié)組織標(biāo)本。具體操作為:10%水合氯醛腹腔內(nèi)注射麻醉后開(kāi)胸,依次灌注0.9%氯化鈉溶液和4%多聚甲醛溶液,體式鏡下游離獲取雙側(cè)三叉神經(jīng)節(jié),4%多聚甲醛溶液固定24 h后,放入0.1 mol·L-1PBS,備用。
1.2.4 三叉神經(jīng)節(jié)標(biāo)本GDNF免疫組織化學(xué)染色 將固定后的三叉神經(jīng)節(jié)標(biāo)本經(jīng)梯度乙醇脫水、二甲苯透明、浸蠟、包埋。石蠟標(biāo)本連續(xù)切片(厚5 μm),經(jīng)脫蠟、水化、抗原修復(fù),冷卻至室溫后行免疫組織化學(xué)染色:1)0.01 mol·L-1PBS沖洗,3%H2O2去離子水室溫下孵育10 min;2)PBS沖洗,滴加50 μL山羊血清工作液,室溫下孵育10 min;3)加入一抗(GDNF抗體,稀釋度1︰200),搖勻后,4 ℃過(guò)夜;4)PBS沖洗,滴加50 μL生物素化二抗工作液,室溫下孵育10 min;5)PBS沖洗,滴加50 μL辣根酶標(biāo)志鏈酶卵白素工作液,室溫下孵育10 min;6)PBS沖洗,滴加50 μL新配制的DAB顯色劑顯色;7)自來(lái)水充分沖洗后,蘇木素染液復(fù)染,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹(shù)膠封片。光鏡下觀察GDNF在三叉神經(jīng)節(jié)中的表達(dá)和分布情況并拍照。在手術(shù)組及假手術(shù)組每只大鼠標(biāo)本的切片中按先后次序隔10張選取1張,共選10張,每張切片在400倍鏡下分別隨機(jī)選取10個(gè)視野拍照,將所得的照片導(dǎo)入到Image-Pro Plus 6.0軟件中,然后進(jìn)行石蠟組織切片免疫組織化學(xué)染色結(jié)果的半定量分析,計(jì)算出每個(gè)視野的累積光密度值(integrated optical density,IOD)與面積(S),然后用總的累積光密度值除以總面積,就可以得出每張切片的平均光密度值(optical density,OD)。
采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件的重復(fù)測(cè)量資料的方差分析和t檢驗(yàn)對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,以P<0.05為差異具有顯著性。
2.1.1 手術(shù)組 術(shù)前術(shù)后不同時(shí)間大鼠的痛覺(jué)反應(yīng)閾值見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn),術(shù)后1周刺激大鼠右側(cè)眶下神經(jīng)在面部的感覺(jué)支配區(qū)域后,出現(xiàn)低反應(yīng)期,疼痛閾值明顯增高,大鼠反應(yīng)遲鈍。術(shù)后2周,閾值急劇下降為0.75 g±0.04 g,大鼠易激惹,表現(xiàn)為受極低強(qiáng)度的刺激,即可出現(xiàn)上述陽(yáng)性反應(yīng),持續(xù)至術(shù)后6周,然后閾值緩慢增高,在術(shù)后10~12周恢復(fù)到手術(shù)前的水平。左側(cè)疼痛閾值變化趨勢(shì)與手術(shù)側(cè)相似,術(shù)后1周亦出現(xiàn)短暫的高閾值反應(yīng)遲鈍期,但不如右側(cè)明顯。術(shù)后2周閾值最低,為1.00 g±0.05 g,低閾值持續(xù)至第5周,然后緩慢升高至正常水平。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)t檢驗(yàn)分析表明:在術(shù)前、術(shù)后1周和10~12周,左右兩側(cè)疼痛閾值相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);在術(shù)后2~9周,左右兩側(cè)疼痛閾值相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
圖1 手術(shù)組和假手術(shù)組術(shù)前術(shù)后不同時(shí)間大鼠的痛覺(jué)反應(yīng)閾值Fig 1 The pain threshold of rats in operative and sham-operative group at different time before and after operation
2.1.2 空白對(duì)照組與假手術(shù)組 術(shù)前及術(shù)后各時(shí)間點(diǎn)刺激空白對(duì)照組和假手術(shù)組大鼠左、右側(cè)眶下神經(jīng)在面部的感覺(jué)支配區(qū)域后大鼠反應(yīng)正常,兩組大鼠兩側(cè)疼痛閾值無(wú)明顯變化(圖1)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,同組及兩組大鼠之間各時(shí)間點(diǎn)左右兩側(cè)疼痛閾值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
術(shù)后1周手術(shù)組右側(cè)疼痛閾值明顯高于另兩組,而術(shù)后2~9周疼痛閾值明顯低于另兩組。術(shù)后1~9周手術(shù)組右側(cè)的疼痛閾值與另兩組右側(cè)的疼痛閾值相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。術(shù)前及術(shù)后10~12周,手術(shù)組右側(cè)與假手術(shù)組、空白對(duì)照組右側(cè)相比,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
各組三叉神經(jīng)節(jié)組織切片經(jīng)GDNF免疫組織化學(xué)染色,均可見(jiàn)免疫陽(yáng)性細(xì)胞,該陽(yáng)性細(xì)胞多數(shù)呈橢圓形、圓形和多角形,手術(shù)組三叉神經(jīng)節(jié)中陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)要多于空白對(duì)照組。免疫陽(yáng)性物質(zhì)大多呈現(xiàn)棕黃色,主要分布在細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核中,細(xì)胞核著色較深,但核仁沒(méi)有陽(yáng)性著色(圖2)。手術(shù)組大鼠術(shù)后三叉神經(jīng)節(jié)中GDNF的表達(dá)量增高,且表達(dá)量隨著時(shí)間的推移而改變。數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析表明:與術(shù)前及假手術(shù)組相比,術(shù)后1、2、4周手術(shù)組GDNF的OD值明顯升高(P<0.01),術(shù)后6周恢復(fù)至術(shù)前水平(P>0.05)。假手術(shù)組和空白對(duì)照組術(shù)前術(shù)后的OD值相比,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(圖3)。
圖2 手術(shù)組GDNF在大鼠三叉神經(jīng)節(jié)中的表達(dá) 免疫組織化學(xué)染色× 400Fig 2 The expression of GDNF in operative group trigeminal ganglia immunohistochemistry× 400
圖3 術(shù)前術(shù)后大鼠三叉神經(jīng)節(jié)中GDNF的變化Fig 3 The changes of GDNF in trigeminal ganglia before and after surgery
目前三叉神經(jīng)痛的臨床治療方法有很多種,但臨床效果并非理想,究其原因是對(duì)三叉神經(jīng)痛的發(fā)病原因和機(jī)制尚不明確。目前提出的有關(guān)三叉神經(jīng)痛發(fā)病機(jī)制的學(xué)說(shuō)主要可分為中樞病因?qū)W說(shuō)和周圍病因?qū)W說(shuō)兩大類。中樞學(xué)說(shuō)認(rèn)為是大腦皮質(zhì)與丘腦過(guò)多的神經(jīng)電活動(dòng)導(dǎo)致的癲癇樣發(fā)作或三叉神經(jīng)脊束核與感覺(jué)核控制異常痛覺(jué)傳入信號(hào)的能力下降而產(chǎn)生疼痛。主要的解釋是閘門(mén)學(xué)說(shuō)。周圍學(xué)說(shuō)則認(rèn)為三叉神經(jīng)根、節(jié)受到壓迫導(dǎo)致的三叉神經(jīng)脫髓鞘是三叉神經(jīng)痛的主要病因和病理改變,其后眾多學(xué)者都證實(shí)了這一觀點(diǎn)。目前提出的主要解釋有串?dāng)_學(xué)說(shuō)和點(diǎn)燃學(xué)說(shuō)。造成神經(jīng)壓迫的原因可以歸結(jié)為血管壓迫和硬膜鞘、帶和骨性壓迫。此后眾多的學(xué)者先后建立了許多相關(guān)的動(dòng)物模型:慢性縮窄環(huán)模型[5-6]、三叉神經(jīng)末梢致痛模型[7]、三叉神經(jīng)根埋植模型[8]、牙髓灌注模型[9]、經(jīng)顳下窩暴露三叉神經(jīng)節(jié)模型[10]、經(jīng)枕骨下暴露三叉神經(jīng)根和顳下暴露三叉神經(jīng)節(jié)模型[11]。
本次實(shí)驗(yàn)建立和采用的眶下神經(jīng)慢性壓迫性縮窄環(huán)模型就是模擬了血管壓迫學(xué)說(shuō),對(duì)神經(jīng)造成壓迫,觀察術(shù)前術(shù)后大鼠的行為反應(yīng)、疼痛閾值和神經(jīng)微循環(huán)的變化。結(jié)果顯示:術(shù)后1周出現(xiàn)一個(gè)短暫的遲鈍反應(yīng)期,估計(jì)可能的原因是結(jié)扎后阻礙了神經(jīng)信號(hào)傳入通路的通暢。術(shù)后2周大鼠處于超敏反應(yīng)期,對(duì)較低的非疼痛性刺激即可產(chǎn)生疼痛反應(yīng)和自發(fā)性疼痛。對(duì)于手術(shù)組左側(cè)在術(shù)后2周也出現(xiàn)了三叉神經(jīng)痛樣反應(yīng)的機(jī)制目前尚不十分清楚,有的學(xué)者[12]認(rèn)為是由于“交叉興奮”的原因而引起的疼痛反應(yīng),也有的學(xué)者[13]認(rèn)為與三叉神經(jīng)中樞核團(tuán)中的P物質(zhì)和酸性磷酸酶的活性增強(qiáng)有關(guān)系,還有的學(xué)者[14]認(rèn)為是慢性壓迫所導(dǎo)致的神經(jīng)干的病變引起了高位神經(jīng)中樞的病變,也有可能是動(dòng)物模型的條件反射,到底是什么機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。該方法能夠有效地模擬臨床上的三叉神經(jīng)痛,具有操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性好、貼近臨床和成功率高等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)該模型的建立可更進(jìn)一步深入探究三叉神經(jīng)痛的病因機(jī)制和采用不同方式的治療觀察其療效。
GDNF屬于轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子超家族,是靶源性的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子,能夠促進(jìn)神經(jīng)元的生長(zhǎng)發(fā)育、存活及再生,還能夠延長(zhǎng)軸索的長(zhǎng)度,使其朝靶器官的方向生長(zhǎng),還能保護(hù)離斷軸突的感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元,阻止其退化和凋亡[15]。人的GDNF分子與鼠的GDNF有93%~95%同源性,在人和鼠的尾狀核中有高表達(dá),而殼核中則是低表達(dá)。GDNF還表達(dá)在感覺(jué)神經(jīng)元(如三叉神經(jīng)節(jié))和自主神經(jīng)元(如副交感節(jié))所支配的組織中,并對(duì)這些神經(jīng)元起著營(yíng)養(yǎng)的作用[16]。
國(guó)內(nèi)已有學(xué)者對(duì)GDNF的鎮(zhèn)痛作用展開(kāi)研究,主要的研究集中在腦、脊髓和坐骨神經(jīng)損傷或結(jié)扎后GDNF的表達(dá)變化規(guī)律。吳旭等[17]通過(guò)研究腦損傷后GDNF的變化發(fā)現(xiàn),其表達(dá)量具有一定的時(shí)間規(guī)律性,可以用來(lái)推斷腦損傷的時(shí)間。羅偉等[18]則研究了脊髓半橫斷損傷后GDNF的表達(dá)變化,發(fā)現(xiàn)損傷后其表達(dá)明顯增多,認(rèn)為在其損傷的早期發(fā)揮修復(fù)作用。另有學(xué)者[19]通過(guò)各種途徑增加外源性GDNF,研究其對(duì)坐骨神經(jīng)損傷后病理變化的影響,結(jié)果都說(shuō)明GDNF的增多能夠保護(hù)受損的神經(jīng)元,并能增加機(jī)械刺激疼痛閾值,參與神經(jīng)痛的調(diào)控。最新的研究方向是通過(guò)構(gòu)建GDNF基因載體,導(dǎo)入神經(jīng)內(nèi)使其穩(wěn)定長(zhǎng)效的表達(dá)。有學(xué)者[20-21]已通過(guò)構(gòu)建慢病毒載體來(lái)轉(zhuǎn)染T細(xì)胞與神經(jīng)干細(xì)胞,并取得了很好的結(jié)果,但尚未見(jiàn)將其作為一種臨床治療方法的報(bào)道。
本研究應(yīng)用免疫組織化學(xué)染色的方法,表明了在三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)有GDNF免疫陽(yáng)性物質(zhì)且大多呈現(xiàn)棕黃色,分布在細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核中,細(xì)胞核著色較深,但核仁沒(méi)有陽(yáng)性著色。手術(shù)組在術(shù)后1周表達(dá)量開(kāi)始增多,一直持續(xù)到術(shù)后4周,此期間GDNF的表達(dá)量與假手術(shù)組相比有顯著差異,說(shuō)明手術(shù)造成神經(jīng)軸突的損傷累及神經(jīng)元細(xì)胞體導(dǎo)致其凋亡,從而刺激了膠質(zhì)細(xì)胞和雪旺細(xì)胞GDNF的分泌,通過(guò)遠(yuǎn)端運(yùn)輸和旁分泌等途徑進(jìn)入胞體,減少神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡,促進(jìn)神經(jīng)元和神經(jīng)纖維的修復(fù)再生和減少神經(jīng)元的異常放電。這些都說(shuō)明GDNF在調(diào)控口腔頜面部痛、溫覺(jué)沖動(dòng)的傳入和三叉神經(jīng)損傷后的修復(fù)再生中有一定作用。
建立穩(wěn)定可靠的動(dòng)物模型有利于相關(guān)實(shí)驗(yàn)的后續(xù)研究,慢性壓迫大鼠眶下神經(jīng)導(dǎo)致神經(jīng)微循環(huán)的改變,進(jìn)而引起神經(jīng)纖維變性和脫髓鞘,使大鼠表現(xiàn)為痛覺(jué)超敏,輕微的刺激即可產(chǎn)生異常的電信號(hào)引發(fā)疼痛,GDNF通過(guò)提高神經(jīng)營(yíng)養(yǎng),阻止細(xì)胞凋亡,促進(jìn)軸索再生延長(zhǎng)來(lái)修復(fù)受損神經(jīng),重建正常的神經(jīng)通路,減弱和消除異常神經(jīng)電信號(hào)的產(chǎn)生和傳導(dǎo),從而達(dá)到鎮(zhèn)痛的目的。
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