Dual role of osteoblastic proenkephalin derived peptides in skeletal tissues

Proenkephalin encodes a group of small peptides with opiate-like activity, the endogenous opioids, known to function as neurohormones, neuromodulators, and neurotransmitters. Recently, we have demonstrated that in addition to its abundance in fetal brain tissue, proenkephalin is highly expressed in nondifferentiated mesodermal cells of developing fetuses. We identified the skeletal tissues, bone, and cartilage as major sites of proenkephalin expression. To examine the possibility that proenkephalin is involved in bone development we have studied the expression of this gene in bone-derived cells, its modulation by bone active hormones, and the effects of enkephalin-derived peptides on osteoblastic phenotype. Our studies revealed that osteoblastic cells synthesize high levels of proenkephalin mRNA which are translated, and the derived peptides are secreted. Reciprocal interrelationships between osteoblast maturation and proenkephalin expression were established. These results together with our observations demonstrating inhibitory effects of proenkephalin-derived peptides on osteoblastic alkaline phosphatase activity, strongly support the notion that proenkephalin is involved in bone development. A different direction of research by other investigators has established the capability of the opioid system in the periphery to participate in the control of pain. On the basis of these two lines of observation, we would like to present the following hypothesis: The potential of embryonic skeletal tissue to synthesize proenkephalin-derived peptides is retained in the adult in small defined undifferentiated cell populations. This potential is realized in certain situations requiring rapid growth, such as remodeling or fracture repair. We suggest that in these processes, similarly to the situation in the embryo, the undifferentiated dividing cells produce the endogenous opioids. In the adult these peptides may have a dual function, namely participating in the control of tissue regeneration and in the control of pain. © 1994 Wiley-Liss, Inc.     

刺激杏仁基底外侧核对外侧缰核神经元单位放电的影响

用玻璃微电极细胞外记录大鼠外侧缰核(LHN)神经元的单位放电。共记录了110个神经元。其中痛兴奋神经元(LHPE)75个;痛抑制神经元(LHPI)11个;广动力型神经元2个;无反应神经元17个;此外还有5个对躯体与内脏伤害性刺激反应不同的神经元。电刺激杏仁基底外侧核(以下简称杏仁核,AMG)对LHPE和LHPI的自发放电主要产生抑制作用,分别占总数的81.1％和72.7％,并抑制其对伤害性刺激的反应;对无反应神经元和广动力型神经元无明显影响。AMG内微量注射吗啡能抑制LHPE的伤害性刺激反应,但对其自发放电无明显影响。微量注射纳洛酮则可增加LHPE的自发放电频率,并加强其对伤害性刺激的反应。注射纳洛酮还可以取消电针对LHPE的伤害性刺激反应的抑制作用。     

视前区微量注射吗啡对大鼠丘脑束旁核痛反应神经元电活动的影响

本实验观察了视前区(POA)内微量注入阿片样物质对丘脑束旁核(Pf)痛反应神经元电活动影响。结果如下:(1)POA 内微量注射高浓度吗啡(10μg/μl)能显著抑制 Pf 内大部分(20/26)痛兴奋神经元(PEN)的痛诱发放电,其中3个神经元注药后对伤害性刺激转变成抑制反应;POA 内微量注射低浓度吗啡(1μg/μl)也显著抑制 Pf 内大部分(19/23)PEN 的痛诱发放电。(2) POA 内微量注射两种浓度的吗啡,均使大多数痛抑制神经元(PIN,共27/33)的完全抑制时程缩短。上述结果提示,POA 内阿片样物质对 Pf 内痛反应神经元的电活动可能具有抑制作用。     

左旋四氢巴马汀加强电针对兔大脑皮层牙髓诱发电位的抑制作用

家兔6只,用氨基甲酸乙酯和氯醛糖麻醉,电刺激牙髓,在对侧大脑皮层体感Ⅰ区引导其诱发电位,观察诱发电位各成分与痛的关系。结果观察到,在P1、N1、P2和 N2 4个波中,P1和 P2波相对稳定。其中,P2波(波峰潜伏期:66.1±1.9ms)具有较高的阈值,且不受无镇痛作用的中枢抑制剂安定的影响,而受小剂量镇痛剂度冷丁的抑制,提示 P2波与痛有关。以 P2波的波幅为指标,进一步在12只家兔上观察了 L-THP 和电针及两者合用对诱发电位的影响。结果显示,L-THP 和电针对诱发电位均有抑制作用,且两者在作用强度和时间上存在明显的协同,提示 L-THP 具有加强电针对兔大脑皮层牙髓诱发电位中痛相关成分的抑制作用。     

压脚痛阈测定法的改进和应用

本文介绍一种改进的压脚测痛法。采用电机驱动替代用手挤压橡皮球完成升压过程;通过一个自动的电路切断结构判定抽脚反应,较目视更加客观;用读数保持电路记录压力变化,较直接读取刻度值更加准确,可靠。这些优点,业经电针和吗啡镇痛实验验证。     

电针、吗啡镇痛和耐受时某些脑区线粒体结合钙的变化

采用 Tb~(3+)荧光探针和离子选择电极研究了电针和吗啡镇痛及镇痛耐受时,动物不同脑区游离 Ca~(2+)和线粒体膜结合 Ca~(2+)的变化。实验结果表明,电针和吗啡都有较强的镇痛作用,与此同时,导水管周围灰质和下丘脑的线粒体膜结合 Ca~(2+)升高。脑室内预注钌红,则能降低这两个脑区的线粒体膜结合 Ca~(2+)和痛阈。另一方面,在电针或吗啡耐受时,两脑区的游离 Ca~(2+)浓度增加,线粒体膜结合 Ca~(2+)降低。结果提示,神经细胞质膜内外 Ca~(2+)的移动可能在电针和吗啡镇痛中起某种调节作用。     

吗啡降低大鼠脊髓内cAMP的含量

有资料表明,吗啡或脑啡肽可影响脑内 cAMP 与 cGMP 的含量,但对脊髓内 cAMP 与cGMP 的含量有何影响,未见报道。本实验采用放射免疫分析(RIA)方法研究的结果表明,吗啡可使大鼠离体与在体脊髓内 cAMP 的含量明显降低;而对脊髓内 cGMP 的含量则无明显影响;纳洛酮可特异阻断吗啡对脊髓内 cAMP 含量的抑制效应。提示:吗啡的上述作用是通过大鼠脊髓内阿片受体所介导。脑和脊髓内 cAMP 含量的变化可能部分介导了吗啡作用的中枢机制。     

电针和吗啡对伤害性刺激猫内脏大神经引起的海马诱发电位的影响

在氯醛糖麻醉并箭毒化的50只猫中,观察了强电流刺激内脏大神经时的背侧海马诱发电位(Hippocampal evoked potential,HEP)以及电针和吗啡对其影响。结果显示,用20V电压刺激内脏大神经可以兴奋包括 Aδ和 C 纤维在内的几乎全部纤维,并且可以在海马内记录到波形稳定的 HEP。以负波为主的 HEP 在海马锥体细胞层附近以及下脚复合体的表浅层记录到,以正波为主的 HEP 在海马锥体细胞顶树突的中下部记录明显。只有刺激强度达到兴奋内脏大神经的 Aδ纤维时才可记录出 HEP。吗啡对 HEP 有显著的抑制作用。电针也可以明显抑制 HEP 的振幅,并有后作用。上述结果提示,内脏大神经中的感觉纤维,包括痛纤维的冲动可以传至海马。     

家兔中脑导水管周围灰质中甲七肽样免疫活性物质具有镇痛作用并参与电针镇痛

以辐射热照射家兔鼻嘴部皮肤,测定甩头反应潜伏期(ERL)作为痛阈。通过预先埋植的慢性套管向中脑导水管周围灰质(PAG)注射甲七肽降解酶抑制剂 Captopril,观察其镇痛作用以及加强电针镇痛的作用能否被特异的甲七肽抗血清所对抗。(1)单侧 PAG 注射 Captopril240 nmol 的镇痛作用可为同一部位注射甲七肽抗血清(1μl)所翻转,注入甲啡肽抗血清则无效。(2)单侧 PAG 注射 Captopril 60 nmol 有加强电针镇痛的作用。该作用可被1μl 甲七肽抗血清所完全取消,将抗血清量减少到0.1μl 则无效。以上结果说明 PAG 内的甲七肽样免疫活性物质在镇痛和电针镇痛中发挥重要作用。     

家兔脑桥臂旁内侧核区微量注射吗啡对中缝大核区单位放电的影响

实验在62只家兔上进行。结果观察到,中缝大核(NRM)区562个单位中,有118个单位的自发放电频率低,放电比较规则,动作电位时程长,易被微电泳5-羟色胺所阻遏,称为A 组单位。其余444个单位的自发放电频率高,动作电位时程短,称为B 组单位。大多数 B组单位对微电泳5-羟色胺不起反应。脑桥臂旁内侧核(NPBM)区微量注射吗啡(200μg/2μl)或静脉注射吗啡(3mg/kg)后,20个A 组单位中有19个发生兴奋效应,而49个B 组单位中仅有29个发生兴奋效应,而且A组单位发生兴奋的程度也比B组单位的高。这些结果提示,NRM区的A 组单位可能是5-羟色胺神经元,吗啡对这些神经元有相对选择性的兴奋作用。 在另外11只家兔上,应用辣根过氧化物酶(HRP)逆行追踪技术观察到,NPBM 区与NRM 区有纤维联系。 本实验结果提示,静脉注射吗啡所致的呼吸抑制,可能与吗啡作用于 NPBM,通过纤维联系,引起NRM 5-羟色胺神经元兴奋有关。