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为探究 V2MGlu在疼痛调节中的作用,研究发现其在神经损伤后活性增强,调控该神经元或可治疗神经病理性疼痛。
在神经病理性疼痛的研究领域,一直以来都面临着诸多难题。神经病理性疼痛源于躯体感觉神经系统受损,它就像一个 “难缠的恶魔”,折磨着大量患者。患者常常遭受自发疼痛、感觉异常、痛觉过敏和异常性疼痛的困扰,这些症状不仅让患者身体上痛苦不堪,还常伴随着焦虑、抑郁等负面情绪,严重降低了他们的生活质量。而传统的镇痛药在缓解疼痛方面效果有限,还可能带来难以忍受的副作用。因此,深入了解神经病理性疼痛的发病机制,寻找新的治疗策略和靶点迫在眉睫。
在这样的背景下,浙江中医药大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于视觉皮层的内侧二级视觉皮层(V2M)中的谷氨酸能神经元(V2MGlu),致力于探究其在疼痛调制中的作用。该研究成果发表在《Communications Biology》上,为神经病理性疼痛的治疗带来了新的希望。
研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法:一是光遗传学技术,通过向特定脑区注射携带光敏感蛋白的病毒,利用不同颜色的激光来精确调控 V2MGlu神经元的活动;二是钙成像技术,借助 AAV - CaMKIIα - GCAMP6s - eYFP 病毒标记神经元,用纤维光度记录系统实时监测神经元活动时的钙信号变化;三是行为学测试,包括 von Frey 测试、Hargreaves 测试、实时位置偏好(RTPP)测试和条件性位置偏好(CPP)测试,以此评估小鼠的疼痛行为和情绪反应;四是体内单细胞记录,在麻醉小鼠上记录 V2MGlu神经元的自发和刺激诱发的放电活动;五是免疫组织化学技术,用于检测神经元的激活标记物 c - Fos 的表达以及与其他蛋白的共定位情况。
下面来看具体的研究结果:
- 神经损伤激活 V2M 中的谷氨酸能神经元:研究人员通过检测 c - Fos 表达、体内单细胞记录等方法发现,在部分坐骨神经结扎(PSL)手术后,V2M 区域的 c - Fos 表达显著增加,且激活的神经元大多是 V2MGlu神经元。PSL 术后,V2MGlu神经元的自发放电频率升高,对伤害性刺激的反应增强,这表明 V2M 对周围有害刺激敏感,在神经损伤后 V2MGlu神经元呈现出高活性状态。
- 生理条件下选择性激活 V2M 促进疼痛:利用光遗传学技术,分别向 V2M 注入 AAV - CaMKIIα - eArch3.0 - eYFP 和 AAV - CaMKIIα - ChR2 - eYFP 病毒,对 V2MGlu神经元进行抑制和激活操作。结果显示,抑制 V2MGlu神经元可提高正常小鼠双侧后爪的机械性撤爪阈值和热撤爪潜伏期,且不引起位置偏好或厌恶情绪;而激活 V2MGlu神经元则降低了这些阈值和潜伏期,还诱导小鼠产生对蓝光配对室的位置回避,表明激活 V2MGlu神经元会促进疼痛并引发负面情绪。
- 选择性抑制 V2M 缓解神经病理性疼痛:向 PSL 术后小鼠的 V2M 区域注入 AAV - CaMKIIα - eArch3.0 - eYFP 病毒抑制 V2MGlu神经元活性,发现能减轻机械性异常性疼痛和热痛觉过敏,在 CPP 测试中还诱导了位置偏好,说明抑制 V2MGlu神经元对神经病理性疼痛有治疗效果,且该神经元可能参与了神经损伤后与疼痛相关的负面情绪调节。而激活 V2MGlu神经元对神经病理性疼痛小鼠的疼痛行为和情绪没有明显影响。
- 投射到 LP 介导 V2M 的疼痛调节作用:通过顺行追踪实验发现 V2M 向丘脑外侧后核(LP)和丘脑外侧背核(LD)发送密集的突触投射。对 V2M 到 LP 和 LD 的谷氨酸能神经回路分别进行光遗传学操作,结果表明,调节 V2M - LP 回路会影响小鼠的疼痛感知,而调节 V2M - LD 回路对小鼠的疼痛阈值没有影响,这说明 V2M 的疼痛调节作用是通过投射到 LP 来介导的。
- 选择性抑制 V2M 到 LP 的通路减轻神经病理性疼痛:在神经病理性疼痛小鼠中,光抑制 V2MGlu在 LP 的终端,能缓解机械性和热疼痛以及相关的厌恶情绪,而抑制 V2M 到 LD 的终端则没有这些效果,进一步证明了 V2M 到 LP 的通路在神经病理性疼痛中起到促进作用。
综合研究结论和讨论部分,此次研究首次揭示了 V2MGlu在内在疼痛调制中的重要作用。在生理条件下,V2MGlu神经元可被外周有害机械刺激激活,参与正常的疼痛感知调节;在神经损伤后,V2MGlu神经元活性增强,通过投射到 LP 的神经回路促进神经病理性疼痛的维持。这一发现明确了 V2MGlu - LP 回路在疼痛调节中的关键作用,为神经病理性疼痛的治疗提供了潜在的新靶点。未来,基于这些研究成果,有望开发出更精准有效的神经病理性疼痛治疗方法,为广大患者带来福音。