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慢性疼痛机制研究获突破！本文利用光遗传学技术，发现初级体感皮层（S1）小胶质细胞激活通过改变细胞形态、释放 ATP、增强神经元 Ca2?信号及 c-Fos 表达，诱发小鼠痛觉过敏及情感痛反应，为解析皮层小胶质细胞在慢性疼痛中的作用提供关键机制线索。
研究背景与目的
初级体感皮层（S1）在疼痛定位与辨别中起关键作用，其神经元过度活跃和连接重组与慢性疼痛相关。尽管已有研究关注 S1 皮层在疼痛处理中的作用，但皮层小胶质细胞对慢性疼痛的贡献尚不清楚。本研究利用光遗传学技术特异性激活 S1 皮层小胶质细胞，探讨其在疼痛敏化行为中的功能及机制。
光遗传学激活皮层小胶质细胞诱导疼痛相关行为
通过构建 CX3CR1?creER/+?:R26?LSL-ReaChR/+?转基因小鼠，实现小胶质细胞中红色激活通道视紫红质（ReaChR）的表达。光刺激（625 nm，20 Hz）后，小鼠表现出探索行为减少（开放场试验中不动时间增加、中央区停留时间减少）、超声 vocalization（USV，25–40 kHz 频率增加）、面部表情痛苦评分（Mouse Grimace Scale, MGS）升高，条件位置厌恶（CPA）实验证实情感痛反应。机械痛敏（von Frey 检测）和动态触诱发痛在对侧后爪持续数天，热痛敏则呈短暂性，且热痛敏存在性别差异（雌性持续时间更长）。
小胶质细胞激活增强神经元活动
光刺激后 2 小时，S1 皮层及前扣带回皮层（ACC）神经元 c-Fos 表达显著增加，而海马、杏仁核等区域无明显变化。活体双光子成像显示，S1 皮层 L2–3 层兴奋性神经元 Ca2?信号强度和持续时间增加，提示神经元活动增强。该效应在刺激后 1 天达峰值，3 天后逐渐减弱，对照组未见类似变化。
小胶质细胞形态改变与 ATP 释放
光刺激未改变 S1 皮层 Iba1?小胶质细胞数量，但通过 Sholl 分析发现其突起复杂性在刺激后 3 小时至 1 天显著增加，表现为突起长度和分支数增多。慢性双光子成像显示，刺激后 S1 皮层浅层（50–120 μm）小胶质细胞 “丢失” 和 “获得” 数量增加，提示细胞位置重排。利用 GRAB hSyn-ATP1.0 传感器检测到刺激后 S1 区域 ATP 释放事件增多，且 ATP 释放与小胶质细胞形态改变均依赖 P2Y12 受体调控。
小胶质细胞蛋白质组学分析
蛋白质组学检测发现，光激活小胶质细胞后 44 种蛋白上调，66 种下调。上调蛋白富集于质膜成分、受体复合物和膜内陷相关通路，包括 STOM、PLRG、TRPV2 等；下调蛋白涉及 mRNA 加工和转录调控。蛋白互作网络分析显示，上调蛋白参与翻译调控和信号转导，而下调蛋白与 DNA 模板转录相关。
讨论与结论
本研究首次通过光遗传学手段在无损伤条件下诱导 “小胶质细胞源性” 疼痛，证实 S1 皮层小胶质细胞激活通过 ATP 释放、形态重排和神经元过度活跃引发痛觉过敏及情感痛。值得注意的是，皮层与脊髓小胶质细胞对光刺激的反应存在差异（前者无细胞增殖），提示不同脑区小胶质细胞功能异质性。研究结果为靶向皮层小胶质细胞治疗慢性疼痛提供了新方向，未来需进一步解析 ATP 释放的细胞来源及性别差异机制。
