解析疼痛传导新通路：VPLCaMKIIα-S1HLCaMKIIα-ACCCaMKIIα回路在中风后中枢性疼痛中的关键作用

为探明中枢性中风后疼痛（CPSP）机制，研究人员利用小鼠模型，结合病毒示踪、光 / 化学遗传学及钙成像等技术，发现 VPLCaMKIIα-S1HLCaMKIIα-ACCCaMKIIα回路异常激活可诱发痛行为，抑制该回路能缓解疼痛，为 CPSP 治疗提供新靶点。

　　中风后中枢性疼痛（CPSP）如同隐藏在神经系统中的 “幽灵”，折磨着众多患者。这种由中枢敏化驱动的慢性神经病理性疼痛，常导致患者生活质量严重下降，然而其背后的神经机制却一直迷雾重重。尤其是丘脑损伤在 CPSP 中的核心作用虽已被察觉，但涉及的具体神经回路，如腹后外侧丘脑核（VPL）、后肢初级体感皮层（S1HL）和前扣带皮层（ACC）之间的相互作用，始终缺乏清晰的图谱。在这样的背景下，揭示这些脑区如何协同调控疼痛感知，成为破解 CPSP 发病机制的关键钥匙，也为寻找有效的治疗策略带来希望。

为了揭开这层神秘的面纱，郑州大学的研究人员开展了一系列深入研究。他们以小鼠为研究对象，通过颅内注射 IV 型胶原酶建立 CPSP 模型，综合运用病毒示踪、光遗传学、化学遗传学、钙成像及行为学检测等技术手段，对相关神经回路进行了全方位的探索。这项研究的成果发表在《Brain Research Bulletin》上，为 CPSP 的研究翻开了新的篇章。

研究中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是病毒示踪技术，通过注射逆行示踪病毒、顺行跨突触病毒等，追踪神经元之间的投射关系；二是光遗传学技术，利用光敏感通道蛋白（如 ChR2）激活特定神经元，观察其对疼痛行为的影响；三是化学遗传学技术，借助 Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs（DREADD）系统，通过注射氯氮平 - N - 氧化物（CNO）来激活或抑制表达相应受体的神经元；四是钙成像技术，利用 GCaMP6s 荧光蛋白监测神经元内钙信号变化，反映神经元活性；五是多种行为学检测方法，包括 von Frey 测试（检测机械痛敏）、冷板实验（检测冷痛敏）、热痛敏测试等，评估小鼠的疼痛行为。

2.1 CPSP 模型小鼠 ACC 中兴奋性神经元活动增强

通过向雄性小鼠右侧 VPL / 腹后内侧丘脑核（VPM）注射 IV 型胶原酶诱导脑出血，成功建立 CPSP 模型。行为学检测显示，模型小鼠从注射后第 7 天开始，对侧后爪对 0.07g 和 0.4g von Frey 丝的爪 withdrawal 频率（PWF）显著增加，冷板实验中爪 withdrawal 潜伏期（PWL）缩短，表现出机械性异常疼痛和冷痛敏，而热痛敏无明显变化。免疫荧光分析和钙成像结果表明，模型小鼠同侧 ACC 中 cFos 阳性细胞数和 CaMKIIα 阳性神经元的钙活性显著升高，提示 ACC^CaMKIIα神经元在 CPSP 中被异常激活。

2.2 ACC^CaMKIIα的激活促进 CPSP

在野生型小鼠右侧 ACC 注射化学遗传学病毒，通过 CNO 调控 ACC^CaMKIIα的活性。结果发现，抑制 ACC^CaMKIIα可使 CPSP 模型小鼠对侧后爪的 PWF 降低至对照组水平，而激活 ACC^CaMKIIα则会诱导机械性异常疼痛，表明 ACC^CaMKIIα的激活与 CPSP 的发生发展密切相关，其激活可诱发痛行为，抑制则能缓解疼痛。

2.3 S1HL^CaMKIIα投射至 ACC 并参与 CPSP

通过逆行示踪病毒和跨突触病毒示踪，证实 S1HL^CaMKIIα向同侧 ACC 投射。免疫荧光显示，CPSP 模型小鼠同侧 S1HL 中 cFos⁺/CaMKIIα⁺细胞数显著增多，表明 S1HL^CaMKIIα在 CPSP 中被激活。化学遗传学实验表明，抑制 S1HL^CaMKIIα可减轻 CPSP 模型小鼠的机械性异常疼痛，激活则诱导痛行为，说明 S1HL^CaMKIIα的激活是 CPSP 发生的重要环节，且其通过投射至 ACC 参与疼痛调控。

2.4 S1HL^CaMKIIα-ACC^CaMKIIα回路参与疼痛

通过光遗传学和化学遗传学激活 S1HL^CaMKIIα-ACC^CaMKIIα回路，发现可显著增加小鼠的 PWF，诱导机械性异常疼痛。该结果在雌性小鼠中也得到验证，表明该回路的作用具有性别普遍性。这直接证明了 S1HL^CaMKIIα-ACC^CaMKIIα回路在疼痛感知中的关键作用，其激活是导致机械性异常疼痛的重要原因。

2.5 VPL^CaMKIIα-S1HL^CaMKIIα回路参与 CPSP

逆行示踪和跨突触示踪显示，VPL^CaMKIIα向 S1HL 投射。钙成像表明，CPSP 模型小鼠 VPL^CaMKIIα的钙活性升高，提示其被激活。光遗传学激活 VPL^CaMKIIα-S1HL^CaMKIIα回路可诱导对侧后爪的机械性异常疼痛，证实该回路在 CPSP 中的重要作用，是疼痛信号从丘脑向皮层传递的关键环节。

2.6 VPL^CaMKIIα-S1HL^CaMKIIα回路投射至 ACC^CaMKIIα并调节 ACC 神经元活动

通过多病毒示踪实验，证实存在 VPL^CaMKIIα-S1HL^CaMKIIα-ACC^CaMKIIα回路，且 VPL^CaMKIIα-S1HL^CaMKIIα的激活可增加 ACC 神经元的放电频率。进一步研究发现，抑制 ACC 中的 N - 甲基 - D - 天冬氨酸（NMDA）受体可阻断该回路激活诱导的痛行为，表明 ACC 中的谷氨酸能传递在该回路的疼痛调控中起关键作用。

综合各项研究结果，该团队明确证实了小鼠脑中存在 VPL^CaMKIIα-S1HL^CaMKIIα-ACC^CaMKIIα神经回路，且该回路在 CPSP 中发生异常激活。VPL^CaMKIIα的激活通过投射至 S1HL^CaMKIIα，进而激活 ACC^CaMKIIα，最终导致疼痛感知的异常增强。抑制该回路中的任何一个环节，均可减轻 CPSP 模型小鼠的疼痛行为。

这项研究的意义重大且深远。在机制层面，它首次清晰描绘了 VPL-S1HL-ACC 回路在 CPSP 中的完整传导路径，揭示了中枢敏化背后的神经回路机制，填补了 CPSP 发病机制研究的空白。在临床应用方面，该回路的发现为 CPSP 的治疗提供了全新的靶点，未来有望通过调控该回路中的关键节点（如抑制 VPL^CaMKIIα的过度激活、阻断 S1HL^CaMKIIα-ACC^CaMKIIα的异常投射等），开发出更具针对性的治疗策略，为饱受 CPSP 折磨的患者带来福音。此外，研究中采用的多技术联合的研究方法，也为神经科学领域中复杂神经回路的研究提供了典范，具有重要的方法论启示意义。