島葉吻側無顆粒細胞層大麻素受體1抑制神經(jīng)病理性痛小鼠機械性觸誘發(fā)痛行為及其機制.pdf

1、島葉是疼痛皮層網(wǎng)絡的重要組成部分之一，島葉不僅參與正常生理狀態(tài)下生理性疼痛的調(diào)控，與熱痛，急性痛的形成有關，也參與慢性痛痛感覺的調(diào)控。疼痛是痛感覺，情緒和認知交織在一起的復雜感覺，島葉還參與疼痛情緒和認知方面的調(diào)節(jié)。大量研究報道島葉參與疼痛調(diào)節(jié)的機制，在神經(jīng)病理性痛形成中，島葉NMDA和AMPA受體介導的興奮性突觸傳遞效率增強和突觸長時程可塑性消失，另外島葉GABA受體也參與生理性痛和纖維肌痛的調(diào)節(jié)。這提示島葉中興奮性和抑制性神經(jīng)元在慢

2、性痛的產(chǎn)生和維持中可能同時發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。與主要參與痛感覺調(diào)節(jié)的島葉后部不同，島葉吻側無顆粒細胞層（rostral agranular insular cortex,RAIC）被證實參與痛感覺，痛相關情緒，以及痛認知方面的調(diào)節(jié)，另外，RAIC還承擔島葉的多種重要生理功能。內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)被證實參與生理性痛，炎性痛和神經(jīng)病理性痛痛覺的調(diào)節(jié)，而且大麻素受體1（CB1R）廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)并介導內(nèi)源性大麻素（Endocannabinoids

3、，ECs）對疼痛的調(diào)節(jié)，激活機體內(nèi)源性抑制疼痛因素是慢性痛治療的重要途徑之一。RAIC錐體神經(jīng)元CB1R是否參與神經(jīng)病理性痛感覺的調(diào)節(jié)？有文獻報道在正常的小鼠鞘內(nèi)注射CB1R的拮抗劑能抑制mGluR5的激動劑DHPG產(chǎn)生的對應激-鎮(zhèn)痛的增強作用，進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)mGluR5促進脊髓水平ECs的合成并經(jīng)突觸前 CB1R介導對脊髓傷害性傳遞產(chǎn)生逆行性抑制。ECs經(jīng)過 CB1R以短時程可塑性變化對多種神經(jīng)遞質(zhì)的釋放產(chǎn)生負性調(diào)節(jié)。其中去極化

4、誘導導致突觸后神經(jīng)元的鈣離子濃度上升，并介導 ECs的釋放，作為逆行信使作用于突觸前膜上CB1R，通過突觸前機制抑制突觸前遞質(zhì)釋放，對興奮性神經(jīng)元遞質(zhì)釋放產(chǎn)生的抑制作用被稱為DSE（depolarization-induced suppression ofexcitation）現(xiàn)象，而對抑制性神經(jīng)元遞質(zhì)釋放產(chǎn)生的抑制作用被稱為DSI（depolarization-induced suppression ofinhibition）現(xiàn)象。那

5、么在慢性痛條件下RAIC內(nèi)部 CB1R介導ECs產(chǎn)生的DSI和DSE是否發(fā)生變化？CB1R介導的DSI和DSE的變化可能與ECs水平和CB1R的活性有關。在神經(jīng)病理性痛條件下，丘腦CB1R水平上調(diào)，推測CB1R的表達上調(diào)可能增強內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)在慢性痛情況下的鎮(zhèn)痛作用，說明 CB1R參與疼痛的調(diào)節(jié)。最新研究報道減少突觸軸突蛋白（Neurexin-1β，Nrx-1β）可提高CB1R介導的大麻素系統(tǒng)活性和增強突觸后ECs的合成。那么在慢性痛

6、條件下RAIC內(nèi)部CB1R參與的神經(jīng)元興奮—抑制平衡調(diào)節(jié)是否受Nrx-1β的影響？ECs通過CB1R對興奮性和抑制性神經(jīng)元同時進行調(diào)節(jié)，如何影響RAIC腦區(qū)的傳出？另外，DSI和DSE具有彌散性，突觸后的ECs被釋放到突觸間隙作用到突觸前CB1R形成DSI和DSE現(xiàn)象的同時，可能擴散到周圍的突觸形成DSI和DSE現(xiàn)象。從較大的范圍講激活CB1R能協(xié)調(diào)中樞較大范圍的神經(jīng)元同步化，影響神經(jīng)網(wǎng)絡的興奮性。在生理條件下神經(jīng)系統(tǒng)的興奮—抑制平衡維

7、持在一個適當?shù)姆€(wěn)態(tài)，并參與認知和行為神經(jīng)網(wǎng)絡的功能。在正常大鼠RAIC內(nèi)部改變GABA水平，能顯著影響正常大鼠的生理性痛感覺。在神經(jīng)病理性痛條件下，RAIC內(nèi)部興奮-抑制平衡是否發(fā)生變化?研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性大麻素通過作用CB1R對神經(jīng)元興奮—抑制平衡產(chǎn)生影響，并導致平衡向興奮的方向發(fā)展。激活RAIC CB1R可能導致傳出的興奮性信息增強，而之前文獻報道CB1R的激動劑具有抑制神經(jīng)病理性痛的作用。神經(jīng)解剖學發(fā)現(xiàn)RAIC通過與前扣帶回（ACC）

8、，對側RAIC，丘腦等皮層形成的皮層-皮層聯(lián)系和與疼痛下行抑制相關核團例如導水管周圍灰質(zhì)（periaqueductal gray，PAG），延髓頭端腹內(nèi)側區(qū)（rostral ventromedial medulla，RVM）等形成聯(lián)系參與對痛感覺的調(diào)節(jié)。那么RAIC錐體神經(jīng)元CB1R對神經(jīng)病理性痛痛感覺的調(diào)節(jié)與下行抑制通路有無關系？
　　產(chǎn)生的對應激-鎮(zhèn)痛的增強作用，進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)mGluR5促進脊髓水平ECs的合成并經(jīng)突觸

9、前CB1R介導對脊髓傷害性傳遞產(chǎn)生逆行性抑制。ECs經(jīng)過CB1R以短時程可塑性變化對多種神經(jīng)遞質(zhì)的釋放產(chǎn)生負性調(diào)節(jié)。其中去極化誘導導致突觸后神經(jīng)元的鈣離子濃度上升，并介導ECs的釋放，作為逆行信使作用于突觸前膜上CB1R，通過突觸前機制抑制突觸前遞質(zhì)釋放，對興奮性神經(jīng)元遞質(zhì)釋放產(chǎn)生的抑制作用被稱為DSE（depolarization-induced suppression ofexcitation）現(xiàn)象，而對抑制性神經(jīng)元遞質(zhì)釋放產(chǎn)生的抑

10、制作用被稱為DSI（depolarization-induced suppression of inhibition）現(xiàn)象。那么在慢性痛條件下RAIC內(nèi)部CB1R介導ECs產(chǎn)生的DSI和DSE是否發(fā)生變化？CB1R介導的DSI和DSE的變化可能與ECs水平和CB1R的活性有關。在神經(jīng)病理性痛條件下，丘腦CB1R水平上調(diào)，推測CB1R的表達上調(diào)可能增強內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)在慢性痛情況下的鎮(zhèn)痛作用，說明CB1R參與疼痛的調(diào)節(jié)。最新研究報道減少突

11、觸軸突蛋白（Neurexin-1β，Nrx-1β）可提高CB1R介導的大麻素系統(tǒng)活性和增強突觸后ECs的合成。那么在慢性痛條件下RAIC內(nèi)部CB1R參與的神經(jīng)元興奮—抑制平衡調(diào)節(jié)是否受Nrx-1β的影響？ECs通過CB1R對興奮性和抑制性神經(jīng)元同時進行調(diào)節(jié)，如何影響RAIC腦區(qū)的傳出？另外，DSI和DSE具有彌散性，突觸后的ECs被釋放到突觸間隙作用到突觸前CB1R形成DSI和DSE現(xiàn)象的同時，可能擴散到周圍的突觸形成DSI和DSE現(xiàn)象

12、。從較大的范圍講激活CB1R能協(xié)調(diào)中樞較大范圍的神經(jīng)元同步化，影響神經(jīng)網(wǎng)絡的興奮性。在生理條件下神經(jīng)系統(tǒng)的興奮—抑制平衡維持在一個適當?shù)姆€(wěn)態(tài)，并參與認知和行為神經(jīng)網(wǎng)絡的功能。在正常大鼠RAIC內(nèi)部改變GABA水平，能顯著影響正常大鼠的生理性痛感覺。在神經(jīng)病理性痛條件下，RAIC內(nèi)部興奮-抑制平衡是否發(fā)生變化?研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性大麻素通過作用CB1R對神經(jīng)元興奮—抑制平衡產(chǎn)生影響，并導致平衡向興奮的方向發(fā)展。激活RAIC CB1R可能導致傳出

13、的興奮性信息增強，而之前文獻報道CB1R的激動劑具有抑制神經(jīng)病理性痛的作用。神經(jīng)解剖學發(fā)現(xiàn)RAIC通過與前扣帶回（ACC），對側RAIC，丘腦等皮層形成的皮層-皮層聯(lián)系和與疼痛下行抑制相關核團例如導水管周圍灰質(zhì)（periaqueductal gray，PAG），延髓頭端腹內(nèi)側區(qū)（rostral ventromedial medulla，RVM）等形成聯(lián)系參與對痛感覺的調(diào)節(jié)。那么RAIC錐體神經(jīng)元CB1R對神經(jīng)病理性痛痛感覺的調(diào)節(jié)與下行抑

14、制通路有無關系？
　　因此，在腓總神經(jīng)結扎（ligation of the commonperoneal nerve，CPN）小鼠模型上，我們研究RAIC CB1R對神經(jīng)病理性痛行為的影響和與疼痛下行抑制通路的關系，RAIC CB1R介導的短時程突觸可塑性的變化，以及RAIC Nrx-1β的表達變化。探討在神經(jīng)病理性痛條件下，RAIC內(nèi)部 CB1R對神經(jīng)病理性痛行為的影響和作用機制，為進一步明確CB1R在RAIC參與慢性痛的調(diào)節(jié)提

15、供實驗依據(jù)。
　　主要結果
　　1.雙側RAIC注射CB1R的激動劑ACEA明顯提高CPN小鼠雙側后肢的機械縮足閾值，顯著降低0.008 gVonFrey filament刺激產(chǎn)生的陽性反應率，并且ACEA對機械縮足閾值和陽性反應率的作用能被CB1R的拮抗劑AM251完全反轉；
　　2.CPN小鼠RAIC Layer II/III的錐體神經(jīng)元CB1R介導內(nèi)源性大麻素產(chǎn)生的DSE和DSI（去極化1s）幅度均明顯降低；La

16、yerV錐體神經(jīng)元CB1R介導內(nèi)源性大麻素產(chǎn)生的DSE幅度沒有發(fā)生顯著性變化，而DSI的幅度明顯增大，并且Layer V錐體神經(jīng)元DSI的幅度大小不依賴于去極化時間長短（去極化1s，5s，10s）；
　　3.CPN小鼠RAIC腦區(qū)Nrx-1β的mRNA和蛋白量表達無明顯變化；
　　4.CPN小鼠RAICLayer II/III和Layer V錐體神經(jīng)元的E/I ratio明顯增大；
　　5.脊髓背外側束（DLF）損傷后

17、，正常小鼠的運動功能和機械縮足閾值沒有明顯改變，但是正常小鼠的0.008 g VonFrey filament刺激產(chǎn)生的陽性反應率明顯增大；DLF損傷不影響CPN小鼠機械觸誘發(fā)痛的建立，DLF損傷反轉RAIC雙側注射CB1R激動劑ACEA產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛作用。
　　主要結論：
　　1.激活RAICCB1R可以抑制神經(jīng)病理性痛小鼠機械性觸誘發(fā)痛行為，這種抑制作用可能通過疼痛下行抑制通路（dorsolateral funiculus,

18、DLF）介導；
　　2.在神經(jīng)病理性痛條件下，RAIC Layer II/III錐體神經(jīng)元CB1R介導內(nèi)源性大麻素產(chǎn)生的對興奮性神經(jīng)元和抑制性神經(jīng)元的短時程的遞質(zhì)釋放的抑制作用均減小，Layer V錐體神經(jīng)元CB1R介導內(nèi)源性大麻素產(chǎn)生的抑制抑制性神經(jīng)元遞質(zhì)釋放的作用增強；
　　3.在神經(jīng)病理性痛條件下，RAIC腦區(qū)的Nrx-1β可能不影響CB1R對神經(jīng)病理性痛的調(diào)節(jié)；
　　4.在神經(jīng)病理性痛條件下，RAIC Laye