8月5日,江蘇省麻醉學重點實驗室/江蘇省麻醉與鎮痛應用科技重點實驗室曹君利、安述明教授課題組在Nature Communications(綜合性期刊1區,Top 期刊,自然指數期刊)雜志發表最新研究成果,揭示了伏隔核神經元集群介導慢性疼痛-睡眠障礙共病的神經機制-“A common neuronal ensemble in nucleus accumbens regulates pain-like behaviour and sleep”。該研究由第一臨床醫學院兒科學教研室孫海艷博士和麻醉學重點實驗室碩士生李峙林為共同第一作者,麻醉學重點實驗室曹君利教授和安述明教授為共同通訊作者。碩士研究生邱幀童、申宇,胡蘇皖、郭慶臣博士,丁海雷教授也作出了重要貢獻。
臨床研究發現,高達88% 的慢性疼痛患者患有睡眠障礙,而至少有50% 的睡眠障礙患者同時經受慢性疼痛的折磨。為什么慢性疼痛會引起失眠,而睡眠減少又會加劇慢性疼痛?二者是怎樣相互影響并形成惡性循環?長期以來人們對慢性疼痛-睡眠障礙共病的發病機理知之甚少,臨床上也沒有有效治療這一共病的藥物及方法。因此,研究慢性疼痛-睡眠障礙共病的神經機制具有重要的臨床價值和科學意義。
該研究利用c-fos和Tet-off系統標記慢性疼痛激活的一群伏隔核神經元。在慢性疼痛模型小鼠給予閾下機械刺激或在其覺醒時,光電極記錄發現伏隔核集群神經元異常興奮(放電頻率顯著增加)。光遺傳學興奮這群神經元不僅加劇小鼠的疼痛反應還減少小鼠的非快動眼睡眠。而失活這群神經元會產生相反效應。原位雜交結果顯示,這群伏隔核神經元主要由多巴胺1型受體神經元組成。順行和逆行病毒示蹤結果顯示,這些神經元集群分別投射至視前區(調控睡眠的關鍵腦區)和腹側被蓋區(調控疼痛的腦區)。進一步研究發現,光遺傳學失活接收伏隔核集群神經元投射的視前區神經元,小鼠的非快動眼睡眠減少但不影響其疼痛反應;而光遺傳學抑制接收伏隔核集群投射的中腦腹側被蓋區神經元,小鼠的疼痛反應加劇,但是不影響其睡眠。這些結果表明伏隔核中存在一個同時編碼傷害性感受和調控睡眠/覺醒行為的神經元集群,這群神經元通過視前區及中腦腹側被蓋區這兩條不同的通路分別調控睡眠和疼痛。
該研究不僅揭示了慢性疼痛-睡眠障礙共病的發病機理,也為慢性疼痛-睡眠障礙的臨床治療策略提供了新的思路。
研究結論模式圖:伏隔核神經元集群分別投射至視前區(調控睡眠的關鍵腦區)和腹側被蓋區(調控疼痛)。在生理狀態下,伏隔核神經元集群放電正常,維持正常的睡眠/覺醒行為及痛覺感應。而在慢性疼痛或失眠病理狀態下,這群神經元異常興奮,過度抑制視前區睡眠神經元和腹側被蓋區鎮痛神經元,從而導致慢性疼痛和失眠共病,且形成惡性循環。
該研究得到國家自然科學基金、科技部科技創新2030——“腦科學與類腦研究”重大項目、江蘇省特聘教授基金、江蘇省雙創博士基金、徐州醫科大學以及附屬醫院優秀人才科研啟動基金、青年科技創新團隊等項目大力支持。(作者: 文/圖 安述明)