神经损伤引起蓝斑核激活影响疼痛行为

近期，西班牙Puerta del Mar大学医院生物医学研究所的研究人员在Anesthesiology在线发表论文《Nerve Injury Triggers Time-dependent Activation of the Locus Coeruleus, Influencing Spontaneous Pain-like Behavior in Rats》，该研究指出在短期内（2天），慢性缩窄性损伤（CCI）后激活蓝斑（LC）可通过向脊髓（SC）投射，减弱大鼠自发性疼痛样行为，同时通过向喙状前扣带回皮层（rACC）投射会增加大鼠自发性疼痛样行为。从长期来看（30天），在该模型中只有LC向rACC的投射有助于调节疼痛样行为。

神经元活动和去甲肾上腺素能区蓝斑核团（LC）投射的动态变化被认为是急性疼痛向慢性疼痛转变的过程。因此，作者结合神经病理性疼痛大鼠的自发性疼痛样行为，探讨了LC及其投射部位（SC、rACC）的细胞cFos活性变化从而为急性疼痛到慢性疼痛转变提供新思路。

1.神经病变后LC短期和长期的cFos 表达变化

在神经损伤（CCI-Short Time 和 CCI-Long Time）后的两个不同时间点，有或无有害刺激时，通过量化这些神经元中的cFos，从而探讨了LC神经元的活性。在短期内（CCI-ST），naive大鼠受到有害后爪刺激后，LC 双侧cFos表达显著增加。在未受刺激的Sham-ST大鼠中仅有少量 cFos表达，但 LC ipsi（手术同侧） 中的 cFos 表达明显强于 LC contra（手术对侧）。未受刺激的神经损伤大鼠（CCI-ST）的 cFos 侧向表达谱与Sham-ST动物相似，但明显更强。后爪刺激后会显著增强 LC 双侧的 cFos 表达。因此，与LC contra相比，LC ipsi cFos表达更强。 

长期神经病变后，对Sham-LT和CCI-LT大鼠的cFos表达进行了量化。Sham-LT的弱表达与naive大鼠相似，但在受到有害刺激后，LC两侧的弱表达增加。而相对于Sham-LT大鼠，CCI-LT 大鼠 LC 中的 cFos 表达也有类似的双侧增加。然而，对这些 CCI-LT 大鼠增加有害刺激并没有产生任何变化。此外，雌性大鼠与雄性大鼠具有类似表现。 

图1：雄性大鼠神经病变后蓝斑（LC）的激活随时间变化。

2.神经病变后短期和长期投射到SC或rACC的LC神经元的cFos表达

为了研究投射到SC的LC神经元，在SC的同侧浅背角注射逆行荧光FG示踪剂。发现LC ipsi和LC contra中沿喙尾轴有相似数量的神经元被标记（约50%），证实了LC向SC的双侧投射。在短期内未刺激的Sham-ST大鼠LC ipsi或 LC contra 中均未发现cFos/FG阳性神经元。在 CCI-ST大鼠中，与LC contra 或无刺激Sham-ST 大鼠相比，无刺激CCI-ST大鼠LC ipsi中cFos表达增加。施加有害刺激后，相对于无刺激LC ipsi和有刺激LC contra大鼠，CCI-ST大鼠 LC ipsi中cFos表达增加。然而，在Sham-LT或CCI-LT大鼠中，无论何种刺激，均未检测到c-Fos/FG标记的LC ipsi/contra神经元。

图2：雄性大鼠神经病变后蓝斑（LC）→脊髓（SC）通路的激活随时间变化。

研究发现rACC双侧注射FG标记了LC双侧约50%的神经元。在短期时，在无刺激Sham-ST大鼠中几乎没有cFos/FG标记，但在受到有害刺激后，LC ipsi和LC contra中的cFos/FG标记显著增加，且LC ipsi中cFos表达比 LC contra更强。值得注意的是，CCI-ST LC ipsi中的cFos/FG+神经元相对于cFos+ 经元总数明显多于LC contra中的cFos/FG+神经元。在长期刺激中，在无刺激Sham-LT 大鼠中未发现双重标记，但在刺激后出现了大量双重标记细胞。在无刺激CCI-LT大鼠中，发现LC双侧cFos/FG+神经元的数量与cFos +神经元总数相似，这种模式不会因有害刺激而改变。

图3：雄性大鼠神经病变后蓝斑（LC）→前额叶皮层（rACC）通路的激活随时间变化。

3．对自发疼痛样行为中去甲肾上腺素能LC神经元的化学调节作用

为了评估cFos的表达是否与自发性疼痛样行为相关，作者对LC ipsi/contra 活性的化学遗传学操作效果进行了评估。阻断LC ipsi显著增加了CCI-ST大鼠的抬脚次数，但在 CCI-LT 动物中却没有明显的效果。激活LC ipsi显著减少了CCI-LT大鼠后爪抽搐次数，而激活LC contra神经元并未显著改变 CCI-LT 诱导的自发性疼痛样行为。因此LC去甲肾上腺素能神经元可能对疼痛自发行为影响具有双侧不同作用性质。 

图4：化学遗传学抑制和激活神经损伤后不同时间点的同侧和对侧蓝斑（LC）对自发痛觉行为的影响。

4.去甲肾上腺素能 LC→SC 通路的化学调控对自发疼痛样行为的影响

作者利用化学遗传学方法探讨了投射至SC的去甲肾上腺素能LC通路如何影响自发性疼痛相关表型。与全面阻断LC后情况一致，去甲肾上腺素能LC ipsi→SC通路抑制增加了CCI-ST大鼠后爪抽搐次数，但在随后的时间里没有增加。然而，抑制LC contra→SC通路对这种行为没有产生显著变化。与激活LC ipsi一样，激活LC ipsi→SC通路抑制了CCI-ST和CCI-LT大鼠的疼痛相关行为。有趣的是，激活投射到SC的LC contra神经元也会减少CCI-LT大鼠后爪抽搐次数。随后作者探索了是否是通过α2-肾上腺素受体来实现以上效用，发现鞘内注射α2-肾上腺素受体激动剂氯尼替，也可对CCI-LT 大鼠产生了明显的镇痛效果。因此激活去甲肾上腺素能 LC→SC通路可缓解大鼠自发性疼痛样行为。  

图5：化学遗传学抑制和激活神经损伤后不同时间点的同侧和对侧蓝斑（LC）→脊髓（SC）通路对自发痛觉行为的影响。

5. 去甲肾上腺素能LC→rACC通路的化学调控对自发疼痛样行为和rACC药理研究的影响

由于LC的主要上升靶点之一是rACC，作者使用化学遗传学方法探讨了这些投射点在自发痛样行为中的作用。相对于CCI-Sal大鼠，化学阻断LC ipsi→rACC 而非LC contra→rACC通路可显著减少CCI-ST大鼠的爪退缩次数。此外，考虑到LC两侧cFos/FG表达的增加是相似的，相对于CCI-Sal大鼠，双侧化学遗传学抑制该途径可显著减少CCI-LT大鼠的爪退缩次数。因此激活去甲肾上腺素能LC→rACC通路可加重大鼠自发性疼痛样行为。    

图6：化学遗传学抑制蓝斑（LC）→前额叶皮层（rACC）通路对神经损伤后自发痛觉行为随时间变化的影响。

在短期神经病变中，LC ipsi的基础cFos激活非常活跃，无论是整体激活还是其向SC和rACC的投射激活。阻断LC ipsi或阻断其向SC的投射会增强自发性疼痛样行为，而阻断其向rACC投射则会减少自发性疼痛样行为。在长期神经病变中，可在LC中观察到全局性的强基础cFos表达，尤其是在投射到rACC的神经元中，但在投射到SC的LC神经元中未发现任何cFos表达。阻断LC→rACC通路可减少自发性疼痛样行为，而阻断LC的全局或其向SC的投射则没有效果。因此，在神经病变的早期和晚期，阻断LC的全局或其向SC的投射会产生相似的结果，而阻断rACC则会产生相反的作用。

原文链接

Irene Suárez-Pereira, Carolina López-Martín, Carmen Camarena-Delgado, Meritxell Llorca-Torralba, Francisco González-Saiz, Rocío Ruiz, Martiniano Santiago, Esther Berrocoso; Nerve Injury Triggers Time-dependent Activation of the Locus Coeruleus, Influencing Spontaneous Pain-like Behavior in Rats. Anesthesiology 2024; 141:131–150 doi: https://doi.org/10.1097/ALN.0000000000005006

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