脊髓Lamb1参与ACC-SDH通路调控负性情绪易化神经病理性疼痛的机制

摘要

目的：神经病理性疼痛常伴焦虑、抑郁情绪，形成疼痛-负性情绪共病状态，其具体机制目前仍未阐明。本研究旨在探讨前扣带回皮质(anterior cingulate cortex,ACC)-脊髓背角(spinal dorsal horn,SDH)下行通路在负性情绪易化神经病理性疼痛中的调控机制，筛选并验证其在脊髓水平发挥作用的关键分子。方法：采用雄性Sprague-Dawley大鼠构建慢性不可预见性轻度应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)联合慢性缩窄性损伤(chronic constriction injury,CCI)模型，用以模拟负性情绪易化神经病理性疼痛状态。其中，CUMS持续21 d，每日随机给予2种不同应激刺激；CCI模型通过结扎左侧坐骨神经建立。采用糖水偏好实验(sucrose preference test,SPT)和强迫游泳实验评估抑郁样行为，采用von-Frey法检测机械痛阈值。通过向SDH注射逆行腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)-环化重组酶(cyclization recombination enzyme,Cre)、向ACC区注射CRE依赖型hM4Di病毒，结合氯氮平N-氧化物(clozapine-N-oxide,CNO)连续14 d腹腔注射给药，特异性抑制ACC-SDH投射神经元活性，并进行行为学观察。在CCI术后第7天，取腰膨大脊髓组织进行转录组测序，筛选差异表达基因，结合基因本体论(gene ontology,GO)及通路富集分析明确候选分子的功能特征，并采用蛋白质印迹法(Western blotting,WB)和免疫荧光验证候选分子层粘连蛋白β1亚基(laminin subunit beta-1,Lamb1)的表达变化、分布特征及细胞定位。进一步向SDH注射AAV敲减Lamb1的表达，观察其对ACC-SDH通路抑制后镇痛效应及情绪相关行为的影响。结果：CUMS处理可诱导大鼠出现明显抑郁样行为，并进一步加重CCI所致机械痛敏。抑制ACC-SDH通路后，自CCI术后第3天至第10天，大鼠的机械痛阈值明显升高，并且在CCI术后第7天最为显著(均P<0.05)。RNA测序结果显示，抑制ACC-SDH神经元活性后脊髓中共有126个差异表达基因，其中94个上调、32个下调，主要涉及细胞外基质、突触功能、神经元结构及疼痛相关过程。Lamb1为上调最显著的候选分子。WB结果证实，特异性抑制ACC-SDH投射神经元活性后，脊髓中Lamb1蛋白的表达水平升高，而CUMS+CCI组脊髓Lamb1表达低于CCI+control组(均P<0.05)。免疫荧光染色结果显示，Lamb1在脊髓中广泛分布，主要富集于SDH浅层，并与神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞呈现空间邻近分布。敲减脊髓Lamb1后，可以下调AAV-hM4Di组大鼠的机械痛阈值，并加重CCI大鼠的痛觉过敏。结论：Lamb1在脊髓水平参与ACC-SDH通路调控负性情绪易化神经病理性疼痛的过程。本研究从脑-脊髓下行调控角度揭示了疼痛-负性情绪共病的脊髓分子基础，为干预负性情绪相关神经病理性疼痛提供了新策略。

关键词

前扣带回皮质 / 脊髓背角 / Lamb1 / 负性情绪 / 神经病理性疼痛

基金资助

湖南省自然科学基金(2024JJ5574); 国家自然科学基金(82371238)