Cell Reports ‖ 維真AAV在慢性疼痛中的應(yīng)用
1. 研究背景
疼痛是一種常見(jiàn)的臨床癥狀，根據(jù)疼痛持續(xù)的時(shí)間和性質(zhì)，可分為急性疼痛和慢性疼痛。急性疼痛是一種機(jī)體提示組織損傷的警示信號(hào)，而慢性疼痛卻是一種病理的，涉及到外周和中樞系統(tǒng)可塑性改變的過(guò)程，它包含了多個(gè)行為維度的改變，如自發(fā)性疼痛、溫度和機(jī)械刺激導(dǎo)致的誘發(fā)痛敏、負(fù)性情緒和認(rèn)知功能障礙等多種行為異常。流行病學(xué)調(diào)查顯示，慢性疼痛的發(fā)病率高達(dá)19%，嚴(yán)重影響患者工作能力和生活質(zhì)量。
自發(fā)性疼痛是慢性痛患者的重要主訴，然而，由于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物無(wú)法直接地表達(dá)疼痛水平，使得動(dòng)物模型上的疼痛機(jī)制研究多集中于誘發(fā)痛，而非臨床意義更大的自發(fā)痛。這也是諸多在動(dòng)物模型上效果顯著的新型鎮(zhèn)痛藥屢屢在臨床試驗(yàn)中失敗的重要原因之一。腦功能成像研究初步提示，經(jīng)典的“痛矩陣”腦區(qū)主要與誘發(fā)痛相關(guān)，而自發(fā)痛更多伴隨邊緣系統(tǒng)腦區(qū)功能變化，這提示二者機(jī)制可能有所不同。本研究旨在研究自發(fā)性疼痛的中樞神經(jīng)機(jī)制。
本研究成果于2019年11月發(fā)表在《Cell Reports》上（IF: 7.815）。
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2. 研究思路
首先，研究者采用行為學(xué)的方法檢測(cè)了慢性炎癥痛大鼠在整個(gè)炎癥痛病程中的多個(gè)維度的行為特征；其次，通過(guò)在體電生理記錄的方法，記錄了腹側(cè)海馬CA1（ventral CA1，vCA1）和前額葉的邊緣下皮層亞區(qū)（infralimbic cortex，IL）在整個(gè)炎癥痛病程中的電生理功能特性；最后，利用光/化學(xué)遺傳/腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Brain-derived neurotrophic factor，BDNF）過(guò)量表達(dá)的手段，特異性激活該通路的投射，增強(qiáng)其功能連接性，觀察腹側(cè)海馬到前額葉邊緣下皮層通路對(duì)自發(fā)痛行為的影響。
3. Vigene病毒產(chǎn)品及使用
4. 研究結(jié)果（部分）
4.1 自發(fā)性疼痛降低vCA1?IL通路的功能連接性
研究人員通過(guò)自由活動(dòng)大鼠在體電生理記錄技術(shù)，長(zhǎng)期檢測(cè)vCA1?IL通路在整個(gè)炎癥痛病程中的功能特征，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)腦區(qū)的電生理變化（包括功能連接度的降低、神經(jīng)元放電率的下降、傷害性刺激反應(yīng)時(shí)受到海馬鎖相的前額葉神經(jīng)元比例下降等）僅在大鼠自發(fā)疼痛持續(xù)的時(shí)間段內(nèi)（9天內(nèi)）顯著。
圖1.自發(fā)痛存在期間，vCA1-IL通路功能連接性下降
4.2 激活vCA1-IL通路可減輕自發(fā)性疼痛，加速炎癥性疼痛的全面恢復(fù)
研究人員采用光/化學(xué)遺傳學(xué)的技術(shù)特異性的激活該通路的投射，發(fā)現(xiàn)炎癥痛大鼠的自發(fā)疼痛行為有了顯著的減輕。并且，通過(guò)持續(xù)激活該通路，可以縮短整個(gè)炎癥疼痛病程，加速誘發(fā)痛敏的恢復(fù)，避免疼痛慢性化后期負(fù)性情緒的出現(xiàn)。這為vCA1-IL通路通過(guò)對(duì)自發(fā)痛的調(diào)節(jié)，參與到疼痛慢性化病程提供了直接證據(jù)。
圖2.化學(xué)遺傳激活vCA1-IL通路緩解炎癥導(dǎo)致的自發(fā)痛、誘發(fā)痛及焦慮樣情緒
4.3 BDNF的缺乏是導(dǎo)致vCA1-IL通路功能紊亂的分子機(jī)制之一
炎性疼痛可以引起B(yǎng)DNF在兩個(gè)腦區(qū)的表達(dá)含量的降低，研究人員利用維真腺相關(guān)病毒，將AAV2-retro-hSyn-Cre-GFP注射到IL中，AAV2-CAG-DIO-BDNF-mCherry-3*flag注射到vCA1中，注射6周后，發(fā)現(xiàn)特異性地上調(diào)腹側(cè)海馬-邊緣下皮層投射的BDNF的表達(dá)，可以有效地逆轉(zhuǎn)vCA1-IL通路的電生理功能的異常，并且減輕了大鼠的自發(fā)疼痛，進(jìn)而加速了整個(gè)慢性炎癥的恢復(fù)過(guò)程。
圖3.過(guò)表達(dá)BDNF增強(qiáng)了vCA1-IL通路功能的連接性
文章小結(jié)
本文通過(guò)對(duì)慢性炎癥痛大鼠的整個(gè)病程的行為和功能變化的觀察，揭示了腹側(cè)海馬—邊緣下皮層通路通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥自發(fā)痛參與到疼痛的持續(xù)過(guò)程。本項(xiàng)研究揭示了這一臨床現(xiàn)象的生物學(xué)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)與自發(fā)痛特異性相關(guān)的神經(jīng)通路，并為慢性疼痛的基礎(chǔ)研究與臨床治療開(kāi)辟了新思路。
