岛叶吻侧无颗粒细胞层大麻素受体1抑制神经病理性痛小鼠机械性触诱发痛行为及其机制

发布时间：2019-11-09 09:16

【摘要】：岛叶是疼痛皮层网络的重要组成部分之一,岛叶不仅参与正常生理状态下生理性疼痛的调控,与热痛,急性痛的形成有关,也参与慢性痛痛感觉的调控。疼痛是痛感觉,情绪和认知交织在一起的复杂感觉,岛叶还参与疼痛情绪和认知方面的调节。大量研究报道岛叶参与疼痛调节的机制,在神经病理性痛形成中,岛叶NMDA和AMPA受体介导的兴奋性突触传递效率增强和突触长时程可塑性消失,另外岛叶GABA受体也参与生理性痛和纤维肌痛的调节。这提示岛叶中兴奋性和抑制性神经元在慢性痛的产生和维持中可能同时发挥调节作用。与主要参与痛感觉调节的岛叶后部不同,岛叶吻侧无颗粒细胞层(rostral agranular insular cortex,RAIC)被证实参与痛感觉,痛相关情绪,以及痛认知方面的调节,另外,RAIC还承担岛叶的多种重要生理功能。内源性大麻素系统被证实参与生理性痛,炎性痛和神经病理性痛痛觉的调节,而且大麻素受体1(CB1R)广泛存在于中枢神经系统并介导内源性大麻素(Endocannabinoids,ECs)对疼痛的调节,激活机体内源性抑制疼痛因素是慢性痛治疗的重要途径之一。RAIC锥体神经元CB1R是否参与神经病理性痛感觉的调节?有文献报道在正常的小鼠鞘内注射CB1R的拮抗剂能抑制m Glu R5的激动剂DHPG产生的对应激-镇痛的增强作用,进一步的机制研究发现m Glu R5促进脊髓水平ECs的合成并经突触前CB1R介导对脊髓伤害性传递产生逆行性抑制。ECs经过CB1R以短时程可塑性变化对多种神经递质的释放产生负性调节。其中去极化诱导导致突触后神经元的钙离子浓度上升,并介导ECs的释放,作为逆行信使作用于突触前膜上CB1R,通过突触前机制抑制突触前递质释放,对兴奋性神经元递质释放产生的抑制作用被称为DSE(depolarization-induced suppression ofexcitation)现象,而对抑制性神经元递质释放产生的抑制作用被称为DSI(depolarization-induced suppression of inhibition)现象。那么在慢性痛条件下RAIC内部CB1R介导ECs产生的DSI和DSE是否发生变化?CB1R介导的DSI和DSE的变化可能与ECs水平和CB1R的活性有关。在神经病理性痛条件下,丘脑CB1R水平上调,推测CB1R的表达上调可能增强内源性大麻素系统在慢性痛情况下的镇痛作用,说明CB1R参与疼痛的调节。最新研究报道减少突触轴突蛋白(Neurexin-1β,Nrx-1β)可提高CB1R介导的大麻素系统活性和增强突触后ECs的合成。那么在慢性痛条件下RAIC内部CB1R参与的神经元兴奋—抑制平衡调节是否受Nrx-1β的影响?ECs通过CB1R对兴奋性和抑制性神经元同时进行调节,如何影响RAIC脑区的传出?另外,DSI和DSE具有弥散性,突触后的ECs被释放到突触间隙作用到突触前CB1R形成DSI和DSE现象的同时,可能扩散到周围的突触形成DSI和DSE现象。从较大的范围讲激活CB1R能协调中枢较大范围的神经元同步化,影响神经网络的兴奋性。在生理条件下神经系统的兴奋—抑制平衡维持在一个适当的稳态,并参与认知和行为神经网络的功能。在正常大鼠RAIC内部改变GABA水平,能显著影响正常大鼠的生理性痛感觉。在神经病理性痛条件下,RAIC内部兴奋-抑制平衡是否发生变化?研究发现内源性大麻素通过作用CB1R对神经元兴奋—抑制平衡产生影响,并导致平衡向兴奋的方向发展。激活RAIC CB1R可能导致传出的兴奋性信息增强,而之前文献报道CB1R的激动剂具有抑制神经病理性痛的作用。神经解剖学发现RAIC通过与前扣带回(ACC),对侧RAIC,丘脑等皮层形成的皮层-皮层联系和与疼痛下行抑制相关核团例如导水管周围灰质(periaqueductal gray,PAG),延髓头端腹内侧区(rostral ventromedial medulla,RⅤM)等形成联系参与对痛感觉的调节。那么RAIC锥体神经元CB1R对神经病理性痛痛感觉的调节与下行抑制通路有无关系?因此,在腓总神经结扎(ligation of the commonperoneal nerve,CPN)小鼠模型上,我们研究RAIC CB1R对神经病理性痛行为的影响和与疼痛下行抑制通路的关系,RAIC CB1R介导的短时程突触可塑性的变化,以及RAIC Nrx-1β的表达变化。探讨在神经病理性痛条件下,RAIC内部CB1R对神经病理性痛行为的影响和作用机制,为进一步明确CB1R在RAIC参与慢性痛的调节提供实验依据。主要结果1.双侧RAIC注射CB1R的激动剂ACEA明显提高CPN小鼠双侧后肢的机械~.足阈值,显著降低0.008 g Ⅴon Frey filament刺激产生的阳性反应率,并且ACEA对机械~.足阈值和阳性反应率的作用能被CB1R的拮抗剂AM251完全反转;2.CPN小鼠RAIC Layer Ⅱ/Ⅲ的锥体神经元CB1R介导内源性大麻素产生的DSE和DSI(去极化1s)幅度均明显降低;Layer Ⅴ锥体神经元CB1R介导内源性大麻素产生的DSE幅度没有发生显著性变化,而DSI的幅度明显增大,并且Layer Ⅴ锥体神经元DSI的幅度大小不依赖于去极化时间长短(去极化1s,5s,10s);3.CPN小鼠RAIC脑区Nrx-1β的m RNA和蛋白量表达无明显变化;4.CPN小鼠RAICLayer Ⅱ/Ⅲ和Layer Ⅴ锥体神经元的E/I ratio明显增大;5.脊髓背外侧束(DLF)损伤后,正常小鼠的运动功能和机械~.足阈值没有明显改变,但是正常小鼠的0.008 g Ⅴon Frey filament刺激产生的阳性反应率明显增大;DLF损伤不影响CPN小鼠机械触诱发痛的建立,DLF损伤反转RAIC双侧注射CB1R激动剂ACEA产生的镇痛作用。主要结论:1.激活RAICCB1R可以抑制神经病理性痛小鼠机械性触诱发痛行为,这种抑制作用可能通过疼痛下行抑制通路(dorsolateral funiculus,DLF)介导;2.在神经病理性痛条件下,RAIC Layer Ⅱ/Ⅲ锥体神经元CB1R介导内源性大麻素产生的对兴奋性神经元和抑制性神经元的短时程的递质释放的抑制作用均减小,Layer Ⅴ锥体神经元CB1R介导内源性大麻素产生的抑制抑制性神经元递质释放的作用增强;3.在神经病理性痛条件下,RAIC脑区的Nrx-1β可能不影响CB1R对神经病理性痛的调节;4.在神经病理性痛条件下,RAIC Layer Ⅱ/Ⅲ和Layer Ⅴ锥体神经元的兴奋性升高。
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R741

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