前扣帶皮層背側紋狀體環路介導疼痛失眠共患發生機制詳解

瀏覽次數：1455　發布日期：2024-2-20　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

慢性疼痛與睡眠障礙高度共患, 失眠不僅加劇疼痛，還損害記憶、增加患抑郁癥的風險。背內側紋狀體(DMS)作為基底神經節的輸入，在睡眠-覺醒調節中起關鍵作用。DMS表達多巴胺D1型受體的中型棘突神經元（D1-MSN）促進覺醒，表達多巴胺D2型受體的中型棘突神經元（D2-MSN）促進睡眠。前扣帶皮層（ACC）錐體神經元（PNs）是調控疼痛的關鍵神經元，也是DMS的主要輸入，但ACC-DMS環路是否參與慢性疼痛相關的失眠尚未知。

2024年2月13日復旦大學黃志力團隊在Neuron雜志上發表文章揭示了慢性疼痛增強ACC-DMS環路D1-MSN神經元突觸可塑性介導失眠的發生。

1、ACC- PNs在慢性疼痛-失眠共患模型中選擇性激活

研究人員利用部分坐骨神經結扎(PSNL)疼痛小鼠模型模擬疼痛和失眠的共患。通過光纖鈣成像技術記錄晝夜節律時間ZT0–ZT2（上午7點到9點，為PSNL模型小鼠失眠階段）和ZT12–ZT14（晚上7點到9點，為PSNL模型小鼠和正常小鼠覺醒階段）ACC- PNs活性，結果發現PSNL模型小鼠在失眠階段ACC- PNs活性增強，在覺醒階段無變化。電生理實驗也證明PSNL模型小鼠在失眠階段ACC- PNs微小興奮性突觸后電流增強。單獨使用催眠藥(安定)或鎮痛藥(嗎啡)均不影響PSNL模型小鼠失眠階段ACC- PNs活性變化，但在使用聯合催眠和鎮痛的藥物可顯著降低失眠階段ACC- PNs活性。

為進一步證實ACC-PNs活性在慢性疼痛誘發失眠中的重要性，他們通過病毒載體工具特異性誘導ACC腦區興奮性神經元死亡后，可阻斷慢性疼痛誘發失眠的發生。慢性激活正常小鼠ACC- PNs后可增加覺醒時間，減少非快速眼動睡眠時間，表現出睡眠障礙。

圖1：PSNL模型小鼠在失眠階段ACC- PNs活性增強

2、ACC→DMS環路調控慢性疼痛誘發的失眠

光激活正常小鼠ACC→DMS環路后并不影響痛覺，但可顯著促進覺醒，減少睡眠。紋狀體區域可分為背側紋狀體和腹側紋狀體(包含伏隔核等), 前扣帶皮層投射到伏隔核的環路參與疼痛的發生，但在光激活該環路并不影響睡眠。慢性抑制PSNL模型小鼠ACC→DMS環路后可緩解疼痛，并能改善睡眠障礙，促進睡眠。

圖

2、慢性激活正常小鼠ACC- PNs后可增加覺醒時間

3、DMS D1-MSN神經元調控慢性疼痛誘發的失眠

考慮到DMS腦區主要存在D1-MSN和D2-MSN神經元，研究人員利用電生理實驗發現PSNL模型小鼠DMS D1-MSN神經元內在興奮性增強，D2-MSN神經元并不存在這種變化。進一步分析發現D1-MSN神經元自發性和微小興奮性突觸后電流均增強，表明慢性疼痛促進D1-MSN神經元突觸前釋放谷氨酸。PSNL模型損傷后1周DMS D1-MSN神經元長時程增強作用增強，D2-MSN神經元長時程增強作用減弱，這種突觸可塑性增強作用并不發生在損傷早期（損傷后第3天）。慢性抑制PSNL模型小鼠D1-MSN神經元活性后盡管不影響疼痛，但可顯著減少ZT0–ZT2覺醒時間，促進睡眠，表明DMS D1-MSN神經元調控慢性疼痛誘發的失眠。