深圳湾实验室神经疾病研究所的甘文标课题组在Nature Communications期刊发表了题为“Synchronized activity of sensory neurons initiates cortical synchrony in a model of neuropathic pain”的研究论文，作者通过活体双光子成像技术探究了小鼠在神经病理痛发生发展过程中外周与中枢神经系统的功能性改变，揭示了感觉神经元活动模式在疼痛发生发展中的作用及机制，为慢性痛中神经元网络同步增强的起源和影响提供了新的见解。
神经病理痛由神经系统原发性损害或功能障碍疾病继发性损害所引起，是顽固性的慢性疼痛，严重影响患者的生活质量。既往研究表明在神经性疼痛的发展过程中皮层和脊髓背角中的神经元同步增强是广泛的，但这种同步化激活的功能与机制目前尚不清楚。
本项研究选择小鼠神经病理痛模型，利用皮层脑电（ECoG）和背根神经节（DRG）活体双光子钙成像技术，揭示了神经病理痛发生发展中DRG神经元集群同步激活在增加皮质可塑性和振荡的关键作用及分子机制。
图1 DRG神经元同步激活参与神经病理痛的发生发展
首先，研究人员利用ECoG记录神经病理痛模型小鼠躯体感觉皮层（S1）脑电，发现在造模后第三天的θ波段（4–8 Hz）平均功率显著上升（图1右上）。随后，研究人员对神经病理痛模型小鼠的DRG进行钙成像，发现DRG神经元活动的水平和同步性在造模后表现出快速（数小时内）和持续增加，比S1皮层振荡增加早1-2天，可持续至少21天（图一左上）。研究人员利用逆行神经示踪剂DiI区分DRG内受损与未受损神经元亚群，观察神经损伤前后两个亚群活动度变化，结果发现损伤后3小时内DRG内受损神经元而非未受损亚群出现同步化激活。随时间延长，未受损神经元也出现同步化激活。
研究人员进一步发现神经损伤后损伤局部ATP释放增加、神经轴突（包括损伤、非损伤神经末梢）中P2X3受体表达上调，提示损伤局部嘌呤能信号增强是诱发未受损神经元同步激活的重要因素。此外，嘌呤能信号依赖的DRG神经元同步激活对于增强皮质振荡、突触结构重塑和机械痛发生至关重要（图1左下）。最后研究人员利用药理学手段选择性激活正常小鼠DRG的同步活化或非同步活化，发现只有DRG同步激活组小鼠出现皮层低频振荡增强、疼痛样突触结构重塑（图1右下），且表现机械超敏反应和持续的自发性疼痛样行为。
综上，该研究团队探究了神经病理痛发展过程中外周与中枢神经系统的神经元活动模式的功能与机制，为疼痛发展过程中神经元网络同步增强的起源和影响提供了新的见解，并且揭示了抑制外周神经激活同步化或许是慢性痛治疗的新策略。
深圳市人民医院主任医师陈超、北京大学基础医学院神经生物学系特聘研究员孙琳琳为本文第一作者，资深研究员甘文标、杨光、唐佩福为本文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金项目的资助。
原文信息：
Synchronized activity of sensory neurons initiates cortical synchrony in a model of neuropathic pain
撰稿 | 郭圣扬 孙琳琳
编辑 | 鲍 啦
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