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慢性疼痛和焦虑症是临床上常见的病症,二者共病率高达60%。慢性疼痛会导致焦虑症的产生和加重,反之,焦虑症会导致痛持续时间的增长以及强度的增大,造成两者恶性循环。慢性疼痛伴焦虑样行为(Comorbid anxiety symptoms in pain,CASP)的发生会导致比单一疾病更差的治疗效果。目前,对CASP的神经机制知之甚少,是该领域的难点和研究热点。多个中枢神经核团参与慢性疼痛以及焦虑症的调节,如杏仁核、前扣带回皮层、内侧前额叶皮层等。选择性5-HT重摄取抑制剂SSRIs作用靶点为5-HT系统,是治疗焦虑症的一线临床药物,部分同时能够起到镇痛的疗效。因此,慢性疼痛与焦虑症的发病神经机制可能存在重叠。但实际上抗焦虑药对超过三分之一的CASP患者的疗效并不明显。这说明由慢性疼痛导致的焦虑症可能并不仅是5-HT系统的改变所引起的。然而,慢性痛导致的焦虑症是否是因为痛觉相关神经环路的改变引起的不良适应性所产生,并不清楚。初级躯体感觉皮层(Primary somatosensory cortex,S1)负责整合疼痛相关信息,表现为痛觉信息间接通过丘脑或其他皮层区域到达S1进行处理,或直接接收来自脊髓和脑干的伤害性刺激。S1与许多参与调控焦虑症的核团有着直接或间接的连接,表明S1可能是介导CASP的一个关键脑区。本研究通过使用病毒追踪和脑片膜片钳技术发现,S1的谷氨酸能神经元(Glus1)与尾端背外侧纹状体((Caudal dorsolateral striatum,cDLS)的GABA能神经元(GABAcDLS)存在功能的兴奋性突触连接。在慢性炎性痛伴焦虑样小鼠上,利用脑片膜片钳记录发现Glus1神经元兴奋性显著增加,在体微透析结合高效液相色谱法检测得出cDLS中谷氨酸神经递质含量上升,从而进一步导致GABAcDLS神经元兴奋性增加,产生焦虑样行为。利用光遗传和化学遗传学手段分别沉默Glus1和GABAcDLS神经元可以逆转慢性疼痛伴焦虑样行为小鼠的焦虑样行为。同样,在慢性痛伴焦虑样小鼠上通过光遗传技术抑制Glus1-cDLS神经环路,可以显著减轻焦虑样行为表现。而在急性束缚应激模型建立的的焦虑样小鼠中,光遗传学特异性抑制Glus1-cDLS神经环路时,小鼠的焦虑样行为未被缓解。这表明Glus1-cDLS环路可能仅在慢性痛诱导的焦虑样行为中具有重要的调节作用。综上所述,本研究揭示了GluS1-GABAcDLS神经环路参与调控慢性疼痛伴焦虑样行为。