18新利体育 神经18新利备用网站 所徐广银教授团队运用多学科方法揭示调控内脏痛行为的特异性神经环路
时间: 2022-10-06 作者: 浏览次数: 14

近日,18新利体育 神经18新利备用网站 所徐广银教授课题组在The Journal of Neuroscience期刊在线发表了题为“Identification of a Glutamatergic Claustrum-Anterior Cingulate Cortex Circuit for Visceral Pain Processing”的研究论文,在此研究中,作者通过运用多学科方法靶向调控屏状核(ClaustrumCL)到前扣带皮层(Anterior cingulate cortexACC)神经环路,揭示了一条调控内脏痛而非体表痛的特异性神经环路,有望为慢性内脏痛的临床治疗提供新的策略和理论依据。

研究工作模式图

作者通过新生期母爱剥夺(Neonatal maternal deprivationNMD)建立慢性内脏痛模型,并用c-fos染色技术和脑片膜片钳技术检测小鼠CL脑区兴奋性变化,发现NMD显著增强CL神经元的兴奋性和突触传递功能。

图一. NMD小鼠CL脑区被内脏痛显著激活

随后,研究人员通过免疫荧光染色进一步确定了CL脑区被激活的神经元主要是谷氨酸能神经元,并发现通过光遗传学调控CL的谷氨酸能神经元能显著改变小鼠的内脏痛行为。

图二. CL谷氨酸能神经元调控内脏痛行为

接下来,研究人员通过病毒示踪发现CLACC脑区存在顺行投射,提示ACC接受CL的信息输入,CL-ACC神经环路或许在内脏痛调控中发挥重要作用。

图三. CL-ACC环路解析

随后,研究人员为了确定ACC脑区对内脏痛行为的调控作用,发现通过光遗传学调控ACC脑区的谷氨酸能神经元同样能够显著改变小鼠的内脏痛行为,提示CL脑区和ACC脑区或许形成环路协同发挥调控作用。

图四. ACC谷氨酸能神经元调控内脏痛行为

为了研究CL-ACC神经环路是否对内脏痛行为具有调控作用,研究人员通过使用光遗传学、在体多通道记录和腹壁肌电记录相结合的方式,精准评估CL-ACC神经环路在内脏痛行为中的作用,发现CL-ACC神经环路介导内脏痛的形成。

图五. CL-ACC环路调控内脏痛行为

为了进一步确认CL-ACC神经环路调控内脏痛的特异性细胞类型,研究人员采用光遗传和化学遗传学相结合的方法进行检测。结果发现,干预CL谷氨酸能神经元到ACC的谷氨酸能神经元的投射,显著改变小鼠的内脏痛行为,提示CL-ACC的谷氨酸能投射调控内脏痛行为。

图六. CL-ACC谷氨酸能投射介导内脏痛行为

更重要的是,为了探究CL-ACC神经环路的特异性,研究人员通过足底注射完全弗氏佐剂(CFA)诱导小鼠炎性痛模型。检测结果发现,CFA不改变CL脑区神经元兴奋性,并且光遗传学调控CL-ACC神经环路也不改变小鼠炎性痛反应。这些结果提示CL-ACC可能是一条特异性调控内脏痛而非炎性体表痛的神经环路。

图七. CL脑区不介导CFA诱导的炎性疼痛


该研究有望为IBS 的临床治疗提供新的治疗方案和理论依据。18新利体育 神经18新利备用网站 所博士研究生徐启亚为该论文的第一作者,神经科学徐广银教授最后通讯作者,18新利体育 附属第一医院李锐教授为共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金委重点项目(8192010801631730040)的支持。


徐广银教授团队近期还在PAIN期刊上发表了题为A Paraventricular Hypothalamic Nucleus Input to Ventral of Lateral Septal Nucleus Controls Chronic Visceral Pain的研究论文(http://dx.doi.org/10.1097/j.pain.0000000000002750),该研究发现了PVH-LSV的神经环路也参与内脏痛的调控。由此提示,慢性内脏痛的中枢神经环路可能是一个复杂的神经网络,由多个神经环路协同作用。徐广银教授团队将继续开展系列新颖而深入的探索,致力于解析和绘制完整的内脏痛神经调控网络图谱,为内脏痛的临床治疗提供更有力的理论依据。


原文链接:J Neurosci. 2022 Sep 9; JN-RM-0779-22. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0779-22.2022.