Nature:科学家揭示安慰剂发挥镇痛作用的神经环路机制
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作者:康森特生物科技
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发布时间: 2024-07-31
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安慰剂(placebo)本身没有药物治疗作用,但对某种药物疗效的期望等而起到镇痛、震颤或缓解症状的作用。影像学资料表明前扣带皮层(ACC)与安慰剂阵痛密切相关。目前尚不十分清楚安慰剂镇痛的神经环路机制。
2024年7月24日北卡罗来纳大学教堂山分校Grégory Scherrer团队在Nature杂志上以Accelerated Article Preview形式发表文章揭示了rACC→PN(脑桥核)环路参与安慰剂引起的镇痛作用。
研究人员建立安慰剂镇痛条件性训练实验(APC)模拟安慰剂镇痛效应,在适应期小鼠可自由穿梭在两个底部30℃(非伤害性刺激)的箱子,经过三天适应后进行训练期,1号箱子底部区域48℃(伤害性刺激),2号箱子底部区域30℃,经过三天训练后小鼠停留在2号箱子区域时间增多,在测试期1和2号箱子底部区域均为48℃,检测小鼠在1号和2号箱中的停留时间,结果发现小鼠在2号箱停留时间显著增多。此外,经过APC训练后小鼠在接受伤害性刺激(48℃)后首次出现舔舐前爪、首次直立、首次跳跃的潜伏时间均比未接受训练的小鼠延长,表明APC可产生期望依赖的镇痛作用。
图1、APC可产生期望依赖的镇痛作用
通过Fos-CreERT2工具小鼠发现APC训练后吻侧前扣带皮层(rACC)神经元活性显著增加,病毒示踪工具rACC激活的神经元主要投射到纹状体、未定带区、脑桥核(PN)、背内侧丘脑,其中PN接受的输入最多。利用光纤钙成像记录系统发现rACC→PN环路神经元钙离子活性在训练期间逐渐升高,在测试期间钙离子活性也显著升高。电生理实验发现APC训练后rACC→PN神经元放电频率增加,自发性兴奋性突触后电流增强,诱发的长时程增强作用更强,前馈抑制作用减弱。
测试期间光抑制rACC→PN环路可阻断APC产生的镇痛作用。在热板实验中光抑制rACC→PN环路缩爪潜伏期减少,激活该环路后小鼠缩爪潜伏期延长。在机械性刺激中光抑制上述环路缩爪频率增加,激活该环路缩爪频率减少,表明rACC→PN环路参与APC引起的镇痛作用。
图2、rACC→PN环路参与APC引起的镇痛作用
单细胞测序实验发现Pn脑区约72%神经元为兴奋性神经元,约一半的神经元表达Oprd1 (编码δ-阿片类受体),仅26%神经元表达Oprm1 (编码μ-阿片类受体)。病毒示踪实验发现rACC投射到Pn-Oprd1神经元,光抑制Pn-Oprd1神经元可取消APC引起的镇痛作用。药理学实验也发现δ-阿片类受体和μ-阿片类受体激动剂均能阻断APC引起的镇痛作用。此外,光抑制Pn-Oprd1神经元可增加小鼠机械性和热觉敏感性。
图3、Pn脑区神经元表达阿片肽类受体
本文通过建立APC模型模拟安慰剂镇痛作用,基于该模型发现激活的rACC脑区神经元主要投射到Pn区域,抑制该环路可阻断安慰剂相关的镇痛作用。
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