2024年4月26日，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校生物科學(xué)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系 Matthew R. Banghart團(tuán)隊(duì)在Science Advance發(fā)表了“Inputs to the locus coeruleus from the periaqueductal gray and rostroventral medulla shape opioid-mediated descending pain modulation”，揭示了來(lái)自導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)和延髓頭端腹內(nèi)側(cè)區(qū)的藍(lán)斑輸入，形成阿片類藥物介導(dǎo)的下行疼痛調(diào)節(jié)。

脊髓上下行疼痛調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DPMS）通過(guò)對(duì)脊髓中感覺(jué)信息的單胺能調(diào)節(jié)來(lái)塑造疼痛感知。然而,下行去甲腎上腺素能信號(hào)傳導(dǎo)的作用和突觸機(jī)制尚不清楚。

作者證實(shí)了藍(lán)斑（LC）的去甲腎上腺素能神經(jīng)元對(duì)椎管上阿片類鎮(zhèn)痛是必不可少的。雖然之前的許多工作都強(qiáng)調(diào)了下降5-羥色胺能通路的作用，但發(fā)現(xiàn)阿片類鎮(zhèn)痛主要是由腹外側(cè)導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（vlPAG）向LC的興奮性輸出驅(qū)動(dòng)的。此外，發(fā)現(xiàn)了一種先前未知的來(lái)自延髓頭端腹內(nèi)側(cè)區(qū)（RVM）的阿片敏感抑制輸入，該抑制性輸入抑制LC神經(jīng)元驅(qū)動(dòng)脊髓去甲腎上腺素能鎮(zhèn)痛。作者的研究建立了一種可能有助于多種形式的下行疼痛調(diào)節(jié)的脊髓鎮(zhèn)痛通路。

圖一  從LC中釋放的脊髓NA是全身性嗎啡鎮(zhèn)痛的基礎(chǔ)

大鼠鞘內(nèi)給藥實(shí)驗(yàn)表明，脊髓去甲腎上腺素能和5-羥色胺能信號(hào)通路在全身嗎啡鎮(zhèn)痛中的作用。首先通過(guò)給予多劑量的嗎啡，并鞘內(nèi)注射生理鹽水，或阿片類拮抗劑腎上腺素能拮抗劑，證實(shí)脊髓NA有助于小鼠的全身嗎啡抗鎮(zhèn)痛。全身嗎啡聯(lián)合鞘內(nèi)生理鹽水以劑量依賴的方式增加了大鼠在熱板實(shí)驗(yàn)中縮爪潛伏期。在所有嗎啡劑量下，鞘內(nèi)酚妥拉明減弱了由此產(chǎn)生的作用，鞘內(nèi)納曲酮作用更明顯。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)和整個(gè)研究中，沒(méi)有觀察到性別之間的差異。這些結(jié)果表明，脊髓NA在全身嗎啡鎮(zhèn)痛的表達(dá)中起著關(guān)鍵作用，特別是在低劑量嗎啡的作用下。相比之下，脊髓阿片信號(hào)，無(wú)論是通過(guò)嗎啡的直接脊髓作用還是DPMS驅(qū)動(dòng)的內(nèi)源性阿片釋放，在所有劑量下全身嗎啡抗鎮(zhèn)痛都是必需的。直接給予嗎啡產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。為了探究嗎啡驅(qū)動(dòng)的脊髓NA信號(hào)是否來(lái)自脊髓或脊髓上來(lái)源，在熱板實(shí)驗(yàn)前，在鞘內(nèi)注射嗎啡和生理鹽水、酚妥拉明或納曲酮。與脊髓上來(lái)源的脊髓NA一致，作者發(fā)現(xiàn)鞘內(nèi)嗎啡的作用沒(méi)有被鞘內(nèi)給予酚妥拉明阻斷，而鞘內(nèi)的納曲酮阻斷了抗鎮(zhèn)痛作用。在沒(méi)有嗎啡的情況下，這些拮抗劑并沒(méi)有改變戒斷潛伏期。

圖二   LC活性是全身性嗎啡鎮(zhèn)痛所需要的

為了探究全身嗎啡是否增加了LC-NA神經(jīng)元的活性，作者檢測(cè)了表達(dá)多巴胺β-羥化酶（DBH）陽(yáng)性神經(jīng)元的Ai14小鼠的表達(dá)。與LC激活相一致的是，全身嗎啡引起LC神經(jīng)元中c-Fos表達(dá)的增加，經(jīng)阿片受體拮抗劑納洛酮預(yù)處理后減弱。利用熒光原位雜交，發(fā)現(xiàn)在C57Bl6/J小鼠中，93%的LCNA神經(jīng)元含有Oprm1轉(zhuǎn)錄本。為了更直接地測(cè)量LC-NA神經(jīng)元的活性，作者在DBH-cre小鼠中表達(dá)gcamp8，并使用光纖記錄細(xì)胞內(nèi)鈣活動(dòng)。與生理鹽水注射對(duì)照組相比，觀察到嗎啡給藥后Ca2+活性持續(xù)增加。

總之，以上數(shù)據(jù)表明，阿片類藥物的使用增加了LC活性，LC的激活很可能是通過(guò)突觸機(jī)制由上游回路中存在的阿片類受體介導(dǎo)的。接下來(lái)，作者利用急性小鼠腦切片進(jìn)行全細(xì)胞電生理記錄，研究了MOR激動(dòng)劑DAMGO對(duì)LC神經(jīng)元興奮性的影響。在電生理記錄中，DAMGO光釋放引起相應(yīng)的小的、短暫的向外電流。結(jié)果表明，MOR介導(dǎo)的LC放電抑制可能不足以抵消小鼠上游回路對(duì)LC神經(jīng)元的突觸驅(qū)動(dòng)。作者使用了兩種功能喪失的方法特異性消融LC-NA神經(jīng)元探究LC是否有助于嗎啡的鎮(zhèn)痛作用，除了評(píng)估熱痛覺(jué)外，還使用了針刺試驗(yàn)來(lái)測(cè)量機(jī)械痛覺(jué)。在沒(méi)有嗎啡的情況下，LC消融對(duì)基線無(wú)害反應(yīng)沒(méi)有影響。然而，與對(duì)照組小鼠相比，在兩種嗎啡劑量下，嗎啡誘導(dǎo)的熱板戒斷潛伏期的增加明顯減弱。此外，嗎啡誘導(dǎo)的針刺反應(yīng)下降在5 mg/kg針刺反應(yīng)時(shí)顯著減弱。在兩種劑量的嗎啡作用下，Kir2.1過(guò)表達(dá)在熱板和針刺試驗(yàn)中均抑制了嗎啡的鎮(zhèn)痛作用。總的來(lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明LC在全身嗎啡鎮(zhèn)痛中的關(guān)鍵作用。

圖三  從RVM中輸入到LC輸入的解剖表征

作者運(yùn)用病毒注射檢測(cè)到從RVM到LC的投射，RVMVglut2-cre軸突在LC體細(xì)胞和內(nèi)側(cè)區(qū)域稀疏標(biāo)記，并支配LC外側(cè)的一個(gè)區(qū)域。相比之下，RVMVgat-cre軸突支配LC體細(xì)胞區(qū)。此外，對(duì)所有四種投射來(lái)源和細(xì)胞類型分析表明vlPAG主要靶向背側(cè)LC，而RVM優(yōu)先靶向腹側(cè)LC。RVM→LC投射神經(jīng)元屬于一個(gè)不同于脊髓投射的RVM神經(jīng)元的群體，該神經(jīng)元直接調(diào)節(jié)傳入的有害感覺(jué)信息?？傊?，這些結(jié)果表明，LC從DPMS內(nèi)的多個(gè)后腦節(jié)點(diǎn)接收神經(jīng)化學(xué)上不同的突觸輸入。RVM→LC神經(jīng)元的存在增加了vlPAG可能通過(guò)直接通路和間接通路來(lái)影響LC的可能性。作者使用了一種雙順行和逆行的病毒示蹤方法，只觀察到表達(dá)GFP的軸突，可能是來(lái)自于同時(shí)投射到LC和RVM的vlPAG神經(jīng)元。表明RVM→LC神經(jīng)元并不受vlPAG的直接控制。

總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作建立了LC作為脊髓NA的中心來(lái)源介導(dǎo)嗎啡鎮(zhèn)痛。此外，它在RVM和LC之間建立了一個(gè)突觸通路，通過(guò)去抑制LC-NA神經(jīng)元產(chǎn)生急性抗鎮(zhèn)痛，導(dǎo)致脊髓NA釋放。

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