CCL2/CCR2促进外周神经损伤引起的神经病理性痛小鼠伏隔核壳区兴奋-抑制突触平衡的改变

CCL2/CCR2 Contributes to the Altered Excitatory-inhibitory Synaptic Balance in the Nucleus Accumbens Shell Following Peripheral Nerve Injury-induced Neuropathic Pain

第一作者：吴小波

通讯作者：高永静

南通大学疼痛医学研究院、特种医学研究院

伏隔核（nucleus accumbens, NAc）在奖赏、动机、成瘾、社会挫败和慢性疼痛诱发的抑郁等精神行为障碍中具有重要作用。NAc可分为核区和围绕在外侧的壳区两部分，中型棘突神经元(medium-sized spiny neurons, MSNs)是其主要的传出神经元。神经元信息输出的能力除了受其内在兴奋性的影响外，主要依赖于兴奋和抑制性传入突触信息的整合。前期电生理研究发现，在外周神经损伤导致的神经病理性疼痛模型中NAc壳区MSNs的兴奋性谷氨酸能突触传递下降。然而，外周神经损伤是否改变MSNs抑制性突触传入强度以及兴奋性-抑制性突触传入平衡并不清楚。

该项研究利用腰5脊神经结扎(spinal nerve ligation, SNL)的方法建立小鼠神经病理性疼痛模型。在离体脑片上进行电生理记录发现，SNL导致NAc壳区MSN细胞兴奋性突触传入强度与抑制性突触传入强度比率（excitatory/inhibitory ratio, E/I ratio）下降。

进一步实验表明，SNL导致MSNs上记录的自发兴奋性突触后电流（spontaneous excitatory postsynaptic currents, sEPSC）频率和幅度都明显下降；而自发抑制性突触后电流（spontaneous inhibitory postsynaptic currents, sIPSC）频率显著增加，幅值不变。采用双脉冲刺激比率（paired-pulse ratio，PPR，一个用于验证突触前递质释放概率变化的电生理指标）的实验证实，SNL小鼠NAc壳区MSNs记录到的EPSCs的PPR值显著增加，IPSC的PPR值减小。

前期研究显示，SNL引起的神经病理性疼痛同时也导致NAc区趋化因子CCL2及受体CCR2表达和活动增加，并且参与MSN兴奋性突触传递效率的调节。为了进一步研究CCL2/CCR2信号通路是否参与SNL导致的MSN细胞抑制性突触传递效率，以及是否调节NAc壳区MSN细胞的E/I平衡，研究人员在NAc脑片上检测了急性灌流CCL2对MSNs的sEPSC和sIPSC的影响。

结果显示，灌流CCL2使得sEPSC和sIPSC的频率和幅度都增加，尤其是NMDAR介导的微小兴奋性突触后电流（NMDAR-mEPSC）幅值增大。在体过表达NAc的CCL2后，MSNs上记录的sEPSC/sIPSC幅值的比率下降。前期研究发现，神经病理性疼痛导致的动机行为下降与NAc区MSNs的长时程突触可塑变化有关。本研究中显示，SNL导致NAc壳区NMDAR依赖的长时程抑制(long-term depression, LTD)受损，诱导的LTD幅度减小。敲低NAc的CCR2的表达可减弱SNL导致的MSN细胞NMDAR依赖的LTD受损幅度。

综上所述，该研究结果提示NAc壳区CCL2/CCR2信号的活动可能在调节SNL导致的兴奋性-抑制性突触传递平衡及兴奋性突触LTD诱导阈值的改变中发挥重要作用。

关键词：伏隔核；中型棘突神经元；兴奋-抑制突触平衡；突触长时程抑制

扩展阅读：

趋化因子作用于慢性疼痛中的分子细胞机制以及治疗前景

知识点1：

慢性疼痛条件下周围神经、背根神经节、脊髓和大脑中趋化因子及其主要受体介导的相互作用概述。趋化因子作为一种分泌性小蛋白，通过释放并作用于同源受体介导神经元与非神经元细胞或神经元间的相互作用。这种相互作用可以放大周围神经系统（PNS）和中枢神经系统（CNS）的神经炎症。

知识点2：

趋化因子及其受体表达的调控机制。在神经损伤、组织炎症或肿瘤细胞浸润后，促炎介质和神经递质激活转录因子，如STAT3、NFκB、CEBPα和AP-1诱导趋化因子（例如CCL2、CCL7、CCL12、CXCL10和CX3CL1）和受体（例如CXCR3）的表达。趋化因子和趋化因子受体如CCL1、CXCL13和CXCR4也受到miRNAs的负调控。此外，DNA甲基化和组蛋白修饰参与了CXCR3、CXCR4、CCL2、CCL3和CCL7的表达。