北京大学万有团队揭示皮层编码急性和慢性疼痛信息的神经元群

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急性疼痛可引起机体防御性生理反应，而慢性疼痛存在不愉快的躯体症状和负面情绪。皮层在编码疼痛信息中发挥关键作用。啮齿类背内侧前额叶皮层（dmPFC）包含前边缘皮层和前扣带皮层的吻侧部分（rACC) ，参与调控慢性疼痛。
在慢性疼痛模型动物中dmPFC神经元存在形态学变化和兴奋性增加。在慢性疼痛中rACC过度激活，并与负性情绪密切相关。在慢性炎症疼痛模型中激活前边缘皮层神经元可加重痛觉反应。

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2022年12月13日北京大学基础医学院万有研究团队揭示了dmPFC存在一类伤害性神经元群，编码疼痛信息。
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伤害性神经元群的分子和投射结构特征
研究人员通过cfos-htTA小鼠发现急性伤害性刺激能够激活dmPFC一群谷氨酸能神经元群。通过双光子显微镜动态观察发现在第一天足底注射弗氏左剂注射激活的dmPFC神经元群一直存在后续连续足底刺激过程中，这就表明伤害性刺激激活的dmPFC神经元群可能参与慢性疼痛过程。
通过Tet-off系统识别的dmPFC区域伤害性刺激激活的神经元群，对这些伤害性神经元进行组学分析发现在25816个基因中约存在296个差异性下调表达的基因，约890个基因表达上调，这些上调表达的基因主要为G蛋白偶联受体信号和感知觉信号，并高度富集表达孤菲肽受体基因Oprl1、Htr1f 。
【北京大学万有团队揭示皮层编码急性和慢性疼痛信息的神经元群】病毒示踪实验发现dmPFC区域第2/3层伤害性神经元投射到伏隔核(NAc) ，第5层伤害性神经元投射到中脑导水管周围灰质(PAG)和臂旁侧核(LPB) ，基底外侧杏仁核BLA区域接受来自于第2/3层、5层伤害性神经元投射。
图1：急性和慢性疼痛激活dmPFC一群谷氨酸能神经元
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激活dmPFC区域伤害性神经元群引起疼痛反应
连续1周慢性激活dmPFC区域伤害性神经元能够引起正常小鼠出现痛觉超敏，连续激活10天后能够引起小鼠焦虑样行为，并能增加下游BLA和LPB区域神经元活性。此外，连续慢性激活dmPFC区域伤害性神经元能够增强BLA和LPB区域神经元对机械刺激的反应。

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图2：激活dmPFC区域伤害性神经元群引起疼痛反应
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抑制dmPFC区域伤害性神经元群缓解疼痛
研究人员进一步通过慢性抑制dmPFC区域伤害性神经元能够明显缓解弗氏左剂引起的热痛觉过敏和机械异常性疼痛，缓解自发性疼痛行为，也能够明显缓解焦虑样行为。这就表明抑制dmPFC区域伤害性神经元能够有效缓解炎症性疼痛。

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图3：抑制dmPFC区域伤害性神经元群缓解疼痛
总结
本文通过工具小鼠揭示了dmPFC区域存在一类可特异性响应外周伤害性刺激的神经元群，该细胞群可编码伤害性刺激信息，调控慢性疼痛，并进一步揭示了该神经元群的分子特征和投射结构特征。

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【参考文献】
1.https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111833
文章中图片均来自于参考文献

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