催产素抑制突触前可塑性参与慢性痛相关焦虑的调控机制研究
批准号:
32100810
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李旭辉
依托单位:
学科分类:
感觉与运动系统神经生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李旭辉
中文摘要
慢性痛和痛相关情绪是人类主要的健康问题之一。焦虑和抑郁是慢性痛伴发的主要负性情绪,且会加重患者的疼痛感觉。但到目前为止,我们对慢性痛及痛相关情绪的中枢调控机制仍不清楚。前扣带回皮层(ACC)的突触可塑性在疼痛感知和情绪调节中伴有非常重要的作用。人体内源性多肽催产素(Oxytocin,OXT)具有镇痛和抗焦虑作用,但OXT是否通过影响突触可塑性来参与对慢性痛和焦虑的调节不得而知。我们前期研究发现小鼠ACC微量注射OXT可以降低腓总神经结扎(CPN)引起的痛敏和焦虑行为,且OXT具有抑制ACC突触前传递长时程增强(pre-LTP)的作用。因此,我们猜测OXT可能通过抑制突触可塑性来调节慢性痛和焦虑行为。本项目拟通过行为学、膜片钳电生理、分子生化、光遗传以及双光子钙成像等技术,研究ACC突触可塑性参与OXT抗慢性痛焦虑的分子机制,以期为慢性痛和痛相关情绪的中枢调控机制提供新的研究线索和理论依据。
英文摘要
Chronic pain and pain-related emotions are one of the major human health problems. Chronic pain is often accompanied by negative emotions such as anxiety and depression, and these negative emotions will also increase the feeling of pain. But so far, we have not yet understood the central mechanism of chronic pain and pain-related emotions. Synaptic plasticity in the anterior cingulate cortex (ACC) plays an important role in pain perception and emotion regulation. The endogenous peptide oxytocin (OXT) in humans has analgesic and anti-anxiety effects, but whether OXT is involved in the regulation of chronic pain and anxiety by affecting synaptic plasticity is unknown. Our previous research found that microinjection of OXT in mice with ACC can reduce the hyperalgesia and anxiety behaviors caused by ligation of the common peroneal nerve (CPN), and OXT has the effect of inhibiting pre-synaptic long-term potentiation of ACC (pre-LTP). Therefore, we hypothesized that OXT might regulate chronic pain and anxiety by inhibiting synaptic plasticity. This project intends to study the molecular mechanism of ACC synaptic plasticity participating in analgesic and anti-anxiety of OXT through behavioral, patch-clamp electrophysiology, biochemical and molecules, optogenetics, and two-photon calcium imaging approaches, and to provide new research clues and theoretical basis for the central control mechanism of chronic pain and pain related emotions.
慢性痛和痛相关情绪的产生原因及中枢机制是神经科学领域亟待解决的问题。前扣带回皮层(ACC)被认为同时参与疼痛感知和情绪调节。之前的研究表明ACC的突触可塑性post-LTP主要参与慢性痛的痛觉敏感,而pre-LTP被认为可能涉及慢性痛相关的焦虑行为。人体内源性多肽催产素(Oxytocin,OXT)被证明具有镇痛和抗焦虑作用,但OXT是否通过影响ACC的突触可塑性参与对慢性痛和焦虑的中枢调控不得而知。为此本项目利用转基因小鼠、光遗传学、电生理学以及药理学等综合技术研究发现,ACC内注射OXT可缓解腓总神经结扎(CPN)诱发的痛觉超敏及焦虑样行为。进一步电生理实验发现OXT选择性地抑制ACC神经元的突触前LTP(Pre-LTP),而对突触后LTP(Post-LTP)没有影响。分子机制探索发现OXT通过兴奋中间神经元而增强抑制性突触传递,该作用受到GABAA受体和Ca2+激活的PKC-ERK信号通路的调节。在CPN慢性痛动物模型中,下丘脑室旁核PVN的OXT浓度和ACC内OXT受体的表达显著上调,OXT改变了慢性痛后ACC神经元的兴奋性和抑制性突触传递的平衡。最后,光激活内源性OXT的释放同样抑制了ACC的pre-LTP,并产生镇痛和抗焦虑作用。总之,本项目研究发现了催产素抗焦虑的新机制,即催产素通过抑制突触前LTP产生抗焦虑作用,并进一步证明了ACC的突触前LTP在慢性痛产生的焦虑中扮演重要的作用,也为未来药物研发或临床治疗慢性痛和焦虑提供了一个新的理论依据。本项目共发表SCI论文9篇,包括Advanced Science和Communications Biology等高水平期刊。
国内基金
海外基金