皮层边缘脑区小胶质细胞调控慢性痛诱发焦虑/抑郁的机制研究
批准号:
31930042
项目类别:
重点项目
资助金额:
301.0 万元
负责人:
张玉秋
依托单位:
学科分类:
神经科学与心理学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
张玉秋
中文摘要
临床上,慢性痛继发焦虑和抑郁的现象相当普遍,但迄今为止对这种共病的机制还了解甚少。皮层边缘脑区 (如前扣带皮层、内侧前额叶、海马、杏仁核等) 在学习记忆、情感动机、行为决策、以及慢性痛和痛相关情绪中发挥重要作用。小胶质细胞介导的脊髓神经炎症是神经病理性痛中枢敏化的发生基础,但在皮层边缘脑区的作用尚不清楚。我们最近的研究提示,大鼠前扣带皮层和海马小胶质细胞活化贡献于神经病理性痛诱发的厌恶和焦虑/抑郁样行为。本项目拟采用多学科方法,特别是光遗传学和化学遗传学方法,选择性激活或抑制小胶质细胞功能,明确小胶质细胞对皮层边缘脑区神经元兴奋性、突触传递和可塑性的调控,并探讨小胶质细胞激活的分子机制和小胶质细胞来源的促炎/抑炎细胞因子对皮层边缘脑区IDO酶代谢通路和神经元活动的调控,阐明小胶质细胞调控皮层边缘环路神经活动、介导慢性痛诱发焦虑和抑郁的中枢机制,为难治性慢性痛和抑郁共病提供潜在的治疗靶点。
英文摘要
Clinically,chronic pain is often accompanied by mood disorders such as anxiety and depression affecting the patient’s quality of life, so far, the mechanisms underlying this association remain unknown. The corticolimbic brain areas (including anterior cingulate cortex, medial prefrontal cortex, amygdala, and hippocampus) play a critical role in learning memory, motivation, decision-making, and affective-emotion of chronic pain. Spinal microglia-mediated neuroinflammatory processes are essential for the development of neuropathic pain; however, its role in supraspinal sites such as the corticolimbic brain areas is less understood. Our recent study suggests that the activation of microglia in the anterior cingulate cortex and hippocampus contributes to neuropathic pain-induced aversion and anxiodepression. In this project, using multidisciplinary approaches, especially optogenetics, chemical genetics (DREADDs, designer receptor exclusively activation by a designer drug) to selectively activate or inhibit microglia, we will explore whether and how corticolimbic microglia is involved chronic pain-induced anxiodepression in rodents. In particular, We seek to uncover whether the microglia-derived pro-inflammatory and anti-inflammatory factors directly modulate neuronal excitability, synaptic transmission and plasticity or indirectly reduce 5-HT and increase neurotoxic quinolinic acid through IDO metabolic pathway in the corticolimbic circuity. The proposed studies will reveal new insights into the role of microglia-to-neurons communication in neuropathic pain-induced anxiodepression, which could eventually lead to development of novel therapeutic strategies for treating refractory chronic pain-anxiodepressive comorbidity.
临床上,慢性痛继发焦虑和抑郁的现象相当普遍,但迄今为止对这种共病的机制还了解甚少。胶质细胞介导的脊髓神经炎症是神经病理性痛中枢敏化发生的基础,但在皮层边缘脑区的作用尚不清楚。我们的研究显示,三叉神经损伤激活同侧而非对侧海马小胶质细胞,上调同侧海马细胞外ATP和促炎性细胞因子IL-1b水平,损害同侧海马长时程增强(LTP),并以时间依赖的方式发展焦虑和抑郁样行为。药理学或光遗传学抑制同侧海马小胶质细胞完全阻断三叉神经损伤引起的焦虑和抑郁样行为。激活单侧海马小胶质细胞可通过释放促炎性细胞因子IL-1b引起小鼠焦虑和抑郁样行为。我们的进一步研究显示,星形胶质细胞活化和ATP/腺苷失调也参与三叉神经损伤引起的焦虑和抑郁。三叉神经损伤显著提高海马细胞外ATP/腺苷水平,腹海马CA1区星形胶质细胞和小胶质细胞大量激活,药理学或遗传学抑制星形胶质细胞可阻断该效应。抑制小胶质细胞及其表达的CD39显著降低细胞外腺苷水平,改善焦虑和抑郁样行为。阻断腺苷受体A2A亦可改善三叉神经损伤引起的焦虑和抑郁样行为。抑制小胶质细胞、CD39、星形胶质细胞和A2AR均可反转三叉神经损伤引起的海马CA1椎体神经元高兴奋状态。海马小胶质细胞在慢性社交挫败应激(CSDS)诱发的抑郁中也扮演重要角色。CSDS可导致海马齿状回小胶质细胞活化,活化的小胶质细胞释放大量促炎性细胞因子IL-6,通过表达在星形胶质细胞的IL-6R 引起星形胶质细胞凋亡和减少,抑制小胶质细胞活化、阻断IL-6/IL-6R显著改善焦虑和抑郁样行为以及星形胶质细胞凋亡。此外,CSDS引起的海马小胶质细胞线粒体膜相关结构改变可通过增加内质网-线粒体接触导致抑郁表型的发展。这些研究揭示了小胶质细胞与星形胶质细胞、胶质细胞与神经元活动之间的相互作用关系,为难治性慢性痛和抑郁共病提供了潜在的治疗靶点。本研究的主要成果发表在Br J Pharmacol (2023)、Brain Behav Immun (2024)、Nat Commun (2024)、Acta Pharma Sin B (2024)、Advanced Science (2025)等。
中脑皮层多巴胺系统调控慢性痛及相关情绪的机制研究
-
批准号:82130032
-
项目类别:重点项目
-
资助金额:290万元
-
批准年份:2021
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
脊髓“胶质-神经”调控分子IL-17A介导骨癌痛的中枢敏化
-
批准号:31771164
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:63.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
基质金属蛋白酶-9介导骨癌痛外周敏化的机制研究
-
批准号:81471130
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:100.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
嘌呤受体P2X7调制骨癌痛大鼠吗啡镇痛耐受的机制分析
-
批准号:31271183
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:95.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
SIP30在痛厌恶情绪和相关记忆形成中的作用及机制分析
-
批准号:31070973
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:38.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
MAPK信号转导通路在骨癌痛中枢敏化中的作用及其机制分析
-
批准号:30870835
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:31.0万元
-
批准年份:2008
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
SNAP-25 相关蛋白(SIP30) 介导神经病理性疼痛的分子机制
-
批准号:30570594
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:20.0万元
-
批准年份:2005
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
痛相关情绪反应产生的中枢机制
-
批准号:30370471
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:24.0万元
-
批准年份:2003
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
电针抑制炎症性痛敏反应的中枢机制
-
批准号:39970925
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:13.0万元
-
批准年份:1999
-
负责人:张玉秋
-
依托单位:
国内基金
海外基金