外侧下丘脑-PAG腹外侧区top-down神经环路调控慢性痛的作用机制研究
批准号:
32071002
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
罗层
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:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗层
中文摘要
研究表明痛觉bottom-up上行传递系统的敏化和top-down下行抑制系统的失能协同加剧疼痛慢性化发展。近年来,尽管上行传递的敏化机制取得了长足进展,但下行抑制的调控环路和失能机制却尚未阐明。起自PAG的下行抑制通路介导痛觉调制的作用不言而喻,然而调控并驱动其慢性痛状态下功能下调的下行指令从何而来依然不清。我们最新预实验显示外侧下丘脑(LH)Parvalbumin神经元发出兴奋性投射至腹外侧PAG,激活或抑制该环路可缓解或诱致痛觉敏化。但是,其发挥下行痛觉调控的神经环路和介导慢性痛敏化的细胞分子机制尚不清楚。为此,本项目拟利用特异性Cre小鼠,结合嗜神经病毒标记、光遗传、钙成像、电生理及行为学等方法深入研究LH-PAG神经环路下行调控慢性痛的作用及机制,以期阐明其在top-down下行调控痛觉信息传递及慢性痛敏化中的功能意义,为研发针对外侧下丘脑的下行调控镇痛新策略提供重要的理论依据。
英文摘要
Accumulating evidence has shown that sensitization of bottom-up ascending pain pathways and impairment of top-down descending inhibitory pain system collectively contribute to the development of chronic pain. Despite major progress in the understanding of ascending pain sensitization, the exact neural circuits for descending inhibition and pathophysiological mechanisms for its deficiency in pathological states has remained elusive. Descending inhibitory pathways arising from periaqueductal (PAG) has been well known to be involved in pain modulation. However, which cortical or subcortical centers modulate descending pain inhibitory circuits derived from PAG and drove its abnormalities in chronic pain states has not been well understood. Our preliminary data demonstrated that parvalbumin-positive neurons in the lateral hypothalamus (LH) sends excitatory projections to ventrolateral PAG. Optogenetically stimulating PAG-projecting LH PV neurons eliminated pain hypersensitivity, and inhibiting these cells reversibly evoked pain sensitization. However, how individual LH PV neurons exert top-down control of pain modulation and by which underlying cellular and molecular basis is still an open question. To this end, by utilizing specific Cre mouse lines in combination with neurotropic virus-mediated tracing, optogenetics, calcium imaging, electrophysiology and behavioral surveys, the present study aims to explore how LH-PAG circuits exerts top-down modulation of chronic pain and its underlying mechanistic basis. Understanding the above questions may help to unravel the crucial role and functional significance of LH and its PV neurons in the top-down control of pain as well as pain chronicity. New insights derived from these advances are expected to expediate development of novel analgesic therapeutics acting at descending pain modulation system for the treatment of chronic pain.
慢性痛是严重危害人类身心健康和生活质量的慢性疾病,是严重的公共健康问题和社会问题。大量研究表明痛觉bottom-up上行传递系统的敏化和top-down下行抑制系统的失能协同加剧疼痛慢性化发展。近年来,尽管痛觉信息上行传递的敏化机制取得了长足进展,然而下行抑制的调控环路和失能机制却尚未阐明,这也是慢性痛机制尚未完全阐明的重要原因之一,同时也成为制约当今慢性痛治疗的一大瓶颈。众所周知,起自中脑导水管周围灰质(PAG)的下行抑制通路介导痛觉调制的作用不言而喻,但是调控并驱动其慢性痛状态下功能下调的下行指令从何而来依然不清。我们最新预实验显示外侧下丘脑(LH)的Parvalbumin神经元(LHPV神经元)发出兴奋性投射至腹外侧PAG,激活或抑制该环路可缓解或诱致痛觉敏化。但是,其发挥下行痛觉调控的神经环路和介导慢性痛敏化的细胞分子机制尚不清楚。为此,本项目通过利用特异性Cre小鼠,结合嗜神经病毒标记、光/化学遗传学调控、光纤钙成像记录、电生理及行为学检测等方法首次发现LHPV神经元为谷氨酸能的兴奋性神经元,在生理状态下,谷氨酸能的LHPV 神经元发出纤维投射至vlPAG,兴奋vlPAG 神经元,启动延髓头端腹内侧网状结构(RVM)-脊髓背角(SDH)下行抑制系统,从而控制脊髓水平bottom-up上行痛信息的传入,实现top-down下行抑制痛觉的效果,维持机体的稳态平衡。然而,在神经损伤或组织炎症等诱致的慢性病理状态下,LHPV神经元则呈现显著的可塑性改变,表现为兴奋性水平显著下降,导致LHPV-PAG 环路可塑性下调,致使其启动top-down下行抑制系统的能力减弱,从而导致更多的疼痛信息向中枢传入,加剧疼痛的持续慢性化发展。据此我们揭示了LHPV神经元及其下行环路在痛觉信息传递和可塑性改变以及疼痛持续慢性化过程中的功能意义,将为防治慢性痛这一人类健康主要杀手提供新的思路和治疗靶点,也研发针对外侧下丘脑的下行调控镇痛新策略提供重要的理论依据。
靶向初级运动皮层改善慢性痛与情感障碍共病的环路机制及干预研究
-
批准号:82330036
-
项目类别:重点项目
-
资助金额:220万元
-
批准年份:2023
-
负责人:罗层
-
依托单位:
伤害性感受器突触前NMDA自受体介导慢性痛敏化的突触前易化机制
-
批准号:31671088
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:67.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:罗层
-
依托单位:
TRPC3和TRPC6通道诱致慢性痛痛觉敏化的作用及作用机制
-
批准号:31471059
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:85.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:罗层
-
依托单位:
痛感受器NMDA自身受体的致痛敏作用及其作用机制
-
批准号:31171065
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:68.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:罗层
-
依托单位:
继发性痛敏的脊髓异源性LTP机制
-
批准号:30970971
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:30.0万元
-
批准年份:2009
-
负责人:罗层
-
依托单位:
用薄片全细胞膜片钳技术研究脊髓伤害性屈肌反射回路的突触可塑性
-
批准号:30300105
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:19.0万元
-
批准年份:2003
-
负责人:罗层
-
依托单位:
国内基金
海外基金