GABA能神经元和谷氨酸能神经元在电针镇痛效应...（一）
GABA能神经元和谷氨酸能神经元在电针镇痛效应中的新机制
研究背景：
电针镇痛效应目前已经在世界范围内得到了广泛认可，但其在中枢神经系统的确切靶点和细胞特异性的镇痛机制仍然没有得到充分的认识。［1-3］。已有研究证实，电针可以诱导c-fos在中脑导水管周围灰质（periaqueductal gray, PAG）中特异性表达［4］，腹外侧中脑导水管周围灰质(ventrolateral periaqueductal gray, vlPAG)是介导疼痛调节的神经通路的重要组成部分［5］。
内源性镇痛物质阿片肽和大麻素通过间接抑制局部GABA能中间神经元的抑制效应来激活下行通路，因此使输出神经元对脊髓的痛觉信息传递产生去抑制作用［6］。内源性大麻素系统是中枢神经系统中控制疼痛传导和针刺镇痛的重要神经调节系统，其介导的抗伤害作用在下行抑制性镇痛通路的激活中起到重要作用［7-8］。
vlPAG中的GABA能神经元和谷氨酸能神经元在伤害性信息处理中起着重要而又复杂的作用。在vlPAG中微量注射谷氨酸激动剂或GABA拮抗剂可以产生显著的抗伤害性刺激效应［9,10］。大麻素受体1(Cannabinoid receptor 1, CB1)在PAG中GABA能神经元和谷氨酸能神经元的神经末梢均有表达，CB1受体的激活可能调节GABA能和谷氨酸能神经元的传递［11-12］。之前的研究结果表明，CB1受体参与电针镇痛［13］。那么vlPAG中GABA能神经元和谷氨酸能神经元是否参与CB1受体介导的电针镇痛呢？
2019年5月17日，华中科技大学同济医学院神经生物学系李熳团队在《Frontiers in Neuroscience》上在线发表了题为“Inhibition of GABAergic Neurons and Excitation of Glutamatergic Neurons in the Ventrolateral Periaqueductal Gray Participate in Electroacupuncture Analgesia Mediated by Cannabinoid Receptor”的文章。该研究发现了电针通过CB1受体激活vIPAG中GABA能神经元和抑制谷氨酸能神经元而发挥镇痛作用，vIPAG中GABA能神经元上的CB1受体是电针镇痛的重要靶点。该研究为电针能够通过CB1受体双向调控vIPAG中的GABA能神经元和谷氨酸能神经元而产生镇痛效应的机制提供了新的实验证据。
电针能有效降低CCI和KOA小鼠的疼痛敏感性
首先，团队对小鼠采用与大鼠坐骨神经慢性损伤（CCI）［14］类似的方法，使其产生神经病变来制备CCI模型；采用左膝关节内注射碘酸单钠（MIA）来诱导膝骨关节炎（KOA）模型。通过电针治疗CCI和KOA小鼠，发现电针显著增加其机械痛阈值和热痛阈值（图1A-D）。并且在条件性位置偏爱实验中，小鼠在与电针治疗进行条件性配对后，逗留在明箱的时间显著增加（图1E-H）。
图1.电针能有效降低CCI和KOA小鼠的疼痛敏感性
抑制vlPAG中GABA能神经元产生镇痛效应
课题组为了验证抑制vlPAG中的GABA能神经元是否可以发挥镇痛作用，应用了化学遗传学策略，将rAAV-mDlx-CRE-WPRE-pA病毒和rAAV-hSyn-DIO-hM3D(Gi)-mCherry-WPRE-pA病毒混合物注射到CCI和KOA小鼠vlPAG的右侧，目的是特异性的抑制GABA能神经元的活动 (图 2A)。这种病毒混合物同样注射到GAD67-GFP小鼠的右侧vlPAG区，用来验证病毒的转染效率(图2B, C)。vlPAG中约有80.5%标记上的神经元和GAD67-GFP阳性神经元共定位(图 2D)。
图2.病毒混合物标记率
随后，化学遗传抑制CCI和KOA小鼠GABA能神经元，能有效地模拟电针的效应，包括镇痛效应(图3A–H).
图3.VlPAG中GABA能神经元的化学遗传抑制能模拟EA的效应
激活vlPAG中GABA能神经元只能部分减弱电针的镇痛效应
接下来，为了验证激活GABA能神经元是否能翻转电针的镇痛的效应。团队将rAAV-mDlx-CRE-WPRE-pA病毒和rAAV-hSyn-DIO-hM3D(Gq)-mCherry-WPRE-pA病毒混合物注射到CCI和KOA小鼠vlPAG中以达到激活GABA能神经元的目的。
意外地发现，激活vlPAG中GABA能神经元后只能部分降低电针治疗组小鼠的机械痛阈值和热痛阈值(图 4A-D)，同时也只能部分降低条件性位置偏爱实验中小鼠待在明箱的时间（图4E-H）。
图4.vlPAG中GABA能神经元的化学激活仅部分减弱了EA的效应
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项目成果
