中枢内BDNF参与下行痛觉调制的分子机制

中脑导水管周围灰质（PAG）是中枢神经系统的痛觉调制中枢，该部位发出的神经支配延髓吻端腹内侧区（RVM）并激活投射到脊髓背角5-羟色胺（5-HT）能通路，参与对痛信息传递的下行抑制。最近研究表明RVM内的脑源性神经生长因子（BDNF）通路在慢性痛产生过程中对伤害性信息传递起易化作用，本课题组前期研究结果表明：PAG内存在含BDNF的神经元并向RVM投射，但我们尚不清楚组织/神经损伤后PAG向RVM投射释放的内源性BDNF增加是否参与了下行易化作用。本课题以拟应用Cre-loxP系统，在成年小鼠选择性剔除PAG内BDNF基因，综合应用行为学、形态学、电生理学等方法，研究BDNF在PAG-RVM通路中的作用及其参与慢性痛的分子机制，阐明BDNF在下行易化调节中的作用机理，揭示"下行易化系统"的结构和功能，证明中枢内源性痛调控系统既有抑制性，又有兴奋性成分的全貌，为慢性痛的治疗提供新思路。

中脑导水管周围灰质（PAG）是中枢神经系统的痛觉调制中枢，该部位发出的神经支配延髓吻端腹内侧区（RVM）并激活投射到脊髓背角的5-羟色胺（5-HT）能通路，参与对痛信息传递的下行抑制。近来研究表明RVM内的脑源性神经生长因子（BDNF）通路在慢性痛产生过程中对伤害性信息传递起易化作用，本课题的研究目的是阐明BDNF在PAG的分布规律以及向RVM的投射情况，研究BDNF对慢性痛的影响。本课题中运用荧光原位杂交组织化学技术和免疫组织化学技术观察到BDNF mRNA和BDNF阳性产物在PAG内4个亚区的分布无明显差异；BDNF阳性的胞体既可以表达神经元的标志物NeuN，也可表达星形胶质细胞的标志物GFAP；运用逆行束路追踪的方法，将逆行示踪剂荧光金（FG）定位注射至RVM处，可以观察到FG标记神经元主要位于dmPAG、lPAG和vlPAG三个亚区内；将中脑的FG逆标切片使用免疫荧光组织化学方法进行BDNF染色，可以观察到PAG内的部分FG逆标神经元呈BDNF阳性。PAG内的BDNF/FG双标神经元可见于PAG的四个亚区，vlPAG中的BDNF/FG双标神经元的数量显著高于其他的三个亚区；运用免疫荧光组织化学三重染色技术进行FG、BDNF和其他神经活性物质的三标染色，可观察到vlPAG内含BDNF并向RVM投射的FG逆标神经元分别呈5-HT、NT、SP、CGRP、NOS、PV及TrkB阳性标记。福尔马林痛模型动物的中脑切片经免疫荧光组织化学三重染色后在PAG内可以观察到部分含BDNF并向RVM投射的FG逆标神经元呈现福尔马林痛刺激诱导表达的FOS蛋白阳性。vlPAG内的BDNF/FG/FOS三标神经元的数量及其占BDNF/FG双标神经元的比例，也显著高于其它三个亚区。接着利用条件性基因敲除技术特异性敲除vlPAG中BDNF的表达后，小鼠SNL导致的神经病理性痛受到抑制，给予外源性BDNF可以恢复这种抑制作用,电生理记录表明，外源性BDNF可以降低RVM脑片EPSCs的幅值。这些结果表明PAG内BDNF在疼痛的传递过程中起到下行易化作用。