脊髓后角浅层和深层之间的神经回路联系及其可塑性

阐明神经病理性疼痛的发生机制以及寻找特异性镇痛药物，是医学界亟待攻克的重大课题。神经回路是联系分子细胞功能与整体行为功能之间的桥梁，"闸门控制学说"提出的脊髓痛觉传递与调控神经回路至今没有得到证实。基于前期创新性研究成果和可靠的预实验结果，我们提出了脊髓痛觉传递与调控神经回路组成假说：III层内接受非伤害性A?纤维传入的glycine能抑制性神经元和IIi层的PKCgamma阳性兴奋性中间神经元之间存在着直接的抑制性突触联系，PKCgamma 阳性中间神经元与位于IIo层的接受痛觉传入的兴奋性中间神经元（中央细胞）形成兴奋性突触联系，组成了粗纤维介导的非伤害性传入调控细纤维介导的伤害性传入的结构基础。本课题拟应用双膜片钳技术对大鼠脊髓后角II层和III层之间的网络联系及其可塑性进行综合研究，为进一步探索痛与镇痛的中枢机制和寻找治疗神经病理性疼痛的特异性药物靶点提供结构与功能基础。

研究内容全部按计划完成。首次发现脊髓后角存在一个前馈式抑制性回路，在生理状态下，这个回路起到“闸门”样作用，控制触觉等非伤害性冲动传递到痛觉通路。首次从形态学和功能学角度证实触觉通路和痛觉通路之间在脊髓后角存在直接的兴奋性突触联系，但在生理状态下处于“沉默”状态。发现投射到glycine能抑制性神经元的非伤害性A纤维的突触传递的可塑性具有长时程抑制效应（LTD）；投射到IIo层伤害性感受神经元TC细胞的伤害性C纤维的突触可塑性具有长时程增强效应（LTP）。提示痛觉通路和触觉通路具有完全相反的突触可塑性变化。结论：III层内接受非伤害性Aβ纤维传入的glycine能抑制性神经元和IIi层的PKCγ+阳性兴奋性中间神经元之间存在着直接的抑制性突触联系，形成一个前馈式抑制性回路，PKCγ+阳性中间神经元与位于IIo层的接受痛觉传入的兴奋性中间神经元（中央细胞）形成兴奋性突触联系，组成了粗纤维介导的非伤害性传入调控细纤维介导的伤害性传入的结构基础。投射到glycine能抑制性神经元的非伤害性A纤维的突触传递的可塑性具有长时程抑制效应（LTD）；投射到IIo层伤害性感受神经元TC细胞的伤害性C纤维的突触可塑性具有长时程增强效应（LTP）。提示痛觉通路和触觉通路具有完全相反的突触可塑性变化。本研究部分揭示了脊髓后角参与痛觉信息调控的神经回路的组成和功能变化。我们发现甘氨酸能抑制神经元形成的前馈式抑制性回路可发挥闸门样作用控制触觉信息传递到痛觉通路。这个抑制性回路的功能降低可能是形成痛觉超敏的机制之一。