海马和前额叶皮层调控颈椎术后颈部疼痛慢性化转归的机制研究

Chronic post-surgical neck pain is badly affected the quality of life for patients who diagnosed degenerative cervical disorders. Clarifying the mechanism and reducing the incidence of post-surgical chronic neck pain are very important to improve surgical outcomes. Results from functional MRI and clinical study indicated hippocampus and prefrontal cortex played a key role in modulating chronic pain. However, the neural circuit and molecular biology mechanisms deserve further study. The results of our preliminary experiment showed that, based on the analysis of electroencephalogram, the power of gamma oscillations and the phase-amplitude coupling in the chronic pain positive group was much higher than those in the negative group. Therefore, our hypothesis is that dysfunction of the prefrontal cortex is one of the mechanisms of post-surgical chronic neck pain. In our study, we plan to verify our hypothesis initially by observing the correlation of chronic neck pain with prefrontal cortex function and the characteristics of electrophysiology among the patients underwent surgery in cervical spine in vivo and retest the variations of electroencephalogram analysis in the experimental animal mode. Then we try to verify the molecular mechanisms of chronic pain modulation by neural circuit vCA1-IL in experimental animal mode using multi-channel electrophysiological record, chemical genetic technologies, and molecular biology techniques. The result of this study are useful for clarifyng the biological mechanism of pain chronicity at neural pathway level, predicting the prognosis and looking for the new treatment target of chronic neck pain after surgeries in cervical spine.

颈椎术后慢性颈痛严重影响患者术后整体疗效。明确慢性颈痛的发生机制，降低其发生率对提高患者术后疗效有重要意义。研究提示海马与前额叶皮层均参与调控慢性疼痛，但其神经通路和分子生物学机制值得深入探讨。我们的预实验结果显示：术后慢性颈痛阳性组患者脑电前额叶区域γ振荡幅度及其与θ相位耦合度较阴性组患者明显增高，推测患者前额叶皮层功能异常是导致颈椎术后颈部疼痛慢性化的重要机制之一。本研究拟首先通过脑电分析，在人体和动物模型上证实颈椎术后慢性疼痛与前额叶皮层功能异常相关；进而联合应用清醒动物多通道在体电生理记录、化学遗传学、分子生物学等多种技术，在动物模型中深入研究腹侧海马CA1-前额叶皮层边缘下叶通路（vCA1-IL）调控疼痛慢性化和mGluR5受体功能异常导致vCA1-IL通路功能变化的分子机制。以期在神经通路层面阐明疼痛慢性化的生物学机制，为预测颈椎术后颈部疼痛慢性化转归、寻找治疗新靶点提供依据。

颈椎术后慢性颈痛严重影响患者术后整体疗效。明确慢性颈痛的发生机制，降低其发生率对提高患者术后疗效有重要意义。研究提示海马与前额叶皮层均参与调控慢性疼痛，但其神经通路和分子生物学机制值得深入探讨。我们的预实验结果显示：术后慢性颈痛阳性组患者脑电前额叶区域γ振荡幅度及其与θ相位耦合度较阴性组患者明显增高，推测患者前额叶皮层功能异常是导致颈椎术后颈部疼痛慢性化的重要机制之一。.本研究拟首先通过脑电分析，在人体和动物模型上证实颈椎术后慢性疼痛与前额叶皮层功能异常相关；进而联合应用清醒动物多通道在体电生理记录、化学遗传学、分子生物学等多种技术，在动物模型中深入研究腹侧海马CA1前额叶皮层边缘下叶通路（vCA1-IL），明确该通路功能变化与疼痛慢性化转归的因果关系，及vCA1-IL通路功能变化的分子机制。.临床方面，我们首先回顾性分析了139例患者的随访资料，结果显示颈椎术后慢性疼痛会影响生活质量的各个维度，且个体“社会功能（SF）”与颈椎术后慢性疼痛具有明确相关性。后续前瞻性研究显示术前SF≤50分患者术后1年随访时颈痛NRS评分明显低于术前SF＞50分患者。故术前患者的SF用于预测术后患者慢性颈痛的发生有一定的临床意义和应用价值。前额叶功能与颈椎术后颈部疼痛相关性的人体研究受疫情影响，数据资料仍在收集与分析。.基础方面，在炎性疼痛过程中，大鼠vCA1-IL通路的多个电生理参数发生显著变化，且变化幅度与疼痛程度呈正相关，提示vCA1-IL通路功能在慢性炎症痛亚急性期受到抑制。接着我们通过神经调控技术在该时期提高vCA1-IL通路功能水平，发现动物疼痛感觉及焦虑样情绪均得到缓解。最后我们通过分子生物学手段，证明HCN2通道下调是vCA1神经回路参与慢性痛调控的重要分子机制之一。.本研究在神经回路层面上研究颈椎术后慢性疼痛的发生机制，揭示影响颈椎术后慢性疼痛的危险因素，对发生颈椎术后慢性颈部疼痛的患者采用认知行为治疗、经颅磁刺激治疗，以及对慢性颈部疼痛新疗法靶点选择有非常重要的指导意义。