小胶质细胞在脊髓背角突触传递可塑性变化中的作用及其机制

大量研究表明，脊髓背角小胶质细胞在病理性疼痛中起重要作用，但机制不清。我们和他人的研究表明伤害性刺激引起的脊髓背角C纤维诱发电位的长时程增强（LTP）介导了病理性疼痛。我们设想脊髓小胶质细胞可能通过调节神经元之间的突触可塑性而影响痛觉的传递。在预实验中我们观察到，抑制小胶质细胞可使强直电刺激不再引起LTP，相反引起长时程压抑（LTD）；LTP形成后Src-家族激酶（SFKs）仅在脊髓背角小胶质细胞激活；抑制SFKs也可使强直电刺激引起LTD。这些结果强烈提示，小胶质细胞SFKs的激活与否决定初级传入C纤维与背角神经元间突触传递可塑性变化的方向。本项目拟采用电生理和分子生物学手段研究：SFKs的哪个（些）成员发挥上述作用；SFKs的激活如何影响神经元间的突触传递可塑性；SFKs的激活是否改变神经元上NMDA受体功能。这对阐明病理性疼痛的中枢机制，寻找新的治疗靶点具有重要意义。

脊髓小胶质细胞在病理性疼痛中起重要作用，但机制尚不清楚。本项目研究了小胶质细胞在脊髓背角痛觉突触传递可塑性中的作用。主要发现如下：（1）小胶质细胞决定脊髓背角C纤维突触传递可塑性的方向，即在强烈痛刺激作用下，激活小胶质细胞，在C纤维突触形成长时程增强（LTP），而抑制小胶质细胞则形成LTD。Src-家族激酶（SFKs）在其中起关键作用。（2）BDNF通过激活脊髓背角小胶质细胞引起脊髓背角C纤维诱发电位LTP。脊髓局部施以BDNF可直接引起C纤维诱发电位的晚期LTP。小胶质细胞的抑制剂和SFKs的抑制剂完全阻断BDNF引起的LTP和外周神经损伤引起的触诱发痛。（3）坐骨神经周围给予rrIL-1通过激活脊髓小胶质细胞的SFKs引起触诱发痛。坐骨神经施以rrIL-1β (1000 ng/L)可引起长达50天的双侧触诱发痛，双侧脊髓背角的小胶质细胞的激活和SFKs磷酸化。而小胶质细胞的抑制剂和SFKs的抑制剂可完全阻断rrIL-1β的作用。上述发现表明，小胶质细胞内SFKs的磷酸化对小胶质细胞的激活起关键作用；小胶质细胞的活化通过引起脊髓背角C纤维突触LTP导致病理性疼痛（4）我们曾报道，外周神经损伤不仅引起病理性疼痛，还抑制海马LTP，导致工作记忆障碍(Ren WJ et al., 2011，Neuropsychopharmacology 36:979-992)，但其机制尚不清楚。我们发现，在SNI术后7天海马CA1区椎体细胞的树突和树突棘较假手术组明显减少，NMDA受体电流明显下降，而脊髓背角NK1阳性投射神经元的树突和树突棘明显增多，NMDA受体电流也显著增大。这意味着，外周神经损伤后海马神经元的突触联系减少，而脊髓背角神经元的突触联系增多。这可能是病理性疼痛和工作记忆障碍的结构基础。我们将进一步探讨产生这一差异的细胞和分子机制。