腹侧被盖区背侧部与腹侧部在调控神经病理性痛中的差异性研究

Neuropathic pain is generally defined as a chronic pain state with a high morbidity, serious harm and poor understanding of its pathological mechanisms. Recently, many researches started to focus on the involvement of mesolimbic dopaminergic system in the nociceptive processing, however, the controversy did exist on this issue was that wheather the dopaminergic neurons in this area was activated or inhibited during the processing of pain. To address this ambiguous issue, our project,focusing on the ventral tegmental area(VTA), proposed that there are two anatomically and functionally distinct dopamine systems within the ventral and dorsal proportion of VTA(dVTA and vVTA), and both of which were involved in the modulation of neuropathic pain. With a battery of techniques, such as behavioural tests,molecular biology, morphology, gene analysis and knockout, and electrophysiological methods, we investigate the difference between the two dopamine systems within dVTA and vVTA in the excitability of dopamine neurons in the process of neuropathic pain, and observe the effects of GABAergic synapses and G protein-coupled inwardly-rectifying potassium channels (Girk)on modulating the excitability of dopamine in chronic constrictive injury model(CCI). The accomplishment of the project will reveal novel mechanisms at cellular,synaptic and ionic levels in the process whereby the two sub-areas of VTA modulate neuropathic pain, and provide new evidence for the ambiguous issue. Likewise, the study will provide a more accurate target for neuropathic pain treatments like deep brain stimulation, and identify new drug targets to develop more effective treatments for chronic neuropathic pain.

神经病理性痛发病率高,危害严重但机制不清。近年来，有研究开始关注中脑多巴胺系统在调控神经病理性痛中的作用，但该系统在疼痛过程中是兴奋还是抑制尚存在争议。针对这一争议，本项目以腹侧背盖区为切入点，提出"腹侧背盖区背侧部和腹侧部内存在解剖位置和功能不同的两个多巴胺系统,二者共同参与了神经病理性痛的调控"的假说。采用行为学、分子生物学、形态学、基因分析、基因敲除和电生理学等手段，从整体、细胞、突触和离子通道水平探索慢性缩窄性损伤引起的神经病理性痛小鼠腹侧背盖区背侧部和腹侧部多巴胺能神经元兴奋性的差异，观察两亚区GABA能突触和GirK离子通道对多巴胺能神经元兴奋性的调节作用，预期结果将揭示腹侧背盖区不同亚区参与慢性神经病理性痛的细胞、突触和离子通道机制，有助于解决多巴胺系统参与疼痛过程的争端，为慢性疼痛的治疗（深脑刺激术等）提供更精确的靶点，为研发多巴胺系统相关药物提供新思路。

慢性神经病理性痛和抑郁症是全球性的恶性疾病，对其发病机制的不了解是缺乏有效治疗手段的一个重要原因。少量研究提示中脑多巴胺奖赏系统参与神经病理性痛的调控，但存在较大争议。一方面，本研究从腹侧被盖区多巴胺能神经元的解剖分区（背侧部和腹侧部）及其投射靶区出发，探讨了投射特异性的多巴胺能神经元在介导慢性坐骨神经缩窄性损伤引起的病理性痛痛中的作用。本研究发现慢性病理性痛小鼠对侧腹侧被盖区-伏隔核投射特异性的多巴胺能神经元放电明显增加，光遗传学或药理学抑制这些神经元的电活动可以缓解动物的疼痛行为。腹侧被盖区-伏隔核环路特异性脑源性神经生长因子信号通路介导了这一慢性神经病理性痛过程。我们前期研究表明，在社交挫败模型中，腹侧被盖区-伏隔核投射的多巴胺能神经元中超极化激活的阳离子电流和钾离子电流之间的内在平衡介导了自然发生的抗抑郁机制（resilience，非易感），但是其神经环路机制尚不清楚。本项目发现从蓝斑核到腹侧被盖区的去甲肾上腺素能投射介导了这一过程：慢性社交挫败模型中，非易感的动物蓝斑核-腹侧被盖区投射特异性的神经元放电增加，而易感动物的放电与对照组无异；连续10天光遗传学激活这一神经环路（20分钟/天）可以使易感动物变得非易感，并且诱发了在非易感动物中观察到的腹侧被盖区-伏隔核投射特异性多巴胺能神经元中的超极化激活的Ih电流和K+电流之间的内在平衡。为了进一步观察去甲肾上腺素能投射在腹侧被盖区-伏隔核投射的多巴胺能神经元上的受体靶点，采用molecular profiling技术我们发现该投射的多巴胺能神经元与总体多巴胺能神经元相比表达较多的alpha1b和beta3受体基因。为了观察这两个受体的作用，我们将其激动剂的混合液注射到易感动物的腹侧被盖区内（连续10天注射），结果发现跟光遗传学激活蓝斑核-腹侧被盖区环路一样，激活这两个受体同样逆转了易感动物的抑郁行为。综上所述，本项目发现腹侧被盖区-伏隔核是介导慢性神经病理性痛的一个神经环路机制，环路特异性的脑源性神经生长因子信号通路介导了这一过程；本项目还发现蓝斑核-腹侧被盖区去甲肾上腺素能投射是一个介导自然非易感的特异性神经环路。本研究提供了腹侧被盖区相关神经环路参与慢性神经病理性痛和抑郁的直接证据，为开发新的疼痛和抑郁治疗药物和治疗手段提供了崭新的靶点。