实验性咬合干扰诱导的慢性口面部疼痛中三叉神经-外侧臂旁核-延髓头端腹内侧核环路机制研究

Mechanisms of the trigeminal-lateral parabrachial-rostroventral medullary circuits involved in experimental occlusal interference induced chronic orofacial pain

作者信息Siyi Mo, Jingwen Liu, Yuan Li, Yaojun Zhang, Xutong Song, Kaiyuan Fu, Qiufei Xie, Xiaoxiang Xu, Ye Cao
PMID41721236
发布时间2026-02
DOI10.1186/s10194-026-02292-4

实验完整度

包含病毒示踪、免疫荧光、化学遗传学操控、在体电生理、光纤光度计、行为学测试及EOI模型等多层级证据,并有激活与抑制双向验证。

主要模型

成年雄性SD大鼠 实验性咬合干扰(EOI)慢性口面部疼痛模型 Sp5-LPBN-RVM神经环路

重点核对

EOI模型:金属冠粘接于右上颌第一磨牙(0.4mm,Panavia F粘接剂) 化学遗传学病毒注射位点:Sp5(两点,300nL/位点)、LPBN(单侧或双侧,300nL)及RVM(500nL) CNO剂量及给药方式:3mg/kg,腹腔注射 行为学检测时间点:mHWT在CNO后30min;CPA/CPP测试时间窗口 在体电生理分类标准:RVM ON/OFF细胞及Sp5 WDR/NS神经元

摘要

背景:慢性口面部疼痛是一种常见且使人衰弱的疾病,感觉与情绪加工之间存在复杂的双向相互作用。脊髓三叉神经核(Sp5)、外侧臂旁核(LPBN)和延髓头端腹内侧核(RVM)构成可能参与疼痛调节的环路,但其结构和功能连接仍知之甚少。本研究旨在阐明Sp5-LPBN-RVM环路对实验性咬合干扰(EOI)诱导的慢性口面部疼痛的功能贡献。方法:采用病毒示踪和免疫荧光研究环路的结构连接。建立EOI诱导的慢性口面部疼痛模型。通过化学遗传学操控Sp5-LPBN谷氨酸能通路,分别通过体内电生理和光纤光度法记录RVM和Sp5的神经元活动。我们还评估了机械性头部缩回阈值(mHWT)、条件性位置厌恶(CPA)或条件性位置偏好(CPP)。结果:在解剖学上,Sp5直接投射至LPBN。在接受Sp5输入的LPBN神经元中,85.8%为谷氨酸能,4.1%为GABA能。LPBN反过来投射至RVM,其中71.4%的投射神经元为谷氨酸能,9.1%为GABA能。然而,接受Sp5输入的谷氨酸能LPBN神经元中,很少进一步投射至RVM。在功能上,激活Sp5-LPBN谷氨酸能通路增强了RVM ON细胞和Sp5广动力范围(WDR)/非特异性(NS)神经元的诱发反应,增加了RVM神经元和谷氨酸能Sp5神经元的钙信号,诱发了口面部痛觉过敏,并引起疼痛相关的厌恶行为。至关重要的是,抑制该通路逆转了EOI模型中观察到的类似参数变化。结论:Sp5-LPBN-RVM环路作为一个三叉神经-臂旁-延髓正反馈环路。该环路通过RVM的下行易化和Sp5的中枢敏化放大伤害感受,同时加重疼痛相关的负性情感。因此,它构成慢性口面部疼痛的关键神经基质,并代表潜在的治疗靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Sp5-LPBN-RVM环路在实验性咬合干扰诱导的慢性口面部疼痛中的功能和结构连接如何?
核心机制
该环路作为一个正反馈环路,通过RVM下行易化和Sp5中枢敏化放大伤害感受,同时加重疼痛相关负性情感。
主要证据
病毒示踪显示Sp5→LPBN→RVM通路,其中LPBN神经元以谷氨酸能为主;化学遗传学激活该通路增加RVM ON细胞和Sp5 WDR/NS神经元反应、钙信号,并诱导痛觉过敏和厌恶行为;抑制该通路则逆转EOI大鼠的这些效应。
研究意义
该环路是慢性口面部疼痛的关键神经基质,代表潜在的治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

Sp5-LPBN-RVM结构连接解析

明确Sp5、LPBN和RVM之间的解剖连接及神经元类型。

使用CTB594逆行示踪、顺行病毒示踪以及免疫荧光染色,确定Sp5投射至LPBN的神经元类型和比例,LPBN投射至RVM的神经元类型和比例,以及Sp5投射至LPBN的谷氨酸能LPBN神经元是否投射至RVM。

2

化学遗传学激活Sp5-LPBN谷氨酸能通路

验证激活该通路对RVM和Sp5神经元活动、口面部机械痛阈和厌恶行为的影响。

在Sp5注射Cre病毒,在LPBN注射DIO-hM3Dq-mCherry(激活)或DIO-mCherry(对照)病毒,3周后给予CNO,记录RVM和Sp5神经元活动(在体电生理和光纤光度法),测量mHWT,进行CPA测试。

3

化学遗传学抑制Sp5-LPBN谷氨酸能通路对EOI模型的影响

验证抑制该通路是否能逆转EOI诱导的神经元活动增强、痛觉过敏和厌恶行为。

在EOI大鼠中,Sp5注射Cre病毒,LPBN注射DIO-hM4Di-mCherry(抑制)或对照病毒,每日CNO注射持续7天,评估RVM和Sp5神经元活动、mHWT和CPP。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Panavia F粘接剂Kuraray--
BIO-EVF3电子测痛仪Bioseb--
CTB-594荧光示踪剂Thermo FisherC34777
scAAV2/2Retro-hSyn-EGFP-WPRE-pA病毒TaitoolS0581-2R
rAAV9-EF1α-DIO-EGFP病毒BrainVTAPT-0795
rAAV2/1-hSyn-Cre-WPRE-hGH-polyA病毒BrainVTAPT-0136
rAAV2/9-CaMKIIα-DIO-hM3Dq-mCherry病毒BrainVTAPT-1144
rAAV2/9-CaMKIIα-DIO-hM4Di-mCherry病毒BrainVTAPT-1143
rAAV2/9-CaMKIIα-DIO-mCherry-WPRE-hGH-polyA病毒BrainVTAPT-1167
氯氮平N-氧化物APE×BIO Tech--
抗CaMKIIα抗体abcamab5683
抗GABA抗体Sigma AldrichA2052
抗c-Fos抗体Synaptic Systems226017
DAPIZSGB-BIOZLI-9557
多通道电极阵列KedouBC--
Digital Lynx 4SX采集系统Neuralynx--
光纤(直径200微米,数值孔径0.37)Inper Tech--
光纤光度记录系统Inper Tech--
rAAV2/9-hSyn-GCaMP6s病毒BrainVTAPT-0145
rAAV2/9-CaMKIIα-GCaMP6s病毒BrainVTAPT-0110
MATLAB R2020aMathWorks--
GraphPad Prism 9.5.0----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物与伦理
动物品系、性别、体重、来源、饲养条件、伦理审批号
阅读提示:Materials and methods - Animals
EOI模型建立
金属冠规格、粘接剂类型、麻醉方式、粘接牙位
阅读提示:Materials and methods - Establishment of the EOI model
病毒注射
病毒血清型、启动子、注射体积、注射位点坐标、注射角度、病毒表达时间
阅读提示:Materials and methods - Stereotaxic viral injection strategy
化学遗传学操控
CNO剂量、溶剂、给药途径、给药时间点
阅读提示:Materials and methods - Chemogenetics
行为学检测
mHWT检测仪器、探针规格、适应时间、测量次数;CPA/CPP装置尺寸、训练时间、配对方式
阅读提示:Materials and methods - Measurement of the mHWT, CPA/CPP test
在体电生理
电极类型、记录位点坐标、刺激强度、刺激时间、分类标准
阅读提示:Materials and methods - In vivo electrophysiology
光纤光度法
光纤直径、数值孔径、植入坐标、刺激强度、刺激时间、记录时长
阅读提示:Materials and methods - Calcium imaging and fiber photometry recording
免疫荧光
抗体稀释比例、孵育条件、显色方法
阅读提示:Materials and methods - Immunofluorescence staining