pPVTglu-CeAGABA环路参与调节慢性NTG小鼠模型中的痛觉过敏

The pPVTglu- CeAGABA circuit is involved in regulating hyperalgesia in the chronic NTG mouse model in males

作者信息Weinan Na, Huijuan Yuan, Chunxiao Yang, Deqi Zhai, Bozhi Li, Zizi He, Ya Cao, Xiaoxue Lin, Zhenjie Ma, Cancan Chen, Tao Wang, Jiayi Liu, Wenjing Tang, Dengfa Zhao, Ruozhuo Liu, Shengyuan Yu
PMID41652327
发布时间2026-02
DOI10.1186/s10194-026-02285-3

实验完整度

高

包括行为学验证(von Frey、OFT、EPM、TST)、FosTRAP活性图谱、化学遗传学功能验证、顺行/逆行示踪、光纤记录与光遗传学结合验证功能连接。

主要模型

雄性C57BL/6J小鼠 NTG诱导的慢性偏头痛小鼠模型 Fos-tdTomato报告小鼠 VGAT-Cre小鼠 Vglut2-Cre小鼠

重点核对

NTG给药剂量10 mg/kg,腹腔注射,隔日一次,共5次 4-OHT给药剂量50 mg/kg,最后一次NTG注射前0.5小时腹腔注射 CNO给药剂量3 mg/kg,腹腔注射,行为测试前2-2.5小时 pPVT立体定位坐标:AP -1.25, ML 1.5, DV -2.59(30°角)及AP -1.87, ML 1.5, DV -2.59 CeA立体定位坐标:AP -1.20, ML ±2.87, DV -4.82及AP -1.70, ML ±2.87, DV -4.62

摘要

背景:慢性偏头痛给社会带来沉重疾病负担,但其潜在机制仍知之甚少。丘脑室旁核(PVT)传统上与觉醒相关,近期研究表明其可调节疼痛和负性情绪。然而,PVT及其相关神经环路在偏头痛中的作用研究仍不充分。对PVT的忽视可能因其在生理条件下具有较高的基础神经活性,难以分离疾病特异性变化。方法:通过反复腹腔注射硝酸甘油(NTG)建立慢性偏头痛小鼠模型。分别采用von Frey实验、旷场实验、高架十字迷宫实验和悬尾实验评估小鼠的机械性痛觉过敏、焦虑和抑郁样行为。通过FosTRAP策略测定后部PVT(pPVT)的激活状态,并在化学遗传学抑制其神经元后进行行为测试。随后,结合顺行示踪与下游区域活动图谱,鉴定可能参与调节的神经环路。最后,采用化学遗传学操作进一步验证该环路在NTG诱导的慢性偏头痛中的作用。结果:慢性偏头痛小鼠表现出机械性痛觉过敏和焦虑样行为,而未观察到抑郁样行为。与对照组相比,模型组pPVT激活增加,如FosTRAP策略结果所示。化学遗传学抑制pPVT谷氨酸能神经元可减轻模型小鼠的机械性痛觉过敏,但不影响焦虑样行为。pPVT的投射支配包括中央杏仁核(CeA)在内的多个区域。模型组CeA及其来自pPVT的传入输入(pPVTglu-CeA)激活增加。化学遗传学抑制CeA GABA能神经元可减轻模型小鼠的机械性痛觉过敏和焦虑样行为。然而,同时抑制pPVTglu-CeA和接受pPVT输入的CeA GABA能神经元(pPVT-CeAGABA)可改善模型小鼠的机械性痛觉过敏,但不影响焦虑样行为。结论:pPVTglu-CeAGABA环路参与慢性偏头痛的机械性痛觉过敏行为,可能是慢性偏头痛治疗的一个有前景的候选靶点。

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
丘脑室旁核后部(pPVT)及其相关神经环路是否参与慢性偏头痛的机械性痛觉过敏和焦虑样行为?
核心机制
NTG诱导的慢性偏头痛中,pPVT谷氨酸能神经元激活,通过兴奋性投射增强CeA GABA能神经元活动,pPVTglu-CeAGABA环路特异性调节机械性痛觉过敏,而非焦虑样行为。
主要证据
FosTRAP策略显示模型组pPVT及CeA激活增加;化学遗传学抑制pPVT谷氨酸能神经元或pPVTglu-CeA、pPVT-CeAGABA神经元可减轻机械性痛觉过敏,但不影响焦虑样行为;抑制全部CeA GABA能神经元则同时减轻痛觉过敏和焦虑样行为;光遗传学激活pPVT- CeA投射可增加CeA GABA能神经元钙活动。
研究意义
该研究鉴定出pPVTglu-CeAGABA环路作为慢性偏头痛机械性痛觉过敏的神经基础,为慢性偏头痛治疗提供了潜在靶点。

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

慢性偏头痛模型建立与行为学验证

验证NTG诱导的慢性偏头痛模型是否表现出机械性痛觉过敏及焦虑、抑郁样行为。

对雄性C57BL/6J小鼠每隔一天腹腔注射NTG(10 mg/kg)共5次,或给予等体积溶剂对照。在每次注射前检测机械阈值,并在建模后第9-10天进行旷场、高架十字迷宫和悬尾实验。

2

pPVT神经元活动标记(FosTRAP)

比较NTG模型与对照组中pPVT神经元的激活程度。

在Fos-tdTomato小鼠建模第8天,于NTG/VEH注射前0.5小时腹腔注射4-OHT(50 mg/kg)以标记该时间窗口内激活的神经元。3天后收集脑组织,统计pPVT中tdTomato阳性细胞数。

3

化学遗传学抑制pPVT谷氨酸能神经元

验证pPVT谷氨酸能神经元是否调节慢性偏头痛模型中的机械性痛觉过敏和焦虑样行为。

向Vglut2-Cre小鼠的pPVT注射AAV2/9-EF1a-DIO-hM4D(Gi)-EGFP或对照病毒,3周后建立慢性偏头痛模型。在第9天给予CNO(3 mg/kg i.p.)并在CNO前及CNO后2-2.5小时检测机械阈值,第10、11天进行OFT和EPM。

4

顺行与逆行示踪鉴定pPVT下游投射

鉴定pPVT谷氨酸能神经元的投射靶区并确认pPVT-CeA环路。

使用顺行非跨突触病毒(AAV2/9-hSyn-DIO-mGFP-T2A-Synaptophysin-mRuby)和跨突触病毒(AAV2/1-hSyn-CRE)注射至pPVT,3周后观察下游投射区域(NAc, BNST, IPAC, CeA, BLA)。使用逆行病毒(AAV2/11-EF1α-DIO-EGFP)注射至CeA,观察pPVT中的逆行标记。

5

下游区域活动图谱与pPVT-CeA末端激活

确定NTG模型中CeA及其来自pPVT的输入是否被激活。

在Fos-tdTomato小鼠建模第8天给予4-OHT,比较NTG与VEH组下游各脑区(NAc, BNST, IPAC, CeA, BLA)中tdTomato阳性细胞密度。另外,在FosTRAP2小鼠pPVT注射AAV2/9-hSyn-DIO-H2B-EGFP-T2A-Synaptophysin-mRuby,评估激活的pPVT神经元在CeA的纤维末端密度。

6

化学遗传学抑制CeA GABA能神经元

验证CeA GABA能神经元是否调节慢性偏头痛中的机械性痛觉过敏和焦虑样行为。

向VGAT-Cre小鼠的CeA注射AAV2/9-EF1a-DIO-hM4D(Gi)-EGFP或对照病毒,3周后建立慢性偏头痛模型。CNO给药和行为测试方案与前述pPVT抑制实验相同。

7

光遗传学与光纤记录验证pPVT-CeA功能连接

明确pPVT到CeA的功能连接是否为兴奋性。

向C57BL/6J小鼠pPVT注射AAV2/9-CaMKIIa-Chrimson-mCherry或对照,向VGAT-Cre小鼠CeA注射AAV2/9-EF1α-DIO-GCaMP6s并植入光纤。3周后进行光遗传刺激(635 nm, 20 Hz, 5 s)并同步记录CeA中GABA能神经元的钙信号。

8

化学遗传学抑制pPVTglu-CeA回路

验证投射至CeA的pPVT谷氨酸能神经元是否调节机械性痛觉过敏。

向C57BL/6J小鼠pPVT注射AAV2/9-CaMKIIα-DIO-hM4D(Gi)-P2A-EGFP,并在CeA注射逆行AAV2/11-hSyn-SV40 NLS-Cre。3周后建立慢性偏头痛模型,CNO给药及行为测试同前。

9

化学遗传学抑制pPVT-CeAGABA回路

验证接受pPVT输入的CeA GABA能神经元是否调节机械性痛觉过敏。

向VGAT-Cre小鼠CeA注射AAV2/9-hSyn-ConFon-hM4D(Gi)-EGFP,并在pPVT注射跨突触AAV2/1-hSyn-SV40 NLS-Flp-P2A-mCherry。3周后建立慢性偏头痛模型,CNO给药及行为测试同前。

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
硝酸甘油Beijing Yimin Pharmaceutical Co., Ltd.--
4-羟基他莫昔芬Sigma-AldrichH6278
玉米油MedChemExpressHY-Y1888
von Frey纤维丝Danmic Global--
SuperMaze软件Shanghai Xinruan Information Technology Co., Ltd.--
高架十字迷宫Shanghai Xinruan Information Technology Co., Ltd.XR-XG201
阿佛丁(三溴乙醇)----
磷酸盐缓冲液----
蔗糖----
Tissue-Tek OCT包埋剂Sakura Finetek U.S.A. Inc.--
冷冻切片机Leica BiosystemsCM1950
IHC/IF封闭液YangGuangBioC220702
抗c-Fos一抗Cell Signaling Technology2250
抗NeuN一抗Abcamab177487
抗GFP一抗Abcamab13970
Alexa Fluor 647标记山羊抗兔IgG二抗YangGuangBioC081816
Alexa Fluor 488标记山羊抗鸡IgY二抗Abcamab150173
含DAPI的抗淬灭封片剂YangGuangBio190401
Pannoramic MIDI全景扫描仪3DHISTECH--
QuantCenter软件3DHISTECH--
玻璃微管注射泵RWD Life ScienceR-480
AAV2/9-hSyn-DIO-mGFP-T2A-Synaptophysin-mRuby-WPRE-hGH polyABrainVTAPT-1244
AAV2/1-hSyn-CRE-WPRE-hGH polyABrainVTAPT-0136
AAV2/9-hSyn-DIO-H2B-EGFP-T2A-Synaptophysin-mRuby-WPREsBrainVTAPT-4596
rAAV-EF1a-DIO-EGFPBrain CaseBC-0015
rAAV-EF1a-DIO-hM4D(Gi)-EGFP-WPREsBrainVTAPT-0987
rAAV-EF1a-DIO-EGFP-WPRE-hGH-pABrainVTAPT-0987
rAAV-CaMKIIα-DIO-hM4D(Gi)-P2A-EGFPBrain CaseBC-1440
rAAV-CaMKIIα-DIO-EGFPBrain CaseBC-0487
rAAV-hSyn-SV40 NLS-CreBrain CaseBC-0159
rAAV-hSyn-ConFon-hM4D(Gi)-EGFP-WPRE-hGH polyABrain CasePT-1572
rAAV-hSyn-ConFon-EGFP-WPRE-hGH polyABrainVTAPT-9192
rAAV-hSyn-SV40 NLS-Flp-P2A-mCherryBrain CaseBC-0999
rAAV-CaMKIIa-Chrimson-mCherry-WPRE-hGH polyABrainVTAPT-1414
rAAV-CaMKIIa-mCherry-WPRE-hGH polyABrainVTAPT-0108
rAAV-EF1α-DIO-GCaMP6sBrain CaseBC0086
rAAV-EF1α-DIO-H2B-EGFP (AAV2/PHP.eB)Brain CaseBC-0782
光纤插芯Inper--
三色多通道光纤记录平台Thinker Tech Nanjing Bioscience Inc.QAXK-FPS-SS-MC-LED-OG
氯氮平-N-氧化物BrainVTA--
GraphPad Prism 9GraphPad Software, Inc.--

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
动物模型
NTG给药剂量10 mg/kg、腹腔注射,隔日一次共5次;注射体积30 ml/kg;对照组使用稀释的乙醇溶液
阅读提示:Methods - Animal models
行为学测试
von Frey测试(眶周和足底)的具体流程及阈值计算;OFT、EPM、TST的参数(如时间、光照、标准)
阅读提示:Methods - Behavior tests
FosTRAP标记
4-OHT给药剂量50 mg/kg、时间(最后一次NTG前0.5小时)
阅读提示:Methods - 4-hydroxytamoxifen (4-OHT) preparation and administration
立体定位注射
pPVT坐标:AP-1.25/ML1.5/DV-2.59(30°角)和AP-1.87/ML1.5/DV-2.59,注射体积100 nL;CeA坐标:AP-1.20/ML±2.87/DV-4.82(150 nL)和AP-1.70/ML±2.87/DV-4.62(50 nL),注射速度40 nL/min
阅读提示:Methods - Stereotaxic surgery, virus injection, and optical ferrule fiber implantation
化学遗传学操作
CNO给药剂量3 mg/kg i.p.,行为测试时间(von Frey为CNO后2-2.5小时,OFT/EPM为CNO后2小时)
阅读提示:Methods - Chemogenetic manipulation; Results
光遗传与光纤记录
光刺激参数:635 nm、20 Hz、5 s;光纤记录:405 nm参考光、470 nm信号光;光功率:5 mW(635 nm)、30 μW(405 nm)、45 μW(470 nm)
阅读提示:Methods - Optogenetic stimulation and fiber photometry