《Physiology & Behavior》：Temporal Dynamics of Mechanical Hypersensitivity and Dorsal Root Ganglion Transcription in a Bilateral CFA-Induced Inflammation Model in Mice
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本研究针对炎症性疼痛的昼夜节律调控机制尚不明确的问题，通过建立小鼠CFA诱导的单侧足底炎症模型，系统探究了急性期（第3天）与持续期（第5天）机械超敏性的时间依赖性变化及其背根神经节（DRG）转录组特征。结果发现，轻机械力（0.16 g、0.4 g）诱发的超敏反应在持续期呈现显著昼夜波动，而高机械力（0.6 g）在急性期具时间依赖性；DRG中Tac1（Substance P编码基因）的表达在ZT4时相受CFA诱导上调，核心时钟基因Bmal1与Per1的表达仅受时间调控而不受炎症影响。该研究首次揭示了CFA炎症性疼痛中机械超敏的昼夜节律调控模式，为理解轮班工作等昼夜节律紊乱人群的疼痛易感性提供了分子依据。
在生命科学领域，疼痛的感知与调控一直是备受关注的核心问题。尤其令人好奇的是，为什么许多慢性疼痛患者会感觉在一天中的特定时段疼痛更为剧烈？近年来的研究表明，人体的许多生理功能，包括疼痛感知，都受到内在生物钟——昼夜节律的精密调控。昼夜节律系统以大约24小时为周期，调节着睡眠-觉醒、激素分泌、免疫功能乃至感官处理等过程。然而，在炎症性疼痛条件下，机械性刺激敏感性的昼夜波动规律及其背后的分子机制，科学界仍知之甚少。这不仅是基础神经科学的重要课题，也对理解轮班工作者、跨时区旅行者等生物钟紊乱人群的疼痛问题具有现实意义。
为了深入探究这一问题，研究人员在《Physiology》上发表了一项研究，利用小鼠模型揭示了炎症性疼痛中机械超敏性的动态昼夜变化及其在背根神经节的基因表达基础。他们采用经典的单侧足底注射完全弗氏佐剂（CFA）建立炎症模型，另一侧注射生理盐水作为对照，模拟炎症性疼痛状态。
研究团队运用了几项关键技术：行为学上，使用校准的Von Frey单丝（0.16 g, 0.4 g, 0.6 g）在不同昼夜时点（ZT4, ZT12, ZT20）定量评估机械敏感性；分子生物学上，在特定时间点采集支配足底感觉的腰段背根神经节（DRG），通过RNA测序（RNA-seq）进行全转录组分析，并利用微滴式数字PCR（ddPCR）对核心时钟基因和疼痛相关基因进行精确定量。
3.1. 时间依赖性CFA诱导的机械超敏
研究发现，CFA注射成功诱导了局部足底水肿，但未影响小鼠体重，表明炎症是局部的。行为测试显示，机械超敏的昼夜模式随炎症阶段和刺激强度而变化。在急性期（第3天），高力刺激（0.6 g）诱发的超敏反应表现出时间依赖性（ZT4和ZT12时反应强于ZT20），而轻力刺激（0.16 g）则全天候升高。到了持续期（第5天），模式发生逆转：轻力刺激（0.16 g和0.4 g）的反应开始呈现昼夜差异，而高力刺激（0.6 g）的反应则在全天保持高位且无时间差异。这表明，疼痛的昼夜调控具有阶段和强度特异性。
3.2. DRG中Tac1表达与CFA诱导的机械超敏相关，但核心时钟组件表达无关
对疼痛信号传递关键介质——P物质（Substance P）的编码基因Tac1的分析发现，在注射后第4天，CFA侧DRG的Tac1 mRNA水平在ZT4时相显著高于对照侧，但在ZT12时相无此差异。到第6天，CFA的诱导效应消失。与此同时，核心时钟基因Bmal1和Per1在DRG中的表达呈现预期的昼夜振荡（Bmal1在ZT12高，Per1在ZT4高），但其表达水平不受CFA注射的影响，提示CFA诱导的超敏虽有时相特征，却未直接扰乱DRG本身的分子钟核心振荡器。
3.3. mRNA测序揭示DRG中时间及CFA依赖的基因表达
RNA-seq分析进一步描绘了DRG转录组的全局图景。差异表达基因（DEG）分析显示，CFA的总体效应较弱，仅发现Lyh6基因表达下调。然而，当分时相分析时，在ZT4时相，CFA诱导了更多的基因上调（156个上调 vs 28个下调），而在ZT12时相，下调基因占主导（42个下调 vs 13个上调）。基因本体（GO）富集分析提示，ZT4时相CFA响应基因显著富集于乙酰胆碱受体信号通路、对乙酰胆碱的应答等生物学过程，表明神经递质受体调控可能参与早期炎症反应的昼夜差异。个体小鼠分析发现，在ZT4时相有5个共同的差异表达基因（Myh4, Tnnt3, Acta1, Atp2a1, Myl1），均与肌肉收缩功能相关；而在ZT12时相，仅GAPDH是共同差异基因，可能反映了能量代谢的适应。
综合以上结果，本研究得出结论：CFA诱导的机械超敏性在急性期和持续期表现出不同的昼夜节律模式，这种模式转换可能与不同机械力强度所激活的神经纤维类型（如低阈值机械感受器Aβ纤维与高阈值伤害性感受器Aδ/C纤维）的敏感性差异有关。背根神经节中疼痛相关基因Tac1的诱导表达具有时间依赖性，但其表达变化与核心时钟基因Bmal1和Per1的固有振荡相分离，提示炎症疼痛的昼夜调控可能不依赖于DRG内核心分子钟的重新编程，而是通过影响下游的疼痛信号通路（如神经肽表达）来实现。
这项研究的意义在于，它首次系统描绘了炎症性疼痛模型中机械超敏的动态昼夜变化图谱，并揭示了背根神经节转录组响应的时间特异性。这不仅深化了我们对疼痛生物钟机制的理解，也为临床疼痛管理，特别是针对轮班工作、睡眠障碍等生物节律紊乱人群的疼痛干预，提供了重要的理论依据和潜在的时序治疗靶点。未来研究需要进一步探索不同细胞类型（神经元与胶质细胞）在疼痛昼夜节律中的具体贡献，并在雌性动物及其他疼痛模型中验证这些发现的普适性。
