《Brain Research Bulletin》:Electroacupuncture alleviates inflammatory pain via the activation of GABAergic inhibitory interneurons in mouse spinal dorsal horn
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本研究针对炎性疼痛临床治疗面临的药物副作用等问题,探讨了电针(EA)在完全弗氏佐剂(CFA)诱导的小鼠炎性疼痛模型中的镇痛作用及脊髓背角抑制性神经元机制。研究发现,电针刺激环跳(GB30)和阳陵泉(GB34)穴可显著缓解机械性痛觉过敏,并通过免疫荧光染色和膜片钳记录证实其通过增强GABA能抑制性中间神经元的兴奋性和活性,恢复脊髓兴奋-抑制平衡。该研究为电针镇痛提供了新的脊髓水平细胞机制证据,支持其在炎性疼痛管理中的治疗潜力。
炎性疼痛是临床常见的顽固性病症,当前主要依赖非甾体抗炎药(NSAIDs)进行干预,但长期使用易引发胃肠道黏膜损伤和心血管风险等副作用。电针(Electroacupuncture, EA)作为传统针灸的现代发展形式,已在多种疼痛模型中展现出良好的镇痛效果,但其在中枢神经系统特别是脊髓水平的作用机制尚未完全阐明。脊髓背角作为痛觉信号传递和调制的关键枢纽,其内部兴奋性与抑制性神经元网络的动态平衡对疼痛感知具有决定性作用。已有证据表明,脊髓抑制功能减弱(disinhibition)——主要表现为抑制性中间神经元兴奋性降低及γ-氨基丁酸(GABA)和甘氨酸合成释放减少——是疼痛发生和维持的重要机制。那么,电针是否通过调节脊髓背角GABA能抑制性中间神经元的活动来缓解炎性疼痛?这正是本研究试图解答的核心科学问题。
为探究此问题,研究团队建立小鼠足底注射完全弗氏佐剂(Complete Freund's Adjuvant, CFA)诱导的炎性疼痛模型,并于造模后第2、4、6、8天交替电针刺激环跳(GB30)和阳陵泉(GB34)穴位。通过von Frey纤维丝测定机械性痛阈(Paw Withdrawal Threshold, PWT),评估电针干预对疼痛行为的影响;同时采用旷场实验排除运动功能干扰。在机制层面,研究人员综合运用免疫荧光染色技术检测脊髓背角浅层(Ⅰ-Ⅱ板层)神经元激活标志物c-fos与兴奋性神经元标记物Lmx1b、抑制性神经元标记物Pax2及GABA的共表达情况;并利用GAD67-GFP转基因小鼠进行离体脊髓切片全细胞膜片钳记录,分析GABA能抑制性中间神经元的电生理特性变化。
研究结果显示,电针治疗能显著缓解CFA诱导的机械性痛觉过敏,且不影响小鼠自主运动活性。免疫荧光结果显示,CFA炎症可显著增加脊髓背角c-fos阳性神经元数量,而电针在干预早期(第2、4、6天)进一步增强了c-fos表达,但降低了c-fos与Lmx1b共标的兴奋性神经元比例,同时显著提高了c-fos与Pax2、GABA共标的抑制性神经元比例。电生理数据表明,与CFA组相比,电针组GAD67-GFP阳性神经元的静息膜电位(Resting Membrane Potential, RMP)发生去极化,动作电位发放频率增加,提示其兴奋性提升。
主要技术方法概述
本研究主要采用CFA诱导的小鼠炎性疼痛模型,通过行为学测试(机械痛阈测定、旷场实验)评估电针镇痛效果;利用免疫荧光多重染色分析脊髓背角神经元活性与表型;并借助GAD67-GFP转基因小鼠进行全细胞膜片钳记录,检测GABA能神经元电生理特性。所有动物实验均遵循动物伦理规范。
3.1. EA alleviates mechanical hypersensitivity in inflammatory pain
通过足底注射CFA建立炎性疼痛模型后,小鼠出现持续性机械痛觉过敏。电针干预可自第2天起显著提高痛阈,且效应随治疗次数累积增强,而假电针组无此效果。旷场实验证实电针不影响运动功能。
3.2. EA enhances c-fos expression in the spinal dorsal horn
CFA炎症显著增加脊髓背角浅层c-fos阳性神经元数量。电针在干预早期(第2、4、6天)进一步升高c-fos表达,至第8天各组间无差异,提示电针在早期阶段增强背角神经元总体活性。
3.3. Modulation of spinal excitatory interneurons by EA treatment in Inflammatory Pain
双标染色显示,电针干预第2天时,CFA+EA组c-fos阳性神经元中Lmx1b阳性兴奋性神经元的比例显著低于CFA组与假电针组,表明电针在早期选择性抑制了兴奋性神经元的相对激活水平。
3.4. EA increases the activity of GABAergic inhibitory interneurons the superficial spinal dorsal horn
电针显著提高了c-fos与Pax2、GABA共标抑制性神经元的比例,且该效应自第2天持续至第8天,说明电针可持久激活脊髓背角GABA能抑制性中间神经元。
3.5. EA enhances the excitability of GABAergic interneurons in the spinal dorsal horn
膜片钳记录发现,电针干预使GAD67-GFP阳性神经元的RMP去极化,RMP与动作电位阈值的差值减小,且在相同电流注入下诱发动作电位的频率显著增加,证实电针提升了GABA能神经元的内在兴奋性。
本研究首次直接证实电针通过增强脊髓背角GABA能抑制性中间神经元的兴奋性与活性,抑制兴奋性神经元过度激活,重建局部兴奋-抑制平衡,从而发挥炎性镇痛作用。这一发现不仅深化了对电针镇痛脊髓机制的理解,也为临床开发基于神经调控的疼痛治疗新策略提供了重要理论依据。该论文发表于《Brain Research Bulletin》,为针灸现代化研究提供了细胞水平的实验证据。