《Frontiers in Cellular Neuroscience》：Differential microglial dynamics and neuroinflammation underlying neuropathic pain in the central nervous system: comparative insights from spinal cord injury and compressive myelopathy models
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本文通过比较脊髓损伤（SCI）与退行性压迫性脊髓病（DCM）模型，系统揭示了小胶质细胞/巨噬细胞（M/M）在中枢神经系统（脊髓与大脑）的时空动态变化及其与慢性神经病理性疼痛（NeP）的关系，为病理特异性治疗窗口提供了新见解。
引言
神经病理性疼痛（NeP）是脊髓疾病的主要并发症，具有难治性特点并严重影响患者生活质量。急性脊髓损伤（SCI）后会发生急性神经炎症反应，但慢性期小胶质细胞/巨噬细胞（M/M）的动力学及其在退行性压迫性脊髓病（DCM，如颈椎病性脊髓病CSM和后纵韧带骨化症OPLL）中的作用尚不明确。大脑M/M可能参与持续性NeP的维持，但目前缺乏SCI与DCM的比较研究。本研究旨在探究SCI和DCM后脊髓和大脑中M/M活化及疼痛相关信号分子的动态变化及其在慢性NeP中的作用。
材料与方法
实验小鼠模型
急性SCI模型采用C57BL/6N雄性小鼠，使用 Infinite Horizon 撞击器在T9-T10节段造成挫伤。DCM模型使用ttw/ttw小鼠，该模型因C1-C2水平钙化团块导致进行性脊髓压迫。根据压迫严重程度（通过横断面残余面积TRANS%评估），将ttw/ttw小鼠分为轻度（12周，TRANS% > 50）、中度（18周，TRANS% 50-70%）和重度（24周，TRANS% ≤ 50）压迫组。SCI模型的时间点定义为：急性期（0-4天）、亚急性期（5-14天）和慢性期（≥28天，本研究还包括伤后12周的长期慢性期）。
行为学与感觉测试
使用Basso小鼠运动量表（BMS）评估SCI模型小鼠的后肢运动功能。采用动态足底触觉测量仪和热板试验分别评估机械性异常性疼痛和热敏感性。所有测试由对分组信息不知情的两名独立检查员进行。
免疫组织化学
取小鼠脊髓和脑组织进行冰冻切片，采用免疫荧光染色检测CD11b阳性M/M细胞以及疼痛相关分子磷酸化p38 MAPK（p-p38）和磷酸化ERK1/2（p-ERK1/2）的表达。分析区域包括损伤/压迫部位、腰膨大以及参与疼痛调控的脑区（杏仁核、海马、丘脑和体感皮层）。
免疫印迹分析
使用蛋白质印迹法检测损伤部位和腰膨大区域促炎细胞因子（TNF-α, IL-12）和抗炎细胞因子（IL-4, IL-10）的表达水平。
统计分忻
数据以均值±标准差表示。采用重复测量方差分析或线性混合效应模型分析行为学数据。组织学数据以单个动物为实验单位进行统计分析。使用错误发现率（FDR）校正进行多重比较，校正后p值<0.05认为有统计学意义。
结果
运动功能与痛觉过敏
SCI模型小鼠后肢运动功能在伤后4周内严重受损后趋于稳定并略有恢复。机械和热痛觉过敏在伤后2周最为明显。在DCM模型中，与对照ICR小鼠相比，18周和24周龄的ttw/ttw小鼠表现出机械和热敏感性阈值降低。由于关节挛缩，无法评估ttw/ttw小鼠的运动功能。
脊髓背角M/M的分布
在SCI模型中，损伤部位的CD11b阳性细胞在伤后14天达到峰值，随后在慢性期下降。相反，腰膨大区域的CD11b阳性细胞在SCI后慢性期进行性增加。在DCM模型中，压迫部位的CD11b阳性细胞数量随压迫严重程度（尤其在18-24周龄）而增加，但腰膨大区域未见显著变化。
大脑中M/M的活化
在SCI模型中，伤后12周海马和杏仁核的CD11b阳性细胞显著增加，而丘脑和体感皮层无显著变化。在DCM模型中，海马和杏仁核的CD11b阳性细胞随压迫程度加重而增加。此外，与12周龄相比，18-24周龄小鼠丘脑中的CD11b阳性细胞也显著增加，体感皮层仍无显著变化。
疼痛相关分子的表达变化
在SCI模型中，损伤部位p-p38和p-ERK1/2（与CD11b共定位）的表达在伤后2周达到峰值，而在腰膨大区域，其表达在慢性期（伤后12周）显著升高。在DCM模型中，压迫部位p-p38和p-ERK1/2的表达随压迫加重而增加，但腰膨大区域变化不大。在大脑中，这些分子的表达与CD11b的变化并非完全同步。SCI模型慢性期（12周）海马和杏仁核，以及急性和慢性期丘脑均可见p-p38和p-ERK1/2表达增加。DCM模型在中度压迫（18周）时，海马、杏仁核和丘脑的疼痛相关分子表达增加。两个模型的体感皮层均未见明显表达。
细胞因子表达
在SCI模型中，损伤部位TNF-α在伤后4天达到峰值，IL-4和IL-10在伤后2周达到峰值。在DCM模型中，TNF-α在18周龄（中度压迫）时达到峰值，而抗炎细胞因子（IL-4, IL-10）在两个部位均无显著变化。两个模型中IL-12水平均无显著变化。
讨论
本研究发现SCI和DCM模型中的神经炎症模式存在差异，这可能是其慢性NeP表现不同的基础。
在SCI模型中，M/M活化和疼痛相关分子表达在急性期集中于损伤部位，在亚急性期转移至腰膨大区域，并在慢性期（12周）进一步涉及海马和杏仁核。这种从损伤部位向腰膨大及边缘系统脑区的扩散性激活模式，与SCI后常见的慢性 below-level 疼痛（如下肢疼痛）的临床表现一致。腰膨大区域的远程小胶质细胞激活可能在 below-level 疼痛的维持中起关键作用。
相比之下，DCM模型显示M/M活化及疼痛相关分子表达主要局限于压迫部位，并随压迫严重程度同步增加，但未向腰膨大区域扩散。然而，大脑边缘系统（海马、杏仁核）的M/M相关炎症变化在DCM中更为早发和显著，甚至在丘脑和体感皮层也出现于中度压迫阶段。这种以局部脊髓压迫和早期/显著边缘系统受累为特征的神经炎症模式，与DCM患者常见的慢性 at-level 疼痛（如上肢疼痛）且易伴发情感障碍的临床特征相符。
细胞因子谱也不同：SCI模型呈现急性促炎（TNF-α峰值）后继之抗炎（IL-4, IL-10峰值）的转变，而DCM模型仅见促炎细胞因子（TNF-α）随压迫加重而升高，抗炎细胞因子诱导有限，提示其炎症调控机制可能存在缺陷。
这些发现强调了病理特异性治疗窗口的重要性。对于急性SCI，在伤后急性期至亚急性期（约2周内）针对损伤部位的抗炎和神经保护策略可能对预防继发性损伤和后续疼痛慢性化至关重要。对于DCM，鉴于M/M活化随压迫进展而加重，并在早期即涉及情感相关脑回路，建议在出现上肢神经症状早期（即使无运动障碍）即考虑干预。一旦海马和杏仁核的M/M活化及相关疼痛信号通路建立，NeP很可能发展为难治性慢性状态。
总之，本研究通过比较SCI和DCM模型，揭示了慢性NeP背后差异性的小胶质细胞动力学和神经炎症机制，为开发针对不同脊髓疾病病理生理特点的精准镇痛策略提供了重要的实验依据。
