《Neurobiology of Pain》：Females show enhanced susceptibility to develop nerve injury and constant joint pain compared to males in a mouse model of knee joint pain
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本文推荐一项关于骨关节炎疼痛性别差异机制的研究。为解决女性患者更易出现持续性关节疼痛的临床问题，研究者通过MIA诱导的小鼠膝关节炎模型，结合CPP行为学测试和ATF3 mRNA检测，发现雌性小鼠在更低MIA浓度下即出现持续性疼痛，且伴随DRG中神经损伤标志物ATF3表达上调，提示神经损伤是性别差异性疼痛的关键机制。该研究为开发针对性镇痛策略提供新靶点。
在全球范围内，骨关节炎（Osteoarthritis, OA）是导致慢性疼痛和残疾的主要原因之一，严重影响患者的生活质量。临床观察显示，女性患者不仅OA患病率更高，其疼痛程度也往往比男性更严重。尤其值得注意的是，OA疼痛具有高度异质性：部分患者主要表现为关节使用时的疼痛，休息后可缓解；而另一部分患者则经历持续性关节疼痛，即使休息也难以缓解。这种疼痛特性的差异使得患者对现有镇痛疗法的反应不一，因此深入解析不同疼痛类型背后的机制具有重要临床意义。
尽管影像学和组织病理学可以揭示关节的结构性损伤，但大量研究表明，关节病变的严重程度与患者报告的疼痛程度之间常存在不一致性。这种脱节提示，除了关节结构改变外，神经因素可能在OA疼痛中扮演关键角色。近年来，学者们注意到关节内神经支配的动态变化（包括神经纤维的异常发芽和神经损伤）可能与疼痛的产生和持续密切相关。此外，性别对疼痛敏感性的影响日益受到关注，女性对慢性疼痛的易感性高于男性，但其具体机制尚未明确。
为了探究持续性关节疼痛是否与神经损伤相关，以及雌性是否在关节损伤更早期即出现神经损伤和持续性疼痛，由Tamara King领导的研究团队利用单碘乙酸钠（Monosodium Iodoacetate, MIA）诱导的小鼠膝关节炎模型，开展了一项深入的研究。该研究近期发表在《Neurobiology of Pain》上，系统比较了雄性和雌性小鼠在相同MIA浓度下疼痛行为、关节病理、神经支配变化以及背根神经节（Dorsal Root Ganglia, DRG）中神经损伤标志物ATF3表达的差异。
本研究主要应用了以下关键技术：通过关节腔内注射MIA建立OA疼痛模型；利用负重不对称性测试和利多卡因诱导的条件性位置偏爱（Conditioned Place Preference, CPP）分别评估负荷性疼痛和持续性疼痛；采用组织病理学评分（改良Mankin评分）评估关节病变；使用免疫组化染色及三维神经纤维追踪分析关节及周围肌肉（胫骨前肌、前交叉韧带、软骨下骨）的神经纤维密度；通过RT-qPCR检测DRG中ATF3 mRNA的表达水平。
3.1. MIA诱导的负重不对称性
研究显示，关节内注射MIA可在雄性和雌性小鼠中引起浓度依赖性的负重不对称，即注射侧肢体承重减少。在相同MIA浓度（16 mg/mL）下，雌性小鼠表现出比雄性更显著的负重不对称，提示雌性对负荷性疼痛更为敏感。
3.2. MIA诱导的持续性疼痛
通过CPP实验评估持续性疼痛发现，雄性小鼠仅在较高MIA浓度（80 mg/mL）下才表现出对疼痛缓解的CPP，而雌性小鼠在较低浓度（16 mg/mL）下即出现明显的CPP效应。直接比较显示，雌性在16 mg/mL MIA下已发展出持续性疼痛，而雄性在同一浓度下仅表现为负重不对称，未见持续性疼痛，说明雌性对持续性疼痛的易感性更高。
3.3. MIA诱导的关节病理
组织学分析显示，16 mg/mL MIA在雄性和雌性小鼠中引起程度相似的关节病理改变，包括股骨、胫骨、半月板和滑膜的结构评分升高。尽管两性关节损伤程度相当，仅雌性出现持续性疼痛，表明疼痛行为的性别差异并非由关节结构病变的严重程度所驱动。
3.4. 神经纤维密度分析
对关节周围神经支配的分析显示，在16 mg/mL MIA作用下，雄性和雌性小鼠在前交叉韧带、胫骨前肌等区域的神经纤维密度无显著差异。但在软骨下骨区域，雄性小鼠出现神经纤维密度降低，而雌性无此变化。进一步对高浓度MIA（80 mg/mL）处理的雄性小鼠分析发现，其关节近端肌肉神经支配增加，而前交叉韧带和软骨下骨区域神经纤维减少，提示神经支配变化与疼痛类型有关，但仍无法完全解释雌性更早出现持续性疼痛的现象。
3.5. ATF3 mRNA表达
在背根神经节（L2–L5）中，研究人员检测了神经损伤标志物ATF3的mRNA表达。结果显示，在出现持续性疼痛的动物（雌性16 mg/mL MIA组和雄性80 mg/mL MIA组）中，ATF3表达显著上调，而仅表现负重不对称但无持续性疼痛的雄性16 mg/mL MIA组则未见明显变化。这一结果提示，神经损伤是持续性关节疼痛发生的关键因素，且雌性在较低关节损伤阶段即出现神经损伤。
本研究通过多维度实验表明，雌性小鼠在发展持续性膝关节炎疼痛方面表现出高于雄性的易感性，这一现象与临床中女性OA患者疼痛更严重的观察相符。值得注意的是，这种性别差异并非由关节病理损伤程度的差异所引起，关节神经支配的变化也不能完全解释该现象。关键发现在于，持续性疼痛的出现与背根神经节中ATF3表达上调密切相关，表明神经损伤是持续性关节疼痛的核心机制。雌性在较低MIA浓度下即同时出现持续性疼痛和神经损伤，提示性别因素可能通过调节神经损伤的阈值来影响疼痛表型。
该研究不仅深化了对骨关节炎疼痛异质性的理解，还为临床中女性患者疼痛更易慢性化的现象提供了机制解释。未来研究可进一步聚焦于特定神经纤维亚型的损伤机制，以及性别激素如何调控神经损伤与疼痛的关联。这些发现对开发针对神经病理性疼痛的性别特异性治疗策略具有重要的转化价值。
