腹外侧眶皮质5-HT2A受体在福尔马林诱导的继发性机械性痛觉过敏和痛觉超敏中的作用

正式注射大鼠后足引起急性痛觉行为及继发性机械性过敏和超敏痛，研究显示VLO中5-HT2A受体表达在注射后6天显著增加，激动剂DOI微注入VLO可抑制同侧痛觉过敏，其机制通过Gq-PLC-PKC通路激活VLO-PAG投射神经元，增强脑干下行抑制系统抑制脊髓痛觉传递。

　　

张蓓蕾|严向军|刘华|海如萍|贾红|赵玉龙|袁晓翠|霍福全

中国陕西省西安市西安交通大学健康科学中心基础医学科学学院生理学与病理生理学系，邮编710061

摘要

背景

将福尔马林注射到大鼠后爪中会引发急性疼痛行为（退缩和舔舐/抬起），随后出现继发性机械性痛觉过敏和痛觉超敏。我们之前的研究表明，腹外侧眶皮质（VLO）中的5-HT_2A受体参与了福尔马林引起的急性疼痛行为，但尚不清楚5-HT_2A受体是否也参与了继发性机械性痛觉过敏和痛觉超敏。本研究的目的是揭示VLO中5-HT_2A受体的作用及其在福尔马林诱导的继发性机械性痛觉过敏和痛觉超敏中的潜在机制。

结果

福尔马林注射后6天，VLO组织中的5-HT_2A受体表达水平显著升高。将5-HT_2A受体激动剂DOI微注射到VLO中可降低同侧后爪的福尔马林诱导的继发性机械性痛觉过敏和痛觉超敏，而这一效应可被5-HT_2A受体拮抗剂Ketanserin预处理所阻断。此外，DOI的镇痛作用可被磷脂酶C（PLC）抑制剂U73122、蛋白激酶C（PKC）抑制剂Chelerythrine或非选择性谷氨酸受体拮抗剂Kynurenic acid分别阻断。同时，在vlPAG中预先给予GABA也会阻断DOI的镇痛作用。

结论

这些数据表明，VLO中的5-HT_2A受体参与了福尔马林诱导的长期痛觉过敏的镇痛效应。其可能的机制是5-HT_2A受体激活通过Gq-PLC-PKC通路调节谷氨酸能神经元的传递，从而激活投射到PAG的VLO神经元，进而激活PAG-脑干下行抑制系统，抑制脊髓水平的疼痛信息传递。

引言

我们的实验室已经证明，腹外侧眶皮质（VLO）作为前额叶皮质（PFC）的一部分，参与了疼痛调节通路，该通路包括脊髓/延髓-丘脑中间核（Sm）-VLO-导水管周围灰质（PAG）-脊髓/延髓环路（Taati和Tamaddonfard，2018；Tamaddonfard等人，2017；Tang等人，2009；Wei等人，2016）。形态学研究显示，VLO接收来自背侧缝核（DR）的5-羟色胺（5-HT）纤维（Huo等人，2009；Li等人，1993）。越来越多的证据表明，5-HT受体通过直接或间接激活投射到PAG的VLO输出神经元，在疼痛调节中起关键作用，从而激活PAG-脑干下行抑制系统，抑制脊髓水平的疼痛传递（Huo等人，2010；Xu等人，2020；Xu等人，2013；Zhang等人，2019a）。

组织损伤后，对机械性和热刺激的疼痛反应发生改变，如痛觉过敏和痛觉超敏（LaMotte等人，1991；Raja等人，1984）。这些改变既可能发生在损伤区域（初级反应），也可能发生在邻近区域（次级反应）。福尔马林试验被用作急性炎症性疼痛的模型，可引发两个明确的疼痛行为阶段（Wheeler-Aceto和Cowan，1991）。然而，越来越多的证据表明，福尔马林还会导致长期继发性热痛和机械性痛觉过敏（Fu等人，2000；Fu等人，2001），以及双侧后爪的继发性痛觉过敏（Ambriz-Tututi等人，2011；Ambriz-Tututi等人，2009；Godinez-Chaparro等人，2011）。初级和次级痛觉过敏都涉及周围和中枢的可塑性机制。

在最近发现的5-HT受体中，5-HT_2A亚型特别值得关注。越来越多的证据表明，外周和脊髓中的5-HT_2A受体激活会导致继发性痛觉过敏和痛觉超敏的发展和维持（Cervantes-Duran等人，2013；Cervantes-Duran等人，2016；Sasaki等人，2006）。但中枢5-HT_2A受体是否参与福尔马林诱导的继发性痛觉过敏和痛觉超敏尚不清楚。先前的研究表明，5-HT_2A受体mRNA广泛分布于大脑皮层，包括VLO（Pompeiano等人，1994）。我们实验室的最新研究表明，5-HT_2A受体参与了神经病理性疼痛模型中的抗痛觉过敏作用（Xu等人，2020）。然而，VLO中的5-HT_2A受体在福尔马林诱导的长期继发性痛觉过敏和痛觉过敏中的作用尚不明确。因此，本研究旨在确定VLO中的5-HT_2A受体在大鼠福尔马林诱导的长期继发性痛觉过敏和痛觉超敏中的作用，并进一步探讨其潜在机制。

实验动物

实验对象为雄性Sprague-Dawley大鼠（体重220–260克），由陕西省西安交通大学医学实验动物中心提供。动物被分组饲养在环境温度可控、光照-黑暗周期正常的环境中，可自由获取食物和水。实验方案得到了西安交通大学动物护理委员会的批准，并符合相关伦理指南。

福尔马林注射后6天VLO中5-HT_2A受体的表达

首先，我们确定了福尔马林注射后6天VLO中5-HT_2A受体的表达情况。对照组和福尔马林组的VLO中均存在5-HT_2A受体蛋白（图1A）。研究发现，福尔马林注射增加了对侧VLO中的5-HT_2A受体蛋白表达水平（t = 20.33，df = 6，P < 0.001；图1A和B）。然而，福尔马林注射后同侧VLO中的5-HT_2A受体蛋白表达水平没有变化（补充图1）

讨论

将福尔马林（1%）注射到大鼠后爪的背侧表面会引发急性疼痛行为（约1小时），以及同侧和対侧后爪的长期（1–12天）继发性机械性痛觉过敏和痛觉超敏（Ambriz-Tututi等人，2011；Godinez-Chaparro等人，2011）。然而，在本研究中，左后爪背侧的福尔马林注射也引发了同侧后爪的继发性机械性痛觉过敏和痛觉超敏，但对侧后爪则没有。这可能是由于...

结论

本研究表明，VLO中的5-HT_2A受体参与了福尔马林诱导的继发性痛觉过敏和痛觉超敏的镇痛效应。其可能的机制是5-HT_2A受体激活通过Gq-PLC-PKC通路调节谷氨酸能神经元的传递，从而激活投射到PAG的VLO神经元，进而激活PAG-脑干下行抑制系统，抑制疼痛信息传递。

作者贡献声明

张蓓蕾：验证、研究、数据分析、数据管理。严向军：撰写、审稿与编辑、方法学研究、数据管理。刘华：撰写、审稿与编辑、方法学研究。海如萍：撰写、审稿与编辑、方法学研究。贾红：撰写、审稿与编辑、数据管理。赵玉龙：撰写、审稿与编辑、方法学研究。袁晓翠：撰写初稿、监督、项目管理。霍福全：撰写、审稿与编辑。

资助

本项目得到了国家自然科学基金（项目编号81870886和30800334）的资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。