《Neural Plasticity》：A JNK-Regulated and IL-1β-Dependent Astrocyte–Neuron Signaling Pathway in the Spinal Dorsal Horn is Essential for Stress-Induced Hyperalgesia
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本研究通过建立PTSD模型（SPS）、慢性炎症痛模型（CFA）及其联合模型，深入探索了脊髓背角星形胶质细胞与神经元间的相互作用在应激诱导痛觉过敏（SIH）中的核心作用。研究证实，应激通过激活星形胶质细胞内的c-Jun N末端激酶（JNK）信号，驱动白细胞介素1β（IL-1β）释放。IL-1β进而结合神经元上的IL-1β受体（IL-1RI），增强含有NR2B亚基的NMDA受体（NMDAR）活性，最终导致疼痛敏感性的持续增强。该发现不仅揭示了PTSD加剧慢性疼痛的关键分子通路，也为治疗应激相关痛觉过敏提供了新的潜在靶点。
引言
慢性疼痛患者常因轻度应激而加剧疼痛，这一现象被称为应激诱导痛觉过敏（SIH）。临床与动物研究均表明，应激会增加对疼痛的易感性并加重已有疼痛。创伤后应激障碍（PTSD）作为一种由创伤事件引发的焦虑障碍，与疼痛敏感性增高密切相关。脊髓背角的星形胶质细胞激活在应激和疼痛中扮演着重要角色。然而，其背后的具体机制，特别是星形胶质细胞与神经元相互作用的分子基础，尚不完全清楚。本研究提出假说，在应激诱导的痛觉过敏中，星形胶质细胞来源的IL-1β是连接星形胶质细胞与神经元信号传导的关键分子。
材料与方法
研究使用成年雄性Sprague-Dawley大鼠，分别建立单次延长应激（SPS）模型、完全弗氏佐剂（CFA）诱导的炎症痛模型以及SPS与CFA联合模型。通过测量机械性缩足阈值评估痛觉行为。采用免疫组织化学染色观察星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和神经元激活标志物Fos的表达与共定位，以及IL-1β、磷酸化JNK（p-JNK）、IL-1β受体（IL-1RI）、NMDA受体NR2B亚基（NR2B）等的细胞定位。通过蛋白质免疫印迹分析GFAP和NR2B的蛋白水平，通过酶联免疫吸附试验检测脊髓中IL-1β的水平。为探究机制，研究鞘内注射了星形胶质细胞激活抑制剂氟代柠檬酸盐、JNK抑制剂SP600125、IL-1RI拮抗剂IL-1ra以及c-fos反义寡核苷酸，观察其对行为学和分子指标的影响。
结果
SPS与CFA联合处理显著激活脊髓背角的神经元和星形胶质细胞
免疫染色显示，SPS、CFA以及SPS+CFA处理均能激活同侧脊髓背角的星形胶质细胞，表现为GFAP免疫反应性强度和蛋白水平显著上调，且SPS+CFA组的激活程度显著高于单独处理组。同时，SPS+CFA组中Fos阳性神经元数量也显著增加，且绝大多数Fos阳性细胞与神经元核标志物NeuN共标，确认其神经元身份。双标染色进一步揭示，活化的星形胶质细胞突起与激活的Fos阳性神经元紧密相邻。
CFA+SPS模型诱导脊髓背角星形胶质细胞JNK信号显著激活
在SPS+CFA处理后，磷酸化的JNK（p-JNK）在同侧脊髓背角浅层表达增加。双标免疫荧光证实，p-JNK完全与星形胶质细胞标志物GFAP共定位，而不与神经元标志物NeuN或小胶质细胞标志物Iba-1共标，表明JNK的激活特异性地发生在星形胶质细胞内。
CFA+SPS模型显著上调脊髓星形胶质细胞中IL-1β的表达
双标免疫荧光结果显示，IL-1β与星形胶质细胞标志物GFAP共定位，但不与NeuN或Iba-1共标，说明IL-1β由活化的星形胶质细胞特异性产生。ELISA检测证实，SPS+CFA处理显著增加了脊髓中IL-1β的蛋白水平。重要的是，鞘内注射JNK特异性抑制剂SP600125能够有效抑制SPS+CFA诱导的IL-1β水平升高。
IL-1β信号在CFA+SPS模型中增强含NR2B的NMDAR激活
研究发现，SPS+CFA处理可上调脊髓背角神经元中NR2B蛋白的表达。免疫荧光显示NR2B与神经元标志物NeuN共定位，并且IL-1RI与NR2B在神经元上存在共表达。蛋白质免疫印迹分析进一步表明，SPS+CFA引起的NR2B蛋白水平上调可被IL-1RI拮抗剂IL-1ra所阻断。这些结果提示，星形胶质细胞释放的IL-1β通过结合神经元上的IL-1RI，进而调控NR2B-NMDAR的活性。
c-fos反义寡核苷酸、氟代柠檬酸盐、IL-1ra或SP600125对SPS+CFA大鼠机械性痛觉过敏的影响
行为学测试表明，SPS+CFA处理可诱导显著的机械性痛觉过敏。慢性鞘内给予星形胶质细胞抑制剂氟代柠檬酸盐、神经元激活抑制剂c-fos反义寡核苷酸、IL-1RI拮抗剂IL-1ra或JNK抑制剂SP600125，均能显著减轻SPS+CFA诱导的痛觉过敏行为。
讨论
本研究表明，脊髓背角星形胶质细胞的激活是应激加剧疼痛的关键环节。SPS+CFA联合刺激比单一刺激更能强烈地激活星形胶质细胞，并使其与活化神经元形成紧密的解剖学联系。机制上，应激通过激活星形胶质细胞内的JNK信号通路，促进其合成并释放促炎细胞因子IL-1β。释放的IL-1β作为一种重要的神经免疫信使，作用于附近神经元膜上的IL-1RI。该信号通路的激活，最终导致神经元上含有NR2B亚基的NMDAR功能增强，产生中枢敏化，从而表现为痛觉阈值降低，即痛觉过敏。
研究发现的这条“JNK（星形胶质细胞）→ IL-1β → IL-1RI（神经元）→ NR2B-NMDAR → 痛觉过敏”信号轴，清晰阐释了心理应激如何通过神经免疫对话在脊髓水平放大疼痛信号。抑制该通路上的任一环节（如JNK、IL-1β/IL-1RI相互作用），均能有效缓解应激诱导的痛觉过敏，这为临床治疗PTSD共病慢性疼痛或应激加剧的疼痛综合征提供了新的潜在治疗策略和药物靶点。
