中央杏仁核-中脑导水管周围灰质特异性神经元通路参与慢性痛调控的机制研究

Periaqueductal gray (PAG) plays important role in the descending modulation pathway of pain, but its upstream pathway and specific regulatory mechanisms are not fully understand. Our preliminary experimental results indicated that specific activation of central nucleus of amygdala (CeA)-PAG pathway can induce the reduction of mechanical paw withdrawal threshold of mice and facilitation of pain. Together with other studies, we then hypothesized that the neurons in the CeA are activated in chronic pain states and involved in pain descending facilitation via CeA-PAG-rostral ventromedial medulla (RVM) pathway. During this process, different specific neuronal pathways on the projections from the CeA to the PAG may play different roles. In order to verify this hypothesis, this project intends to comprehensively use the techniques of behavioral pharmacology, electrophysiology, optogenetics, chemical genetics and morphology to observe the changes of plasticity of CeA-PAG pathway in chronic pain state. Then we evaluate the effects of specific neuronal pathway on the CeA-PAG transmmsion, such as the pathway projected from the GABAergic neurons of the CeA to the GABAergic neurons of the PAG , or the GABAergic neurons of the CeA to the glutamatergic neurons of the PAG, on nociceptive behaviors and the pain related abnormal emotional behaviors. We will also try to observe whether there are differences between the projection of different subtypes of neurons to vlPAG in CeA. Our proposed study may be helpful for discovery of new pain regulation pathway and provide intervention targets for the development of effective pain remedies.

中脑导水管周围灰质（PAG）在疼痛内源性调控中发挥着重要的作用，但其上游调节通路及具体调控机制尚未完全明了。我们前期研究显示：特异性激活中央杏仁核(CeA)-PAG通路可易化疼痛。因此我们提出慢性痛状态下CeA内神经元被激活，并通过CeA-PAG-延髓吻段腹内侧区这一下行疼痛调控系统参与慢性痛的调节的假设，在此过程中不同的特异性神经元通路可能发挥了不同的作用。为了验证该假设，本项目拟综合运用行为药理学、电生理学、光遗传学、化学遗传学和形态学等技术观察CeA-PAG通路在慢性痛状态下的可塑性改变，不同特异性神经元通路，如CeA（GABA）- vlPAG（GABA），CeA（GABA）-vlPAG（vGluT2）等，对慢性痛及其相关负性情绪的调控作用，并观察CeA内不同亚型神经元向vlPAG的投射是否有差别。希望通过上述研究发现新的疼痛调控通路，为开发有效的疼痛治疗药物提供有针对性的干预靶点。

中脑导水管周围灰质（PAG）在疼痛内源性调控中发挥着重要的作用，但其上游调节通路及具体调控机制尚未完全明了。本项目中我们提出慢性痛状态下杏仁中央核（CeA）内神经元被激活，并通过CeA-PAG- RVM这一下行疼痛调控系统参与慢性痛的调节的假设。为了验证该假设，本项目拟综合运用行为药理学、电生理学、光遗传学、化学遗传学和形态学等技术，以CeA-vlPAG投射通路上的特殊神经元类型为关键靶点，对该通路在慢性痛中的作用及参与的神经元类型开展一系列研究。研究结果发现：（1）坐骨神经神经选择性分支损伤( SNI)模型小鼠出现机械性痛敏，并伴有明显的焦虑样行为。利用药物遗传学方法激活vlPAG内GABA能神经元对疼痛发挥下行易化效应，并能诱发焦虑样行为；而激活vlPAG内谷氨酸能神经元，则可以抑制疼痛，并缓解SNI动物的负性情绪；（2）利用狂犬病毒介导的逆行跨单突触示踪病毒系统，可观察到CeA可以同时向vlPAG内的GABA和谷氨酸能神经元发出单突触投射，即存在CeA(GABA+)-vlPAG(GABA+)和CeA(GABA+)-vlPAG(vGluT2+)两种特异性神经元通路；（3）CeA-vlPAG通路整体发挥下行易化疼痛作用，且激活该通路后能够诱发焦虑样行为。而利用光遗传学技术特异性调控CeA(GABA+)-vlPAG(GABA+)和CeA(GABA+)-vlPAG(vGluT2+)两条不同的神经元通路，发现它们在疼痛调控中发挥相反的作用。激活CeA(GABA+)-vlPAG(GABA+)通路，发挥下行抑制作用，且明显缓解慢性痛动物的焦虑样行为；而激活CeA(GABA+)-vlPAG(vGluT2+)通路，则发挥下行易化作用，可以诱发正常动物出现机械性痛敏及负性情绪。（4）CeA-vlPAG通路接受丘脑室旁核的支配，存在PVT-CeA-vlPAG通路存在，并探讨该通路在疼痛慢性化中发挥的作用；揭示了PVT-CeA通路整体发挥下行易化疼痛作用，并对该通路上的神经元类型进行了研究；（5）PVT-CeA-vlPAG通路通过作用于下游的RVM参与疼痛的调控作用。本研究对以CeA和vlPAG为核心，对PVT-CeA-vlPAG-RVM下行疼痛调控通路的作用进行研究，研究结果为阐明疼痛慢性化的机制提供新思路，最终为开发有效的疼痛治疗药物提供有针对性的干预靶点。