前扣带皮层小胶质细胞对吗啡痛觉过敏调控的性别差异性及其机制研究

Recent studies indicate that microglia plays a critical role in the development and maintenance of morphine-induced hyperalgesia. The anterior cingulate cortex (ACC), an important component of the limbic system, is closely associated with pain. Recently, we found that the activation of microglia and mRNA levels of IL-1α and C1q in the ACC of female mice were significantly increased after morphine treatment, compared with that in male mice. Elimination of microglia in the ACC inhibits morphine-induced hyperalgesia in both female and male mice. The morphine-induced upregulation of 5-HT, 5-HT3 receptor and TRPV1 channel in spinal cord were also suppressed after ACC microglia depletion. These results suggest that there is sex-specific mediation of morphine-induced hyperalgesia by microglia in ACC. The underlying mechanism may be associated with the activation of the descending pain facilitatory system. Therefore, the present projection will (1) examine the effects of selective microglia depletion in ACC on morphine-induced hyperalgesia using CX3CR1CreER/+;R26iDTR/+ mice and colony-stimulating factor 1 receptor antagonist PLX3397; (2) examine gene expression differences between female and male microglia after morphine treatment using gene expression profiling chip; (3) examine the effects of microglia in ACC on the descending pain facilitatory system during morphine-induced hyperalgesia. This project will provide novel therapeutic strategy and personalized treatment options for morphine-induced hyperalgesia.

小胶质细胞参与调节吗啡诱导的痛觉过敏。前扣带皮层（ACC）是大脑边缘系统的重要组成结构，与疼痛密切相关。我们研究发现：与雄性小鼠相比，雌性小鼠经吗啡作用后ACC区小胶质细胞的激活程度以及IL-1α和C1q的表达水平显著增加；选择性杀死ACC区小胶质细胞可以抑制雄性和雌性小鼠吗啡痛觉过敏的形成，以及脊髓内5-HT、5-HT3受体和TRPV1的表达。以上预实验提示ACC区小胶质细胞对吗啡痛觉过敏的调控具有性别差异性，其作用机制与下行痛觉易化系统的激活相关。本项目将利用CX3CR1CreER/+;R26iDTR/+转基因小鼠和集落刺激因子1受体拮抗剂，研究ACC区小胶质细胞对雄性和雌性小鼠吗啡痛觉过敏的影响及差异；并探讨雄性和雌性小鼠ACC区小胶质细胞对吗啡应答的基因表达差异，以及对下行痛觉易化系统（延髓头端腹内侧-脊髓通路）的影响，从而为防治吗啡诱导的痛觉过敏提供新思路和个性化治疗方案。

痛觉过敏是一种常见的临床现象，以疼痛阈值降低和对伤害性刺激的敏感性增强为特征。吗啡作为临床疼痛治疗的代表性药物，广泛用于各种急、慢性疼痛和癌症疼痛的治疗；但其在镇痛的同时产生的痛觉过敏现象，极大地削弱了它的临床疗效和应用。此外，痛觉过敏具有性别差异性，在雌性群体中具有更高的发生率；阿片类镇痛药对女性效果较差，并导致更强的恶心作用。这些性别差异背后的神经生物学机制尚未明确定义，尽管最近的研究表明可能涉及神经元 - 神经胶质相互作用。小胶质细胞参与调节吗啡诱导的痛觉过敏。前扣带皮层（ACC）是大脑边缘系统的重要组成结构，与疼痛密切相关。. 本项目的主要研究内容是在整体动物和细胞水平上，结合动物行为学、免疫组化和分子生物学技术，利用CX3CR1CreER/+;R26iDTR/+转基因小鼠，研究选择性杀死ACC 区小胶质细胞对雄性和雌性小鼠吗啡痛觉过敏的影响，并研究雄性和雌性小胶质细胞对吗啡应答的基因表达差异；最后探索细胞因子IL-1α 和C1q对雄性和雌性小鼠吗啡痛觉过敏的影响。. 本项目的研究发现，与雄性小鼠相比，雌性小鼠经吗啡作用后ACC区小胶质细胞的激活程度以及IL-1α和C1q的表达水平显著增加；选择性杀死ACC区小胶质细胞可以抑制雄性和雌性小鼠吗啡痛觉过敏的形成，以及脊髓内5-HT、5-HT3受体和TRPV1的表达；在雄性和雌性小鼠的ACC 脑区内，注射IL-1a 和C1q 重组蛋白，会降低雄性和雌性小鼠的痛觉阈值。以上研究结果证实ACC区小胶质细胞对吗啡痛觉过敏的调控具有性别差异性，其作用机制与下行痛觉易化系统的激活相关。. 总之，本项目的研究为阐明吗啡诱导痛觉过敏以及吗啡镇痛效果性别差异的机制提供全新的方向，也为有效防治吗啡诱导的痛觉过敏及慢性疼痛的治疗提供了新思路和个性化治疗方案。