结肠炎后5-HT1A激动剂丁螺环酮对大鼠中缝大核和背侧中缝核痛觉活动的剂量依赖性影响
5-HT1A激动剂Buspirone在结肠炎后大鼠疼痛调控中的作用
背景介绍
近年来，越来越多的临床和实验证据表明，脑内5-羟色胺（5-HT）系统在胃肠道疾病（如炎症性肠病IBD和肠易激综合征IBS）的发病机制中起着重要作用。这些疾病通常伴随着内脏超敏反应和慢性腹痛。核团中缝大核（Raphe Magnus, RMg）和中缝背核（Dorsal Raphe, DR）是中枢疼痛调控的关键结构，它们在肠道病理中的活动变化已被广泛研究，但其神经可塑性变化的机制尚不明确。5-HT1A受体在疼痛调控和中缝核神经元活动中起着重要作用，因此，本研究旨在探讨5-HT1A受体依赖的内脏和躯体疼痛处理在结肠炎后是否发生了改变。
研究来源
该研究由俄罗斯科学院巴甫洛夫生理学研究所的Olga A. Lyubashina、Boris M. Sushkevich和Ivan B. Sivachenko共同完成，并于2025年发表在《European Journal of Neuroscience》期刊上。研究得到了俄罗斯科学基金会的资助（项目编号23-25-00151）。
研究流程
1. 实验动物与结肠炎模型
研究使用了成年雄性Wistar大鼠，分为健康对照组和结肠炎恢复组。结肠炎模型通过三硝基苯磺酸（TNBS）诱导，TNBS溶液通过肛门注入结肠，诱导炎症。结肠炎恢复组大鼠在炎症消退后29-60天进行实验，以确保炎症完全恢复。
2. 麻醉与手术准备
实验前，大鼠通过腹腔注射乌拉坦和α-氯醛糖混合麻醉剂进行麻醉。随后进行手术准备，包括股动脉和静脉插管以监测血压和静脉注射药物，气管插管以维持呼吸。大鼠头部固定在立体定位仪上，颅骨钻孔以暴露RMg和DR核团。
3. 神经元记录
使用绝缘钨微电极记录RMg和DR神经元的电活动。电极通过微驱动器精确插入目标核团，信号经过放大和滤波后，通过计算机软件进行实时显示和处理。实验过程中，持续监测血压和呼吸，以确保麻醉深度和实验稳定性。
4. 内脏与躯体伤害性刺激
内脏伤害性刺激通过结肠扩张（CRD）实现，使用充气球囊快速充气至80 mmHg，维持30秒。躯体伤害性刺激通过尾部挤压（TS）实现，使用手术钳固定挤压尾部30秒。两种刺激均引起明显的血压和呼吸变化，表明其伤害性。
5. 实验协议
实验开始前，大鼠至少休息45分钟。神经元活动记录持续180秒，包括60秒的基础活动、30秒的刺激期和90秒的恢复期。CRD和TS刺激间隔至少5分钟，以确保神经元活动恢复到基线水平。实验过程中，记录神经元对CRD和TS的反应，并在静脉注射Buspirone（0.1、0.5、2.0和4.0 mg/kg）后重复记录。
6. 数据分析
神经元活动数据通过Spike 2软件进行离线分析，自动排序基于波形形状和幅度的尖峰序列。每个神经元的背景活动和刺激期活动分别计算，并以每秒尖峰数表示。神经元对刺激的反应以背景活动的百分比表示，变化超过10%被认为有反应。血压反应通过刺激前后的差异进行评估。
主要结果
1. 结肠炎后RMg神经元的变化
在健康对照组中，Buspirone低剂量（0.1和0.5 mg/kg）抑制了RMg神经元对CRD的兴奋反应，而高剂量（2和4 mg/kg）则增强了RMg神经元对CRD和TS的兴奋反应。然而，在结肠炎恢复组中，所有剂量的Buspirone均抑制了RMg神经元对CRD和TS的兴奋反应，表明结肠炎后RMg神经元的疼痛反应发生了显著变化。
2. 结肠炎后DR神经元的变化
在健康对照组中，Buspirone低剂量和高剂量均抑制了DR神经元对CRD和TS的兴奋反应。然而，在结肠炎恢复组中，Buspirone对DR神经元对TS的兴奋反应的抑制作用显著减弱，表明结肠炎后DR神经元的疼痛反应也发生了改变。
3. 血压反应的变化
在健康对照组中，Buspirone高剂量显著抑制了CRD和TS引起的血压下降反应。然而，在结肠炎恢复组中，Buspirone对血压反应的抑制作用显著减弱，表明结肠炎后系统性疼痛反应也发生了改变。
结论
本研究揭示了结肠炎后5-HT1A受体依赖的疼痛调控机制发生了显著变化。Buspirone在健康大鼠中通过激活5-HT1A自受体和异受体调控RMg和DR神经元的疼痛反应，而在结肠炎后，这种调控机制发生了改变，导致RMg神经元疼痛反应减弱，DR神经元疼痛反应增强。这些变化可能与结肠炎后内脏和躯体超敏反应的发生有关。
研究亮点
- 新颖的研究方法：本研究通过微电极记录技术，精确记录了RMg和DR神经元对内脏和躯体伤害性刺激的反应，并结合系统性血压反应，全面评估了Buspirone的镇痛作用。
- 重要的发现：研究发现结肠炎后5-HT1A受体依赖的疼痛调控机制发生了显著变化，为理解结肠炎后疼痛超敏反应提供了新的视角。
- 潜在的应用价值：研究结果提示，Buspirone在结肠炎后疼痛治疗中的应用可能需要重新评估，未来研究可以进一步探讨5-HT1A受体在慢性疼痛中的作用。
其他有价值的信息
本研究还发现，Buspirone对RMg和DR神经元的调控作用存在性别差异，雌性大鼠对Buspirone的反应更为敏感。这一发现为未来研究性别差异在疼痛调控中的作用提供了新的线索。