感觉器官的自发活动导致神经性疼痛小鼠模型中的非快速眼动睡眠破碎
研究背景与动机
神经性疼痛（neuropathic pain）是一种复杂且常见的临床问题，伴随着持久的自发性疼痛（spontaneous pain）。患者常报告自发性疼痛、触电感、灼烧痛等症状。这类疼痛的生理机制复杂，且难以找到可靠的研究模型或生物标志物，使得针对此问题开发诊断工具和有效治疗手段变得尤为困难。当前的临床和前临床研究主要依赖机械或热激引发的疼痛行为评估，但其转化价值有限，因为神经性疼痛患者主要症状是自发性疼痛，而非刺激诱发的痛觉。
在此背景下，Alexandre等人开展了一项深入研究，旨在探讨神经性疼痛如何影响小鼠的非快速眼动睡眠（Non-Rapid Eye Movement Sleep, NREMS），并找出驱动这种睡眠破碎现象的神经通路。
来源
此篇研究论文由Chloé Alexandre、Giulia Miracca等多位学者共同撰写，他们均来自Johns Hopkins University、Harvard University等著名研究机构。论文发表在2024年4月17日的《Science Translational Medicine》期刊上。
研究流程
实验设计
研究主要通过一系列实验步骤来揭示神经性疼痛如何影响小鼠的睡眠和神经活动，具体流程如下：
小鼠模型制备：研究使用了数种小鼠疼痛模型，包括神经性疼痛（免留神经损伤和慢性压缩损伤）、炎症性疼痛（Freund完全佐剂和卡拉胶注射），以及化学性疼痛（辣椒素注射）。
EEG/EMG记录：通过电生理技术对小鼠进行脑电图（EEG）和肌电图（EMG）记录，以详尽分析小鼠在不同疼痛模型下的睡眠模式。
光遗传学刺激：对Nav1.8和TRPV1阳性神经元进行光遗传学激活，探讨单次和重复光刺激对小鼠非快速眼动睡眠期间觉醒的影响。
基因敲除与药物测试：通过基因敲除和药物治疗研究阐明特定神经元在调控疼痛和睡眠中的作用。
实验结果
光遗传学操作
单次光遗传学激活：在非快速眼动睡眠期间，单次光激活Nav1.8和TRPV1神经元会迅速触发小鼠觉醒，平均觉醒时间为86.9±3.9毫秒，觉醒持续时间平均为5.7±0.6秒。
重复光遗传学激活：重复激活（每10秒10次激光脉冲）在清醒期间能显著增加EEG Gamma波（30-100Hz）功率。
神经性损伤对睡眠的影响
免留神经损伤（SNI）：SNI模型中，小鼠的非快速眼动睡眠被频繁的短暂觉醒中断，导致睡眠结构碎片化。
神经损伤后的NREMS碎片化：通过观察发现，损伤后短暂觉醒（持续时间小于16秒）的频率显著增加，这种觉醒与EEG Sigma波段功率的低谷相位（0.02Hz振荡）高度相关。
慢性压缩损伤（CCI）和神经压痕（SNcrush）：这两种模型也显示出类似的睡眠碎片化现象，CCI诱发的睡眠碎片化在损伤后第5周达到峰值，SNcrush引起的睡眠碎片化随着神经恢复逐渐消失。
炎症及化学性疼痛对NREMS的影响：不同于神经性疼痛模型，炎症性和化学性疼痛并未导致非快速眼动睡眠碎片化。
基因敲除与药物治疗研究
Nav1.8::Tet-Tox和TRPV1::DTA基因敲除：结果表明，敲除这些基因的小鼠在SNI模型中未出现NREMS碎片化，表明这些神经元在疼痛诱发觉醒中的关键作用。
药物治疗效果：实验表明，抗惊厥药物加巴喷丁和卡马西平能有效减少神经性疼痛模型中NREMS的碎片化，而吗啡则无显著效果。
发现CGPR阳性神经元在Lateral Parabrachial Nucleus的作用
通过微注射AAV-Flex-DTA到小鼠的侧旁核，研究发现CGPR阳性神经元删除能显著降低SNI模型中的NREMS碎片化，表明这些神经元在驱动觉醒过程中的关键作用。
结论
本研究揭示了外周神经损伤如何通过短暂觉醒碎片化非快速眼动睡眠（NREMS），同时鉴定了该过程的关键神经通路，即外周NaV1.8和TRPV1阳性感觉神经的异位激活，通过侧旁核（lateral parabrachial nucleus）中的CGPR阳性神经元传导至大脑皮层驱动觉醒。
这种睡眠碎片化可能不仅代表自发性神经性疼痛症状，还可能是评估各种临床和药物治疗手段疗效的可靠指标。更为重要的是，本研究有助于深入理解神经性疼痛相关的睡眠障碍机制，为未来的治疗提供了新的靶点和思路。
研究意义
这项研究通过多样化的实验手段，综合分析和深度验证了神经性疼痛对非快速眼动睡眠的影响，为科学家和临床医生提供了宝贵的参考资料。特别是在精准识别和量化自发性疼痛的研究中，这项工作提供了一种全新的评估方法和理论基础，具有重要的科学和临床应用价值。