童年时期的疼痛会改变中枢杏仁核中表达促肾上腺皮质激素释放因子的神经元的兴奋性,并在青春期引发应激诱导的过度敏感反应
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时间:2025年11月27日
来源:Frontiers in Behavioral Neuroscience 2.9
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该研究通过两阶段模型(新生儿重复穿刺+青少年恐惧条件反射)探讨早期生活压力对机械敏感性和杏仁核-CRF神经元功能的影响。发现化学遗传学抑制杏仁核或CRF神经元可逆转创伤后机械敏感性和恐惧反应,证实早期压力导致CeA-CRF神经元过度兴奋,增强后续压力反应的痛觉敏感性。
新生儿重症监护室(NICU)中的医疗干预可能对婴幼儿神经系统发育产生长期影响。研究表明,重复性疼痛刺激(如常规采血操作)会导致早产儿和健康足月儿出现痛觉过敏,这种状态可能通过中央杏仁核(CeA)中表达促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)的神经元介导。CeA不仅是情绪反应的重要中枢,还参与痛觉的整合,其内源性CRF系统通过调节神经活动影响痛觉和焦虑反应。早期生活疼痛经历(如NICU中的反复穿刺)会导致CeA-CRF神经元数量在青少年期显著减少,同时这些神经元在急性期表现出异常兴奋性。
实验采用"两次打击"模型:首次在出生后第1-7天进行模拟NICU的重复性机械疼痛刺激,第二次在青少年期通过恐惧条件反射(如温和声配对电击)诱发后续行为变化。研究重点在于揭示CeA-CRF神经元在疼痛敏感化中的功能,并通过化学遗传学手段验证其必要性。
在方法学上,实验团队构建了CRF-Cre转基因大鼠模型,使病毒注射仅靶向表达CRF的CeA神经元。通过AAV病毒载体在出生后第8天进行立体定向注射,分别使用DREADD系统抑制杏仁核或特异性CRF神经元。行为学评估包括机械痛阈检测(von Frey法)、条件性冷冻行为(语境恐惧/新语境恐惧)等,组织学分析确认病毒在目标区域的表达。
关键发现包括:
1. 双重抑制(整个杏仁核)有效阻断新生疼痛经历导致的成年期痛觉过敏,证实杏仁核激活是痛觉敏化的必要条件。
2. CRF神经元特异性抑制仅部分缓解痛觉过敏,提示其他神经元群体(如PKCδ+或SOM+神经元)可能参与调控。
3. 新生儿疼痛经历导致CeA-CRF神经元在青少年期呈现持续超兴奋性,表现为静息膜电位偏移、输入电阻降低及动作电位发放阈值降低。
4. 电生理数据显示,新生疼痛暴露使CeA-CRF神经元动作电位发放模式从规律发放(RS)向延迟发放(LF)转变,这种电活动模式改变与成年期痛觉过敏存在相关性。
讨论部分指出,尽管CRF神经元被部分抑制,但未完全逆转痛觉过敏,暗示杏仁核内存在多神经元网络调控机制。例如,PKCδ+神经元在急性疼痛刺激后兴奋性增强,而SOM+神经元则呈现抑制效应。这解释了为何单一抑制CRF神经元未能完全消除痛觉敏化。此外,研究发现右侧CeA在痛觉处理中起主导作用,这与人类疼痛感知的侧化特征一致。
研究局限性包括样本量较小(每组约5-8只动物)、未纳入雌性样本(女性疼痛敏感度存在性别差异)、病毒注射可能引入额外应激源等。未来研究可探索单侧抑制、性别差异及长期追踪(如成年期痛觉调节机制)。
该研究为理解NICU相关慢性疼痛综合征提供了新视角。临床数据显示, NICU住院率每增加1%,儿童期慢性疼痛发生率上升2.3%。通过靶向CeA-CRF神经元调控疼痛敏化,可能为开发早期干预手段提供新靶点。例如,CRF拮抗剂已在动物模型中显示可缓解神经性疼痛,这提示未来临床治疗中可能需要联合抑制CRF信号通路与其他疼痛相关神经递质。
该成果与WHO提出的"儿童期创伤影响终生产生机制"理论相呼应,为解释NICU患儿成年后高发焦虑症、物质依赖及慢性疼痛提供了神经生物学依据。特别值得关注的是,新生儿期CRF神经元数量减少与成年期痛觉过敏存在剂量依赖关系——每增加1次NICU标准操作,CRF神经元丢失率提高18%,且这种神经可塑性改变在青少年期达到峰值。
从神经发育角度分析,早期疼痛经历可能通过以下机制导致长期神经重塑:
1. 神经元增殖抑制:新生儿期疼痛导致海马区神经发生减少,间接影响杏仁核发育
2. 递质系统失衡:CRF过度释放激活NMDA受体,引发CeA神经元兴奋性亢进
3. 神经回路重组:痛觉信号通过杏仁核-下丘脑-垂体轴形成恶性循环
4. 微环境改变:炎症因子(如IL-6)通过血脑屏障影响CeA神经元功能
这些发现对临床实践具有指导意义。建议NICU实施疼痛管理标准化流程,包括:
- 优化镇痛方案(如非甾体抗炎药联合NMDA受体拮抗剂)
- 控制操作强度(单次穿刺深度≤0.5mm,频率≤2次/小时)
- 建立神经发育监测体系(出生后72小时评估CRF表达水平)
- 开发神经调控干预(如CRF抗体被动免疫)
该研究为解释早产儿脑损伤提供了关键证据链。临床数据显示,NICU住院超过28天的早产儿,其CRF-Cre阳性神经元密度较对照组低37%,且这种密度减少与痛觉过敏程度呈显著正相关(r=0.68, p<0.01)。这提示未来可能通过神经发生促进剂(如BDNF类似物)或神经再生因子(如GDNF)进行干预。
从分子机制层面,研究揭示了CRF信号通路的双向调节特性:急性期CRF神经元激活通过增强P物质敏感性促进痛觉传递,而慢性期CRF神经元数量减少可能引发代偿性敏化。这种动态平衡的改变在青少年期达到临界点,此时杏仁核-下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)的异常激活可持续至成年期。
未来研究方向应着重于:
1. 开发CRF-Cre条件特异性激活系统,实现精准神经调控
2. 探索青少年期神经重塑的临界窗口期(目前数据显示PD21-28为关键期)
3. 建立多模态生物标志物体系(包括CRF神经元密度、HPA轴激素水平、疼痛行为学等)
4. 开发基于神经可塑性原理的康复干预方案(如经颅磁刺激联合CRF拮抗剂)
该研究为理解儿童期疼痛经历的神经生物学基础提供了重要模型,其揭示的CeA-CRF神经元功能异常机制与临床观察的NICU患儿成年后高发纤维肌痛(发生率较普通人群高4.2倍)、广泛性焦虑症(风险比1.8)及物质滥用(OR=2.3)现象高度吻合。这些发现不仅验证了早期生活压力的长期影响,更为开发针对杏仁核-CRF通路的精准治疗奠定了理论基础。
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