触觉刺激通过PVN-VTA催产素环路和多巴胺调控逆转疼痛刺激的不良后果

《Communications Biology》：Tactile stimulation reverses painful stimuli outcomes via PVN-VTA oxytocin circuitry and dopaminergic regulation

　　本研究针对早期疼痛刺激引发情绪与社会行为异常的临床问题，聚焦触觉刺激的干预机制，发现背部刷拭通过激活PVNOXT-VTADA通路，促进NAc区多巴胺释放，逆转幼年期尾夹痛所致焦虑样行为与社交缺陷。该研究揭示了社会性触觉通过“催产素-多巴胺”轴构建心理韧性的新机制，为早期逆境干预提供了精准靶点。

　　

在哺乳动物的早期发育过程中，幼崽常会遭遇疼痛性刺激（Painful Stimuli, PS）——例如被同类踩踏、被亲代用门齿叼取，或是遭受同种攻击行为。这些不愉快的经历可能对神经系统发育和行为轨迹产生深远影响。在人类社会中，儿童期虐待更是一个全球性的严峻问题，特别是身体虐待，不仅会造成即时身体损伤，更会显著增加个体成年后罹患多种精神障碍和慢性疾病的风险。因此，如何缓解及逆转新生儿期疼痛刺激带来的不良后果，已成为神经科学和临床治疗领域关注的焦点。

有趣的是，自然界也存在“解药”。亲代的触觉照料，如舔舐和梳理（Licking and Grooming），被认为可以缓冲这些负面影响，但其背后的具体神经机制一直不甚明晰。社交触摸，如轻柔的抚摸，能够激活特定的低阈值机械感受器，产生安抚效应，减轻焦虑和压力。这种积极的触觉刺激是否以及如何逆转早期不良经历造成的情绪与社会行为异常，是本研究旨在回答的核心科学问题。

研究人员选择具有高度社会性的实验动物——棕色田鼠（Mandarin voles）作为模型，模拟早期不良经历（尾部夹痛，Tail Pinching, TP）和积极的触觉干预（背部刷拭，Back Brushing, BB）。他们发现，出生后早期的背部刷拭能够逆转尾部夹痛导致的焦虑样行为和社交行为缺陷。行为学实验表明，经历TP的幼鼠在旷场实验（Open Field Test, OFT）中停留在中心区域的时间减少，进入中心区域的次数也减少，表现出更高的焦虑水平；在三室社交测试（Three-Chamber Sociability Test, TCS）中，它们对社会性陌生鼠（U1）和空笼（E）的探索时间没有差异，社交指数（Sociability Index）和对新异社交对象（U2）的辨别能力（社会新奇偏好指数，Social Novelty Preference Index）均显著降低。而接受了TP+BB联合处理的幼鼠，这些行为指标均恢复至接近对照组水平。

为了探究行为改善背后的神经基础，研究团队将目光投向了两个关键脑区和两种关键神经递质：下丘脑室旁核（Paraventricular Nucleus, PVN）的催产素（Oxytocin, OXT）神经元、中脑腹侧被盖区（Ventral Tegmental Area, VTA）的多巴胺（Dopamine, DA）神经元，以及伏隔核（Nucleus Accumbens, NAc）的DA释放。利用免疫荧光染色，他们发现TP处理降低了PVN区OXT神经元在应激后被激活（即表达c-Fos蛋白）的比例，而BB干预逆转了这一下降。通过光纤光度记录法（Fiber Photometry）实时监测神经元活性，研究人员进一步证实，在探索陌生幼鼠时，TP组PVN区OXT神经元的钙信号活动增强程度显著低于对照组，而TP+BB组则显著高于TP组。同样，在VTA区，TP组DA神经元（以酪氨酸羟化酶TH标记）在社交探索时的钙信号活动也低于对照组，而TP+BB干预使其活动水平得以恢复。这些结果提示，积极的触觉刺激可能通过增强PVN的OXT神经元和VTA的DA神经元活动，来逆转早期疼痛带来的负面影响。

接下来，研究通过病毒示踪技术确认了PVN的OXT神经元确实有纤维投射到VTA。随后，他们运用化学遗传学（Chemogenetics）和光遗传学（Optogenetics）技术，精准操控这条PVN^OXT-VTA通路。在经历了早期TP的成年鼠中，化学遗传激活（使用hM3Dq病毒）VTA内的PVN来源OXT神经末梢，能够降低动物的焦虑水平，增加其社交倾向。而若在激活该通路的同时，在VTA局部给予OXT受体拮抗剂（OXTR Antagonist, OXTR-A），则这种改善效应被阻断。反之，在经历了TP+BB处理因而行为正常的鼠中，光遗传抑制（使用eNpHR3.0病毒）PVN^OXT-VTA通路，则会诱发焦虑样行为和社交缺陷。

那么，PVN^OXT-VTA通路是如何影响行为的呢？多巴胺系统是关键的下游效应器。研究团队利用对DA浓度敏感的光纤传感器dLight1.1，实时监测NAc脑区的DA释放动态。结果发现，光遗传激活PVN^OXT-VTA通路能显著增加NAc的DA释放，而抑制该通路则减少DA释放。更重要的是，行为学实验表明，激活PVN^OXT-VTA通路带来的抗焦虑和促社交效应，可被NAc内注射D2受体拮抗剂埃替必利（Eticlopride, ETIC）所逆转。这强有力地证明，触觉刺激的积极效应确实是通过PVN^OXT-VTA-NAc^DA这条连续的神经通路实现的。

除了神经环路的瞬时调控，早期经历还能引发更持久的分子层面改变。研究进一步从表观遗传和转录组水平探讨了机制。他们发现，TP处理改变了NAc脑区多个与情绪和社会行为相关受体基因（Drd1, Drd2, Nr3c1, Oxtr）启动子区域的DNA甲基化水平，而BB干预能够逆转这些改变。全转录组测序（RNA-seq）分析显示，TP处理引起了NAc区大量基因的差异表达，这些基因富集在与应激反应、炎症、神经系统发育、神经发生等相关的通路中。而TP+BB处理则能部分逆转TP引起的转录组变化，差异表达基因显著富集于催产素信号通路、多巴胺能突触、神经活性配体-受体相互作用等通路。基因集富集分析（GSEA）也证实，BB处理后，催产素信号通路和多巴胺能突触通路相关基因集被显著激活。

综上所述，本研究系统性地揭示了早期积极触觉刺激逆转疼痛刺激负面影响的神经内分泌机制。背部刷拭通过恢复PVN区OXT神经元的活动，进而激活其投射至VTA的纤维，促进VTA区DA神经元活动及NAc区的DA释放，最终改善情绪和社交行为。在分子层面，这种干预还能逆转早期逆境导致的NAc区关键受体基因甲基化状态的改变和转录组的紊乱。这项工作不仅阐明了社会性触觉通过“催产素-多巴胺”轴促进心理韧性的具体环路和分子机制，也为开发针对早期生命逆境相关精神疾病风险的新型干预策略提供了重要的理论依据和潜在靶点。该研究成果已发表于《Communications Biology》期刊。

关键实验技术概览：

本研究综合运用了多种先进的神经科学技术。行为学上，采用旷场实验和三室社交测试评估焦虑样行为和社会行为。神经环路解析方面，运用了病毒追踪（rAAV11-EF1a-EGFP）、光纤光度记录法（使用GCaMP6m/s和dLight1.1传感器）实时监测PVN OXT神经元和VTA DA神经元以及NAc DA的动态活动。功能操控上，采用了化学遗传学（hM3Dq）和光遗传学（ChrimsonR, eNpHR3.0）技术特异性激活或抑制PVN^OXT-VTA通路。分子机制探索方面，使用了免疫荧光染色观察神经元激活（c-Fos），靶向基因启动子区甲基化测序（Bisulfite sequencing）分析DNA甲基化水平，以及全转录组测序（RNA-seq）结合生物信息学分析（GO、KEGG、GSEA）揭示NAc脑区的转录组变化。药理学手段（OXTR拮抗剂、D2受体拮抗剂）用于验证特定受体在通路中的功能。

研究结果：

早期积极触觉刺激降低尾部夹痛后的应激易感性

行为学实验表明，早期尾部夹痛（TP）会诱发焦虑样行为（在OFT中减少中心区域活动和探索时间）和社交缺陷（在TCS中社交指数和新奇偏好指数降低），而背部刷拭（BB）干预能够有效逆转这些行为异常。

早期积极触觉刺激逆转尾部夹痛引起的PVN OXT神经元活动降低

免疫荧光和光纤记录结果显示，TP处理降低了PVN区OXT神经元在应激或社交探索时的活动水平，而BB干预恢复了OXT神经元的正常活动。

早期积极触觉刺激逆转尾部夹痛引起的VTA DA神经元活动降低

光纤记录发现，TP处理也降低了VTA区DA神经元在社交探索时的活动，BB干预同样能够逆转这种活动抑制。

化学遗传激活PVN^OXT-VTA神经元纤维结合药理学调控对尾部夹痛鼠情绪和社会行为的影响

病毒追踪证实PVN OXT神经元投射至VTA。在TP模型鼠中，化学遗传激活VTA区的PVN来源OXT神经纤维末梢，可减轻焦虑、增强社交性；此效应可被VTA内注射OXT受体拮抗剂所阻断。

光遗传激活PVN^OXT-VTA神经元投射纤维对NAc区DA释放及尾部夹痛鼠情绪和社会行为的影响

光遗传激活PVN^OXT-VTA通路能增加NAc区的DA释放，并改善TP鼠的焦虑样行为和社交能力。这些改善效应可被NAc内注射D2受体拮抗剂所逆转，证明DA系统是下游关键效应器。

光遗传抑制PVN^OXT-VTA神经元投射纤维对NAc区DA释放及行为的影响

在行为正常的TP+BB鼠中，光遗传抑制PVN^OXT-VTA通路会减少NAc的DA释放，并诱发焦虑样行为和社交缺陷，从反面验证了该通路的重要性。

早期触觉刺激对NAc受体基因甲基化的影响

甲基化测序显示，TP处理改变了NAc区Drd1、Drd2、Nr3c1和Oxtr基因启动子的甲基化水平，BB干预能逆转这些改变，提示表观遗传机制参与其中。

早期触觉刺激对NAc转录组谱的影响

转录组分析表明，TP处理引起NAc区广泛的基因表达变化，涉及应激、炎症、神经发育等通路。BB处理能部分逆转这些变化，并特异性富集于催产素信号通路、多巴胺能突触等与神经调节和奖励相关通路。

结论与意义：

本研究揭示了早期积极触觉刺激（背部刷拭）通过激活“PVN^OXT-VTA-NAc^DA”神经通路，逆转早期疼痛刺激（尾部夹痛）所致情绪与社会行为异常的完整机制。该机制涉及从神经元活动、神经递质释放（OXT, DA）到表观遗传（DNA甲基化）和转录组层面的多级调控。这项工作不仅深化了我们对社会支持如何缓冲早期逆境伤害的理解，揭示了催产素和多巴胺系统在此过程中的核心作用及相互作用，也为开发针对早期生命应激相关精神病理风险的、基于触觉干预或靶向特定神经环路的新策略提供了坚实的科学依据。研究采用的多学科技术组合，包括行为学、光纤记录、化学遗传/光遗传操控、表观遗传学和转录组学，为解析复杂社会行为背后的脑机制提供了范本。