经皮耳廓迷走神经刺激通过5-羟色胺通路缓解小鼠坐骨神经结扎诱导的神经病理性疼痛的机制研究

　　本研究针对神经病理性疼痛现有药物治疗效果有限且副作用显著的问题，开展了经皮耳廓迷走神经刺激(taVNS)治疗神经病理性疼痛的机制研究。研究人员通过部分坐骨神经结扎(PSL)小鼠模型，发现多次双侧taVNS能显著缓解机械性异常性疼痛，其镇痛作用通过激活中缝背核(DRN)5-羟色胺通路并抑制中央杏仁核(CeA)神经元活性实现，为神经病理性疼痛的非药物治疗提供了新策略。

　　

慢性神经病理性疼痛是一种由躯体感觉神经系统损伤或疾病引起的病理状态，全球约7-10%的人口受其影响，其中20-30%会发展为慢性疼痛。患者不仅遭受自发性灼痛和对外界刺激的超敏反应（如异常性疼痛和痛觉过敏），还常伴有睡眠障碍、焦虑和抑郁等症状，生活质量受到严重影响。

目前神经病理性疼痛的药物治疗面临重大挑战。加巴喷丁和普瑞巴林等抗惊厥药物虽然常用，但只能对部分患者产生有限效果，且会引起嗜睡、头晕、恶心等不良反应。抗抑郁药如三环类抗抑郁药、选择性5-羟色胺再摄取抑制剂和5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂也常被使用，但同样存在疗效不足和副作用问题。阿片类药物则因成瘾风险和呼吸抑制的致命风险而使用受限。这些局限性促使研究者寻找不依赖药物的神经调控技术作为替代方案。

迷走神经刺激(VNS)在治疗癫痫、抑郁和改善认知功能方面已显示出疗效，近年来在疼痛治疗领域也展现出潜力。经皮耳廓迷走神经刺激(taVNS)作为非侵入性的VNS方法，通过刺激迷走神经耳支(ABVN)，提供了比手术植入式颈迷走神经刺激更安全、便捷的选择。

在这项发表于《Molecular Brain》的研究中，Shin等人深入探讨了taVNS对神经病理性疼痛的镇痛效果及其机制。研究人员通过一系列精心设计的实验，揭示了taVNS通过5-羟色胺通路调控疼痛感知的神经机制。

研究采用了几项关键技术方法：使用部分坐骨神经结扎(PSL)手术建立小鼠神经病理性疼痛模型；通过von Frey纤维丝检测机械性异常性疼痛行为；应用经皮耳廓迷走神经刺激(taVNS)技术进行神经调控；使用免疫组化方法检测c-Fos表达以评估神经元活性；并通过腹腔注射对氯苯丙氨酸(PCPA)进行5-羟色胺耗竭实验。实验使用5-6周龄雄性C57BL/6小鼠，所有程序均经 Kyung Hee University 机构动物护理和使用委员会批准。

诱导慢性神经病理性疼痛 via PSL

研究人员首先通过部分坐骨神经结扎(PSL)手术成功建立了神经病理性疼痛模型。手术在小鼠右侧坐骨神经上进行，约结扎神经直径的1/3至1/2。通过von Frey纤维丝检测发现，PSL手术后3天，小鼠同侧后爪的50%爪退缩阈值(PWT)显著降低，机械性异常性疼痛成功诱导并持续存在。

taVNS对机械性异常性疼痛的镇痛作用

研究发现taVNS能显著缓解PSL诱导的机械性异常性疼痛。单次taVNS治疗显示，右侧（损伤同侧）刺激在刺激后2小时产生最明显的镇痛效果，左侧刺激也显示出一定效果但不如右侧显著。更重要的是，多次双侧taVNS sessions产生了最强且最持久的镇痛效果，效应至少持续48小时，显著优于单次刺激和单侧多次刺激。

taVNS对DRN和CeA中c-Fos表达的影响

免疫组化分析显示，taVNS差异性地调节了中缝背核(DRN)和中央杏仁核(CeA)的神经元活性。在DRN中，taVNS处理组的c-Fos/NeuN比率显著高于PSL模型组，表明神经元活性增加。相反，在CeA中，taVNS组的c-Fos/NeuN比率显著降低，表明神经元活性受到抑制。这一发现提示taVNS通过激活DRN（5-羟色胺的主要来源）同时抑制CeA（疼痛处理和情感反应的关键区域）来发挥镇痛作用。

5-羟色胺耗竭逆转taVNS介导的镇痛作用

为验证5-羟色胺在taVNS镇痛中的作用，研究人员使用5-羟色胺合成抑制剂PCPA进行处理。结果显示，PCPA处理显著消除了taVNS在vehicle处理组中观察到的镇痛效应，表明5-羟色胺合成对于taVNS发挥其对机械性异常性疼痛的镇痛作用至关重要。

研究结论和讨论部分强调了taVNS作为神经病理性疼痛非药物治疗方案的重要潜力。研究发现重复双侧taVNS比单侧刺激产生更强、更持久的镇痛效果，效应持续至少48小时，这为临床治疗方案的优化提供了重要参考。

双侧taVNS的增强效应可能源于其能够激活更广泛的神经网络，促进双侧半球电路的同步激活，从而调节疼痛处理相关脑区之间的连接性，影响疼痛感知的感觉和情感维度。临床研究表明，双侧taVNS能有效调节涉及认知和情感过程的脑区，包括岛叶、后颞叶和前额叶皮层，这些区域在迷走神经相关网络中显示出显著激活。

机制研究表明，taVNS通过5-羟色胺依赖性通路缓解神经病理性疼痛。taVNS处理后DRN活性增加，可能意味着5-羟色胺释放增加，而CeA活性降低则与疼痛抑制相关。DRN和CeA之间的5-羟色胺能通路为这些发现提供了合理解释：从DRN释放的5-羟色胺通过5-HT_1A受体抑制CeA中生长抑素阳性(SOM+)神经元的活性，从而调节情绪和疼痛处理。在慢性神经病理性疼痛中，DRN活性降低导致CeA中5-羟色胺水平减少，进而引起SOM+神经元过度激活，加剧疼痛和情绪失调。taVNS可能通过增加DRN活性和5-羟色胺释放来对抗这一过程，抑制过度活跃的CeA，从而缓解神经病理性疼痛的感觉和情感成分。

这项研究不仅证实了taVNS对神经病理性疼痛的治疗效果，更重要的是揭示了其通过5-羟色胺能系统作用于DRN-CeA通路的机制，为开发非药物镇痛疗法提供了坚实的实验依据和理论基础。