Brain Behav Immun︱丁绪揭示术后疼痛敏化的新治疗机制

撰文︱丁  绪

责编︱王思珍

编辑︱杨彬伟

新生儿期疼痛经历，导致生命后期再次损伤引起的疼痛反应加剧。临床研究表明，新生儿期手术导致后期再次手术的镇痛药用量增加、复发性痛的发生率和强度上升[1]。在极早产儿，新生儿期手术与更差的神经发育结果相关，并改变了成年后躯体感觉功能和疼痛经验[2]。啮齿类动物研究表明，新生动物后足切口改变了中枢神经系统的功能和结构，导致成年期再次损伤后切口痛恶化[3]。

新生儿期损伤对疼痛通路的持续性影响，说明了对防治策略的迫切需求。坐骨神经阻滞目前正在研究之中，或许可以用于预防新生儿期疼痛经历引起的再次损伤后疼痛的恶化。啮齿类动物新生儿期手术时进行坐骨神经阻滞，可预防幼年或成年动物脊髓兴奋性突触传递和反射敏感性的增加，还可缓解成年期的下行抑制和痛觉抑制[4-6]。但坐骨神经阻滞对术后疼痛敏化的影响机制还不得而知。

作为之前工作的延续，2022年7月，首都医科大学附属北京儿童医院、国家儿童医学中心丁绪团队在《Brain, Behavior, and Immunity》期刊在线发表题为“Sciatic nerve block downregulates the BDNF pathway to alleviate the neonatal incision-induced exaggeration of incisional pain via decreasing microglial activation”的研究论文。作者采用后足切口的术后疼痛模型，发现新生儿期手术时进行坐骨神经阻滞，减少脊髓背角小胶质细胞的激活，下调小胶质细胞释放的脑源性神经营养因子（BDNF），从而降低含有SH2 结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶2（SHP2）、含有GluA1亚基的AMPA（α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸盐）受体，最终缓解新生儿期手术切口导致的成年期术后疼痛敏化。

小胶质细胞激活参与很多生命早期不良事件对后期免疫或环境刺激反应的影响，尤其是新生儿期切口致成年期术后疼痛敏化。在成年动物，坐骨神经阻滞可缓解周围神经损伤后的脊髓小胶质细胞激活[7]；相反，电刺激坐骨神经上调脊髓小胶质细胞激活[8]。但脊髓小胶质细胞激活的改变是否参与坐骨神经阻滞对术后疼痛敏化的缓解作用还不清楚。

本研究发现，坐骨神经阻滞减轻新生儿期切口、成年期再次切口大鼠的机械痛敏和热痛敏，并缓解脊髓背角小胶质细胞的激活（图1）。使用化学遗传学工具抑制或激活脊髓小胶质细胞，分别减弱或模拟出坐骨神经阻滞对痛行为的缓解（图2）。

图1  坐骨神经阻滞减轻新生儿期、成年期切口大鼠的痛敏和脊髓小胶质细胞激活。

（图源：Ding Xu et al.,Brain Behav Immun, 2022）

图2  脊髓小胶质细胞的化学激活减弱坐骨神经阻滞对痛行为的影响。

（图源：Ding Xu et al.,Brain Behav Immun, 2022）

团队之前的研究发现，新生儿期、成年期切口大鼠，脊髓背角小胶质细胞中BDNF增加，参与突触传递长时程增强易化，及新生儿期手术切口致成年期术后疼痛敏化[9]。特别是，鞘内注射小胶质细胞抑制剂可缓解新生儿期、成年期切口导致的BDNF增加。另外，脊髓背角突触小体中的SHP2，通过磷脂酰肌醇3激酶，参与上述术后疼痛敏化[10, 11]。

有研究表明，BDNF在神经病理性疼痛的发展过程中上调SHP2[12]。BDNF增加GluA1的磷酸化、以及含有GluA1亚基AMPA受体的膜转运[13]。在成年动物，脊髓背角GluA1在术后疼痛中具有重要作用，并且参与成年期经历导致的术后疼痛敏化[14]。SHP2的激活上调了GluA1的磷酸化和转运[15]。然而，来源于脊髓小胶质细胞的BDNF，及其下游的SHP2、GluA1，在坐骨神经阻滞缓解术后疼痛敏化中的作用，还不得而知。

图3 脊髓背角AMPA受体GluA1亚基参与新生儿期切口致切口痛敏化。

（图源：Ding Xu et al.,Brain Behav Immun, 2022）

本研究发现，GluA1磷酸化增加，含有GluA1亚基的AMPA受体膜转运增加。脊髓鞘内注射AMPA受体抑制剂或激动剂，分别缓解或模拟术后疼痛敏化（图3）。抑制BDNF或SHP2，阻断了新生儿期、成年期切口导致的下游分子的上调。在仅新生儿期手术切口的成年大鼠敲减SHP2，缓解了给予外源性BDNF引起的GluA1增加（图4）。在新生儿期、成年期切口大鼠使用化学遗传学工具抑制脊髓小胶质细胞，可减弱BDNF，SHP2和GluA1的上调。小胶质细胞BDNF基因敲除，抑制了新生儿期、成年期切口上调的SHP2和GluA1（图5）。

图4  脊髓背角BDNF通过SHP2增加GluA1，进而参与切口痛敏化。

（图源：Ding Xu et al.,Brain Behav Immun, 2022）

图5  抑制脊髓小胶质细胞，缓解了BDNF、SHP2和GluA1的上调。

（图源：Ding Xu et al.,Brain Behav Immun, 2022）

另外，坐骨神经阻滞可使BDNF、SHP2和GluA1的表达正常化（图6）。上调BDNF、SHP2或AMPA受体，降低坐骨神经阻滞对下游分子、痛行为的缓解作用（图7）。使用化学遗传学工具激活脊髓小胶质细胞，可抑制坐骨神经阻滞引起的三分子减少（图8）。

图6  坐骨神经阻滞下调三分子。

（图源：Ding Xu et al., Brain Behav Immun, 2022）

图7 给予BDNF、过表达SHP2或激活AMPA受体，下调坐骨神经阻滞的作用。

（图源：Ding Xu et al.,Brain Behav Immun, 2022）

图8  激活小胶质细胞抑制了坐骨神经阻滞对三分子上调的缓解作用。

（图源：Ding Xu et al.,Brain Behav Immun, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望综上所述，这项研究证明了脊髓小胶质细胞激活的减少、参与坐骨神经阻滞对新生儿期切口致切口痛敏化的长期作用。此外，脊髓背角BDNF至少部分依赖于小胶质细胞，增加SHP2的磷酸化，上调AMPA受体GluA1亚基的磷酸化和膜转运，进而敏化切口痛。相反，坐骨神经阻滞下调BDNF/SHP2/含有GluA1亚基的AMPA受体信号通路，进而对切口痛敏化产生持续的缓解作用。

新生儿期反复全身麻醉与不良结局相关，因此多模式的围手术期镇痛方案已被推荐给儿童，但适当的组合方式还未确定。与之前的报道相一致[4-6]，这项研究提示在新生儿手术的临床实践中，或可结合坐骨神经阻滞和全身麻醉或其他方法，以预防对疼痛敏感性的持续影响。当然，坐骨神经阻滞的副作用需要进一步的临床前和临床研究。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bbi.2022.07.010

这项研究受到国家自然科学基金（81500942）的支持。

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本文完