流行病學研究顯示50%以上慢性疼痛患者伴有抑郁情緒，60%以上抑郁癥患者伴有軀體疼痛。疼痛和抑郁一旦共病，惡性循環，易發展成難治性病癥(藥物治療不敏感)。面臨的巨大挑戰是其發病的神經機制尚不清楚，一直是臨床治療的難點。
中國科學技術大學生命科學與醫學部張智課題組長期致力于疼痛與情緒交互作用的神經機制研究，前期研究解析了慢性疼痛導致抑郁情緒的皮層下神經環路機制（Nature Neuroscience，2019）。物理手段干預特定腦區或神經環路是當前治療藥物不敏感的神經系統疾病的熱點，例如重復經顱磁刺激（rTMS）和深部腦刺激等。不同干預手段各具優缺點，以rTMS為例，無創和副作用小，但對干預靶點的精準性要求高，并且干預的有效深度還只局限于皮層。課題組和臨床合作研究發現rTMS干預強迫癥患者特定皮層可緩解癥狀（PNAS，2019）。因此，課題組在過去的基礎上進一步解析疼痛與情緒交互作用的皮層神經環路基礎。
近日，張智課題組與中國科大附屬第一醫院（安徽省立醫院）麻醉科李娟團隊聯合研究發現，抑郁情緒產生的軀體疼痛與組織損傷產生的疼痛存在不一樣的丘腦-皮層神經環路基礎，成果以“Distinct thalamocortical circuits underlie allodynia induced by tissue injury and by depression-like states”為題，于北京時間2021年3月9日在線發表于《Nature Neuroscience》雜志。
通過膜片鉗、在體多通道電生理記錄及光纖記錄等多種手段確認丘腦后核參與慢性疼痛發生
丘腦是痛覺信息傳導的中繼站，匯聚整合來自脊髓和腦干等核團的疼痛信號，最后通過丘腦-皮層連接對疼痛信息區分和精細加工。該研究以小鼠足底炎癥和神經結扎作為組織損傷疼痛模型，綜合運用病毒示蹤、在體多通道/光纖記錄和雙光子鈣成像等手段研究發現，丘腦后核（PO）投射至初級感覺皮層（S1）的神經環路（POGlu→S1Glu）參與組織損傷產生的痛敏。此外，慢性應激產生抑郁樣行為的小鼠也表現出痛敏（作為抑郁癥患者軀體疼痛的動物模型）。有意思的是，在該模型動物上，調控POGlu→S1Glu神經環路活性并不能影響痛敏行為，但卻發現丘腦束旁核（PF）投射至前扣帶回皮層（ACC）神經環路（PFGlu→ACCGABA→Glu）參與抑郁情緒產生的痛敏。本研究不僅為不同病因產生的軀體疼痛（臨床治療方案和治療效果也不盡相同）發病機理提出了深入的和新的理論見解，也可能為臨床上利用rTMS等精準靶向特定神經環路開展物理干預治療提供新策略。
組織損傷和抑郁情緒產生痛敏的丘腦-皮層神經環路模式圖
中國科大生命科學與醫學部研究生唐皓迪和董婉瑩，及中國科大附屬第一醫院麻醉科博士后朱霞和康芳主任為共同第一作者，張智、李娟和晉艷為共同通訊作者。該研究的合作者包括中國科大的薛天、宋曉元和張艷（附一院神經內科），以及合肥市第四人民醫院張許來和謝雯主任，得到了國家基金委、合肥微尺度物質科學國家研究中心、合肥大科學中心、中科院腦功能與腦疾病重點實驗室和中國科學技術大學的資助。
來源：中國科學技術大學生命科學與醫學部
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41593-021-00811-x
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