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腦智卓越中心揭示阿片類物質鎮痛的神經機制

2020-06-15 腦科學與智能技術卓越創新中心
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  610日,eLife 期刊在線發表了題為《外源性與內源性阿片物質作用于不同神經元群體介導炎癥性疼痛的鎮痛作用》的研究論文,該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室孫衍剛研究組完成。該研究結合遺傳學操控、藥理學實驗、光纖鈣記錄、行為學實驗等技術手段,揭示了在炎癥性疼痛中,外源性和內源性阿片分別通過作用于表達在谷氨酸能和γ-氨基丁酸(GABA)能神經元中的mu型阿片受體(MOR)發揮鎮痛作用。該研究為解析阿片系統的功能以及深入研究痛覺調控環路提供了全新的思路。

  疼痛是一種復雜的感受,正常的疼痛感受作為一種保護機制,對于動物和人的生存十分重要,但機體的嚴重損傷或是慢性疾病所帶來的慢性疼痛嚴重影響了患者的生活質量。持續或反復發作的疼痛是目前臨床上的治療難題之一,困擾著超過20%的全球人口。因此,找到合適且強力有效的鎮痛方法十分必要。在眾多的疼痛治療方法中,阿片類藥物早在千年以前就已經應用于鎮痛,并且成為臨床上常用且最為有效的一類鎮痛藥物,但阿片藥物的長期使用受限于許多嚴重的副作用。目前,阿片鎮痛的神經機制尚不完全清楚,因此深入研究阿片藥物的鎮痛機制,對于研制副作用少的新型藥物是十分必要的。 

  外源性和內源性阿片類物質通過作用于神經系統內廣泛表達的mu型阿片受體(mu opioid receptor, MOR)發揮鎮痛作用。為了解析外源性和內源性阿片類物質的作用機制,研究人員借助了一種先敲除,后原位恢復MOR表達的實驗策略,特異地研究了不同類型神經元中MOR在阿片類物質鎮痛作用中的功能。研究發現,外源性阿片類物質(如嗎啡)通過作用于谷氨酸能興奮性神經元中的MOR產生鎮痛作用;而機體內釋放的內源性阿片類物質則通過作用于γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)能抑制性神經元中的MOR緩解慢性炎癥性疼痛。研究人員進一步闡明了表達在外周、脊髓以及脊髓上水平中MOR在鎮痛中的功能。在脊髓水平,表達在脊髓背角神經元中的MOR主要介導嗎啡在急性疼痛中的鎮痛作用,但不參與內源性阿片鎮痛。此外,脊髓興奮性神經元和抑制性神經元中的MOR在疼痛調控過程中具有相反的功能,激活脊髓興奮性神經元中的MOR引起鎮痛效果,而激活脊髓抑制性神經元中的MOR引起痛覺敏感。研究人員還發現,在脊髓上水平,表達在臂旁核中的MOR參與嗎啡在炎癥性疼痛中的鎮痛作用。該研究表明內源性和外源性阿片類物質通過不同靶點發揮鎮痛作用。該研究結合研究組于20205月在線發表在Neuroscience Bulletin 的研究,共同揭示了不同類型神經元中的MOR在阿片鎮痛和阿片依賴中的作用,為深入闡明阿片的作用機制和改進阿片類藥物的應用提供了重要基礎。

  該研究在研究員孫衍剛的指導下,主要由腦智卓越中心博士研究生張欣妍和博士竇艷儂完成,研究組的袁雷、李清、朱艷景和王蒙也作出了重要貢獻。該項目受到國家自然科學基金委員會、上海市和中科院的資助。

阿片鎮痛機制的模型圖

打印 責任編輯:葉瑞優

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