西安交通大学Cell子刊发表神经学新文章

　　

生物通报道  来自西安交通大学、加拿大多伦多大学等机构的研究人员证实，两种形式的长时程增强效应（long-term potentiation, LTP）共存于前扣带脑皮质（anterior cingulate cortex,ACC）中,是慢性疼痛和焦虑相互影响的分子基础。这一研究发现在线发表在12月31日的《神经元》（Neuron）杂志上。

西安交通大学的卓敏(Min Zhuo)教授是这篇论文的通讯作者。卓教授现为加拿大皇家科学院院士, 并担任多伦多大学生理系终身正教授。主要研究方向有为中枢学习记忆机制, 痛觉传递的中枢可塑性及其突触分子机制, 焦虑和其他精神病机制。在Nature，Science，Neuron等国际权威杂志上发表论文200余篇。

疼痛是一种不愉快的感觉和情绪方面的体验，往往和实际或者潜在的伤害相联系，或是患者从受伤害的焦虑进行陈述的一种症状。疼痛可以按照不同的分类方式分为急性痛和慢性疼痛、心理性和器质性疼痛，以及临床痛与实验室诱导痛。其中慢性疼痛因其持续时间长，迁延难愈，常导致一系列的社会、家庭、心理和行为问题，并导致机体功能失调，免疫力下降和诱发各种并发症，使患者生活质量严重受损，给社会造成巨大的损失。因此，近年来慢性疼痛的研究日渐受到人们的关注（延伸阅读：Brain：科学家发现一个疼痛开关 ）。

焦虑是一种以不愉快的预感和迫近的危机感为特征的情绪状态。它包含生理和心理两方面：生理体验包括心律和呼吸加快、痉挛、出汗、肌肉紧张、胃肠道反应等一系列自主神经系统过度兴奋的表现；心理症状包括惶恐不安、重复强迫症、逃避日常事务、过度换气、休息不好、无力感以及睡眠紊乱、易激惹、害怕失控等。

大多数学者发现，尽管慢性疼痛患者病情、病程和所处的社会环境不同，心理状态各有差异，但多数人均存在抑郁、焦虑症状，且难以控制的疼痛是慢性疼痛患者抑郁和焦虑的主要诱发因素之一，且抑郁、焦虑也与疼痛程度密切相关。然而目前对于介导这些增强互作的突触作用机制仍知之甚少。

在这篇文章中，研究人员描绘出了存在于前扣带脑皮质两种形式LTP的特征：突触前LTP需要红藻氨酸受体(kainate receptor)，突触后LTP需要N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体。他们证实突触前LTP还与腺苷酸环化酶及蛋白激酶A（PKA）有关联，是通过一种与超极化激活环化核苷酸门控(HCN)通道相关的机制进行表达。有趣的是，慢性疼痛和焦虑都可选择性阻断突触前LTP。通过显微注射法将HCN阻断剂ZD7288注入到体内的前扣带脑皮质中，研究人员证实可产生抗焦虑和镇痛效应。

这些研究结果揭示出了，前扣带脑皮质中两种形式的LTP集中介导焦虑和慢性疼痛相互影响的一个新分子机制。

（生物通：何嫱）

作者简介：

卓敏

西安交通大学前沿科学技术研究院神经和疾病研究中心主任、特聘教授
加拿大皇家科学院院士

卓敏教授是神经生物学领域的国际知名专家。他在国际权威杂志如Nature, Science, Neuron, Nature Neurosci, J Neurosci等杂志上发表研究论文200余篇、综述24篇，其中多篇发表在国际权威杂志如Nature, Science, Neuron, Nature Neurosc上。论文被引用近8900 余篇次，H-index为52（2013年03月25日数据）。 他还主编了第一本分子疼痛的英文教科书由国家高等教育出版社和Springer 联合出版。除了致力于基础研究，他认为生物医学研究最终应该造福于人类。他己拥有５项有关新药研制的国际及美国专利。

研究方向：
中枢学习记忆机制
疼痛传递的中枢可塑性及其突触分子机制
焦虑和其他精神病机制

生物通推荐原文摘要：

Coexistence of Two Forms of LTP in ACC Provides a Synaptic Mechanism for the Interactions between Anxiety and Chronic Pain

Chronic pain can lead to anxiety and anxiety can enhance the sensation of pain.　Unfortunately, little is known about the synaptic mechanisms that mediate these re-enforcing interactions. Here we characterized two forms of long-term potentiation (LTP) in the anterior cingulate cortex (ACC); a presynaptic form (pre-LTP) that requires kainate receptors and a postsynaptic form (post-LTP) that requires N-methyl-D-aspartate receptors. Pre-LTP also involves adenylyl cyclase and protein kinase A and is expressed via a mechanism involving hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels. Interestingly, chronic pain and anxiety both result in selective occlusion of pre-LTP. Significantly, microinjection of the HCN blocker ZD7288 into the ACC in vivo produces both anxiolytic and analgesic effects. Our results provide a mechanism by which two forms of LTP in the ACC may converge to mediate the interaction between anxiety and chronic pain.