早期应激诱导小胶质细胞表型调控的性别差异在慢性原发性腰痛大鼠模型中的作用机制研究

《PFLUGERS ARCHIV-EUROPEAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY》：Sex differences in phenotypic modulation of microglia by early-life physical stress in a rat model of chronic primary low back pain

本研究针对慢性原发性腰痛(cpLBP)发病机制中早期生活应激与性别差异的相互作用，通过建立大鼠模型首次揭示：青春期束缚应激可长期"启动"脊髓背角小胶质细胞，使其在成年期接受轻微伤害性刺激(NGF注射)时更易转化为激活状态。采用3DMorph自动形态学分析技术，发现雄性大鼠更易出现小胶质细胞启动/激活表型转换，而雌性则以监视态为主。该发现为理解性别特异性疼痛病理机制提供了新视角，对开发靶向神经免疫的精准镇痛策略具有重要意义。

　　

腰痛已成为全球致残的主要因素之一，其中慢性原发性腰痛(cpLBP)因其发病机制不明且治疗效果有限而备受关注。值得注意的是，童年不良经历(ACEs)会使成年后慢性疼痛发生风险提高1.45-1.95倍，这种"疼痛记忆"的神经生物学基础一直是未解之谜。以往研究多聚焦于神经病理性疼痛模型，而对更为常见的肌肉骨骼疼痛中神经免疫机制的性别差异知之甚少。

为解开这一谜团，海德堡大学曼海姆医学院的Deepika Singhal团队在《PFLUGERS ARCHIV-EUROPEAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY》发表了一项创新性研究。他们巧妙地将青春期应激模型与成熟的双次NGF注射腰痛模型相结合，首次系统揭示了小胶质细胞表型调控在早期应激诱导疼痛易感性中的性别二态性。

研究人员采用多维技术手段开展实验：通过12天连续束缚应激模拟青春期物理创伤；利用双次NGF注射至腰多裂肌建立腰痛模型；采用免疫荧光标记脊髓L2节段Iba-1⁺小胶质细胞；基于MATLAB的3DMorph软件进行三维形态特征提取；运用UMAP降维和PAM聚类算法实现细胞表型自动分类。

微胶质细胞状态分类

研究团队成功建立了一套客观的微胶质细胞分类系统。通过对3516个细胞进行7种三维形态特征分析，发现微胶质细胞存在三种连续表型：监视态（对应"分支状"形态，具有高细胞领域体积和分支点数）、启动态（对应"杆状"形态，特征为细胞体积和领域体积显著降低）和激活态（对应"阿米巴样"形态，分支长度急剧缩短）。这种基于机器学习的分类方法有效避免了传统二维分析的主观偏差。

微胶质细胞状态的性别差异

跨所有处理组的综合分析揭示出显著的性别二态性：雌性个体监视态微胶质细胞比例显著高于雄性(p<0.0001, Cohen's d=1.85)，而雄性则在启动态(p<0.0001, d=1.56)和激活态(p<0.01, d=1.87)上占据优势。这种差异在脊髓背角浅层和深层区域均保持一致，提示性别对微胶质细胞基线状态的普遍影响。

应激启动效应

比较应激后接受NGF注射(SSN)与无应激对照(CSN)组发现：雄性个体表现出显著的激活态微胶质细胞增加(p<0.05, d=0.82)，而雌性仅呈现不显著的小幅变化。这表明早期应激对微胶质细胞的"启动"效应存在性别特异性，雄性神经系统更易因早期不良经历而形成持久的敏感状态。

伤害性刺激启动效应

通过对比双次NGF注射(CNN)与单次注射(CSN)组，研究发现雄性个体在双次NGF刺激下启动态细胞显著增加(p<0.01, d=1.23)，而雌性反而出现监视态细胞上升的相反趋势。这一发现与行为学数据相呼应，表明雌性可能通过替代性免疫机制（如T细胞参与）维持疼痛敏感状态。

应激与NGF的叠加效应

当同时存在早期应激和成年期NGF刺激时，雄性个体表现出向启动态转变的趋势(Cohen's d=0.62)，而雌性未见明显变化。这种叠加效应进一步证实了雄性神经系统对连续伤害性事件的特殊脆弱性。

本研究通过创新性的三维形态定量方法，揭示了微胶质细胞在慢性腰痛发病机制中的关键作用。早期应激诱导的微胶质细胞启动被证实是连接童年不良经历与成年慢性疼痛的重要病理桥梁，且这种机制表现出明显的性别特异性。雄性更依赖微胶质细胞介导的疼痛敏感化途径，而雌性可能存在替代性免疫调节机制。

这些发现不仅为理解性别特异性疼痛病理提供了新视角，更对临床实践具有重要启示：针对不同性别患者的慢性疼痛可能需要采取差异化的治疗策略。对于男性患者，靶向微胶质细胞激活通路（如fractalkine-CX3CR1信号轴）可能更具疗效；而女性患者则可能需要调节T细胞等适应性免疫应答。该研究建立的自动化微胶质细胞表型分析平台也为未来疼痛研究提供了可靠的技术工具，有望推动疼痛生物学研究向更精准、客观的方向发展。