IDO1通过小胶质细胞激活和突触修剪调控慢性偏头痛疼痛敏感性与共病焦虑的机制研究

本研究针对慢性偏头痛及其共病焦虑的机制难题，南方医科大学团队通过药理学干预、基因敲除和病毒介导的IDO1（Indoleamine 2,3-dioxygenase 1）靶向调控，结合在体光纤记录和电生理技术，首次揭示前扣带回皮层（ACC）中IDO1通过干扰素（IFN）信号通路驱动小胶质细胞异常激活及突触修剪，导致兴奋/抑制（E/I）平衡失调，从而诱发疼痛敏感性和焦虑行为。该研究为慢性偏头痛的免疫代谢机制提供了新靶点，发表于《Journal of Neuroinflammation》。

　　

偏头痛是全球第三大致残性疾病，约5%的发作性偏头痛会进展为慢性偏头痛，伴随难以缓解的疼痛和焦虑抑郁等共病。尽管临床研究已发现前扣带回皮层（ACC）的结构功能异常与偏头痛相关，但神经炎症如何通过特定分子机制影响ACC神经元活动仍不清楚。更棘手的是，色氨酸代谢关键酶IDO1虽在慢性疼痛中被报道，但其在偏头痛中的作用及与情绪共病的关联仍是未解之谜。

南方医科大学中医药学院的研究团队通过建立硝酸甘油（NTG）诱导的慢性偏头痛小鼠模型，结合多种技术手段，首次系统阐释了IDO1在ACC区域通过调控小胶质细胞功能影响突触可塑性的全新机制。研究发现，慢性偏头痛模型中ACC的IDO1表达显著升高，通过药理学抑制（1-MT处理）、基因敲除（IDO1 KO小鼠）和腺相关病毒（AAV）介导的ACC靶向敲降，均能逆转疼痛超敏反应。

研究采用多项关键技术：

1. 多模型验证：除NTG模型外，同步验证了皮质扩散性抑制（CSD）、电刺激（ES）和利血平诱导的偏头痛模型中IDO1表达变化；

2. 在体钙成像：通过AAV-CaMKIIα-GCaMP6m标记ACC锥体神经元，结合光纤光度术捕捉疼痛刺激下的实时神经元活动；

3. 电生理分析：全细胞膜片钳记录发现NTG处理组ACC神经元自发性兴奋性突触后电流（sEPSC）频率增加，导致兴奋/抑制（E/I）平衡向兴奋性偏移；

4. 三维重构技术：通过Imaris软件定量小胶质细胞形态及其对突触前标记物Syn1的吞噬；

5. 转录组测序：RNA-seq揭示IFN信号通路是IDO1调控的关键下游机制。

IDO1抑制缓解NTG诱导慢性偏头痛模型的痛觉过敏

通过间歇性腹腔注射NTG建立模型，发现机械痛阈和热痛阈逐渐降低。光厌恶实验证实模型成功模拟临床偏头痛症状。使用IDO1抑制剂1-MT或基因敲除均能显著改善痛觉过敏，且不影响对照组基础痛阈。

ACC神经元活动增强与E/I平衡失调

c-Fos免疫染色显示ACC神经元激活最显著。光纤记录发现NTG处理后，ACC锥体神经元对机械刺激的钙信号响应增强。电生理证实sEPSC频率增加是E/I平衡失调的主因，而抑制性突触传递（sIPSC）和神经元内在特性无变化。

ACC中IDO1通过IFN通路调控疼痛敏感性

Western blot显示NTG组ACC的IDO1蛋白表达升高。AAV-shRNA靶向敲降ACC的IDO1后，疼痛超敏和电生理异常均被逆转。RNA-seq分析发现IFN-γ（而非IFN-β）是IDO1下游关键效应分子，使用IFN激动剂替洛隆可抵消IDO1敲降的保护作用。

IDO1缺失改善小胶质细胞异常激活与突触修剪

免疫荧光显示IDO1与IBA1⁺小胶质细胞共定位。NTG处理组小胶质细胞数量增多、突起变短，而IDO1敲除可阻止这种形态改变。三维重构发现NTG组小胶质细胞对突触前蛋白Syn1的吞噬增加，但对PSD95的吞噬无影响，提示IDO1特异性调控兴奋性突触修剪。

ACC的IDO1参与偏头痛相关焦虑行为

高架十字迷宫（EPM）显示NTG诱导的焦虑样行为（开放臂停留时间减少）可被IDO1敲降部分缓解，但开放场实验（OFT）中心区域活动未改善，提示IDO1主要影响高应激环境下的焦虑表现。

这项研究首次阐明IDO1-IFN-γ轴通过"小胶质细胞激活→兴奋性突触过度修剪→ACC神经元E/I平衡失调"的级联反应，共同促成慢性偏头痛的疼痛敏感性和焦虑共病。不仅为偏头痛的免疫代谢机制提供了新视角，更提示靶向IDO1或小胶质细胞突触修剪可能成为治疗新策略。值得注意的是，IDO1对疼痛和焦虑的调控存在通路差异——IFN信号仅介导痛觉调控，而焦虑行为可能涉及其他未知机制，这为后续研究指明了方向。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容；专业术语首次出现均标注英文缩写；作者单位按国内惯例翻译；技术方法描述省略实验细节；保留原文使用的上标格式如IBA1⁺；未引用文献序号和图表标识）