《Brain, Behavior, and Immunity》：CAP1 mediates chronic inflammatory pain-induced anxiety through cAMP/PKA/NF-κB signaling pathway in the anterior cingulate cortex of male mice
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•CAP1参与调节成年雄性小鼠ACC中慢性炎症性疼痛诱导的类焦虑行为。•CAP1在CFA处理的雄性小鼠ACC中表达上调，这可能促进突触可塑性的破坏。•在CFA注射的雄性小鼠中，敲低ACC中的CAP1可通过抑制cAMP/PKA/NF-κB信号通路和神经炎症来缓解类焦虑行为。引言
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CAP1参与调节成年雄性小鼠ACC中慢性炎症性疼痛诱导的类焦虑行为。
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CAP1在CFA处理的雄性小鼠ACC中表达上调，这可能促进突触可塑性的破坏。
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在CFA注射的雄性小鼠中，敲低ACC中的CAP1可通过抑制cAMP/PKA/NF-κB信号通路和神经炎症来缓解类焦虑行为。
引言
慢性疼痛，广义上定义为持续三个月以上的病理性疼痛，给患者带来巨大的身心负担。流行病学研究表明，全球慢性疼痛患病率为11%-43.5%（De La Rosa等，2024），其中25%-30%的患者合并焦虑症，这一比例远高于普通人群的7.3%（Yongjun等，2020；Guo等，2016；Cohen等，2021）。以类风湿关节炎为例，焦虑患病率高达29%-36%（Cheng等，2023）。这种共病严重降低了患者的生活质量，并加大了社会经济成本。目前世界卫生组织（WHO）（2019）指南推荐使用多模式镇痛策略，将镇痛药物（如非甾体抗炎药NSAIDs或阿片类药物）与辅助用药（如抗抑郁药、抗惊厥药）（Reig，2002；Knotkova和Pappagallo，2007）以及物理疗法（Knotkova等，2021）相结合。然而，这些方案往往疗效有限且副作用显著，尤其在同时应对慢性疼痛交织的感官与情感成分方面力不从心。这一治疗缺口凸显了寻找基于新型机制的治疗靶点的迫切需求。
前扣带回皮层（ACC）是整合疼痛感觉信号与情感信号的关键中枢。通过丘脑传入纤维及与杏仁核和前额叶皮层的双向连接，ACC调控疼痛的情感维度（Bushnell等，2013；Journee等，2023；Mohr等，2005）。慢性疼痛与焦虑相互强化，形成自我维持的"疼痛-情感-认知"环路：疼痛通过边缘系统结构（如杏仁核、ACC）引发负面情绪，而焦虑则通过中枢敏化放大痛觉处理过程（Vogt，2005）。这种双向相互作用得到了近年环路层面证据的支持：化学遗传学激活ACC-腹侧被盖区（VTA）谷氨酸能投射可同时产生痛觉超敏和类焦虑行为，而其抑制则可缓解这些表型（Song等，2024）。反之，ACC损毁可减轻痛觉超敏大鼠模型中的类焦虑行为（Zeng等，2018）。因此，ACC是研究疼痛相关情感障碍的关键脑区。
神经炎症日益被认为是慢性疼痛与合并焦虑症之间的重要桥梁。在持续痛觉输入下，ACC等边缘区域的小胶质细胞和星形胶质细胞被激活，触发促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6、TNF-α）的释放（Almeida等，2020）。这种炎症微环境破坏局部GABA能抑制，使兴奋/抑制（E/I）平衡向过度兴奋方向偏移（Nistico等，2013），当外周细胞因子穿越血脑屏障时，该过程进一步加剧（Pitsavos等，2006；Qin等，2022；Yu等，2022）。在可能将神经炎症与突触功能障碍联系起来的分子中，CAP1作为腺苷酸环化酶相关蛋白（CAPs）家族中高度保守的成员，最近被发现是炎症信号——包括NF-κB通路——的正向调节因子，其在周围神经系统和中枢神经系统中均有涉及（Lee等，2014）。在神经元中，CAP1在轴突发育和神经网络形成中发挥关键作用（Schneider等，2021；Heinze和Rust，2023；Nozumi等，2009）；其失调已在神经精神疾病模型中被观察到（Heinze和Rust，2023；Rust和Marcello，2022）。然而，CAP1是否通过ACC中的神经炎症机制参与慢性疼痛诱导的焦虑，目前尚不清楚。
本研究结合转录组学分析与慢性炎症性疼痛小鼠模型，发现CAP1是雄性小鼠中与疼痛相关焦虑的一个此前未被认识的调节因子。在机制上，我们证明CAP1通过cAMP/PKA/NF-κB轴驱动ACC神经炎症并破坏突触E/I平衡。综上，这些发现确立了CAP1作为慢性炎症性疼痛情感共病的治疗靶点的潜力。
章节摘要
药物与试剂
完全弗氏佐剂（CFA，#F5881）和戊巴比妥钠（#P3761）购自Sigma-Aldrich（美国），BCA蛋白定量试剂盒（#P0914）购自Thermo Fisher Scientific（美国）。动物组织/细胞总RNA提取试剂盒（#PD451）、cDNA第一链合成试剂盒（#KR116）和RealUniversal Color PreMix（#FP201）由天根生化科技（北京，中国）提供。PVDF膜（#ISEQ00010）购自Millipore（美国），超敏ECL
CFA注射诱导雄性小鼠出现疼痛合并类焦虑行为
为建立慢性炎症性疼痛模型，我们将CFA皮下注射于小鼠后爪（实验时间线见图1A）。注射后第14天，CFA处理的雄性小鼠与对照组相比，机械性缩爪阈值显著降低，热缩爪潜伏期缩短（图1B）。相比之下，CFA处理的雌性小鼠在机械性疼痛和热痛觉阈值方面与对照组动物相比均无显著差异（补充图）。
讨论
足底注射CFA在雄性小鼠中产生了可靠的慢性炎症性疼痛状态，机械性痛觉超敏、热痛觉超敏和类焦虑行为均在注射后第14天稳定表现。我们选择该模型是因为它能重现炎症性疼痛的关键临床特征，同时不会造成结构性神经损伤。与神经病理性疼痛模型（如慢性压迫损伤或神经 spared 损伤）相比，该模型的另一个实用优势是运动功能受损极小。
资金信息
本工作由陕西省科技创新团队（2023-CX-TD-63）、科技创新人才工程项目（2023RCZZ003）、科技研究项目（2024GJJH03-02）、国家自然科学基金委（82571721、82571359、82404591）、第四军医大学快速反应项目（2023KXKT064）以及中国博士后科学基金（2021MD703957）资助。
CRediT作者贡献声明
金宇晨：撰写——初稿、验证、项目管理、调查研究、数据整理。郭清娟：方法学、数据整理。严宇璇：验证、方法学、数据整理。江永利：方法学、调查研究、形式化分析。宋大科：验证、调查研究。陆北宁：概念构思。曾程：验证。岳娇：。杨柳昆：。刘瑞霞：调查研究。张坤：验证、资源。李绪博：资源。贺然：调查研究。陆宇杰：
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作由陕西省科技创新团队（2023-CX-TD-63）、科技创新人才工程项目（2023RCZZ003）、科技研究项目（2024GJJH03-02）、国家自然科学基金委（82571721、82571359、82404591）、第四军医大学快速反应项目（2023KXKT064）以及中国博士后科学基金（2021MD703957）资助。
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