《Neuroscience Letters》：Chronic pain induces cell type–specific alterations in the intrinsic excitability of spinal cord lamina II circuits in female rats
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摘要慢性疼痛与脊髓背角中的痛觉传导回路出现适应性可塑性变化有关。然而，这种重组是否针对特定的神经元群体仍需进一步研究。由于在实验性疼痛条件下，组织完整性及记录稳定性常常受到影响，因此很难准确测量脊髓神经元的兴奋性，这一技术难题使得解决该问题变得十分困难。在这项对比研究中，我们检测
摘要
慢性疼痛与脊髓背角中的痛觉传导回路出现适应性可塑性变化有关。然而，这种重组是否针对特定的神经元群体仍需进一步研究。由于在实验性疼痛条件下，组织完整性及记录稳定性常常受到影响，因此很难准确测量脊髓神经元的兴奋性，这一技术难题使得解决该问题变得十分困难。在这项对比研究中，我们检测了在正常状态下以及三种慢性疼痛模型——完全弗氏佐剂诱导的模型、脊神经结扎模型和链脲佐菌素诱导的模型——下，两种电生理特性不同的第二层脊髓神经元群体的兴奋性：持续放电神经元和初始爆发放电神经元。研究结果表明，慢性疼痛会引发与放电模式相关的固有兴奋性变化，尤其是初始爆发放电神经元的反应性会显著增强。主成分分析进一步支持了这一结论，该分析将初始爆发放电神经元和持续放电神经元分为了不同的电生理类别。这种基于亚型特异性的可塑性可能通过改变脊髓背角浅层的微电路动态，从而持续放大痛觉信号，进而加剧已形成的疼痛状态。
引言
慢性疼痛与脊髓背角内神经回路的大规模重组有关，这种重组是由多种结构和功能变化共同驱动的，包括神经元退化、坏死性凋亡、长时程增强、突触去抑制、感受野扩大、兴奋性传递增强以及胶质细胞增殖等[1]。这些过程共同导致了持久且往往不可逆的适应性可塑性变化。然而，在实验性疼痛模型中，由于髓鞘化程度增加会降低组织完整性和记录稳定性，因此很难准确评估神经元的固有特性，这限制了人们对这些变化如何影响神经元输出的理解[2]。
在脊髓层面，慢性疼痛主要由脊髓背角内的中枢敏感化所介导，其表现为神经元过度兴奋，以及来自痛觉和非痛觉刺激的传入信号被放大[3]。尽管脊髓背角神经元兴奋性升高被视为慢性疼痛的典型特征，但关于在具有成熟痛觉传导通路的 rats 中动作电位发放频率增强的直接证据仍然很少[4]。大多数研究仅发现兴奋性突触效应增强——表现为兴奋性突触后电流或兴奋性突触后电位的幅度或频率增加——同时由于氯离子平衡失调导致抑制作用减弱[5]。虽然这些突触变化表明神经元的反应性增强，但并不一定意味着动作电位输出也会增加。
在脊髓背角回路中，兴奋与抑制之间的平衡被打破是炎症性疼痛和神经病理性疼痛的共同特征，这种失衡会使神经网络活动偏向兴奋状态[6]、[7]。人们认为这种变化是中枢敏感化以及持续性疼痛状态产生的根本原因[8]。神经元兴奋性的变化是在整个脊髓背角范围内普遍存在，还是仅限于某些特定神经元，这一问题决定了神经元兴奋性究竟是如何受损伤类型影响的。
在本研究中，我们通过使用脊髓第二层切片进行全细胞膜片钳记录，探讨了完全弗氏佐剂、脊神经结扎以及链脲佐菌素诱导的慢性疼痛是否会对不同功能类型的神经元固有兴奋性产生差异性影响。研究发现，仅在初始爆发放电神经元中，而非持续放电神经元中，观察到了放电强度增加、阈值降低以及静息电位基线下降等现象，这说明在慢性疼痛状态下，不同类型的神经元其固有兴奋性存在差异性重组。主成分分析也证实了这一点，该分析将初始爆发放电神经元和持续放电神经元分为了不同的电生理类别。
章节摘录
伦理考量
所有动物实验均严格遵循墨西哥关于实验室动物使用与管理的官方规范（NOM-062-ZOO-1999）进行，并得到了墨西哥国家理工学院研究与高级研究中心所属的当地实验室动物护理与使用委员会（CICUAL）的批准（批准编号为0198–16）。所有实验均按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南的要求执行。
结果
我们从103个脊髓第二层神经元中获得了全细胞记录数据，这些神经元被分为初始爆发放电型和持续放电型两类。由于这两类神经元占所有记录神经元的约90%，因此后续分析也仅针对这两类神经元展开（见补充图1）。在施加去极化电流刺激时，正常条件下的初始爆发放电神经元会先呈现典型的放电模式，随后出现强烈的适应性变化。而来自完全弗氏佐剂组、脊神经结扎组以及链脲佐菌素组的神经元则表现出不同的反应特征。
讨论
本研究显示，慢性疼痛会根据神经元的放电特性不同，对其脊髓背角神经元的固有兴奋性产生差异性调节。尽管我们在三种不同的疼痛模型中都观察到了神经元兴奋性的变化，但仍有一些局限性需要指出。目前尚未确定所记录的脊髓背角第二层神经元的分子身份，因此神经元的分类仅依赖于其电生理放电模式。此外，记录过程中还存在其他一些技术问题……
CRediT作者贡献说明
Lucero Guzmán-Pérez：研究工作、正式数据分析。Amayrani Perez-Barragan：研究工作、正式数据分析。Guadalupe Raya-Tafolla：研究工作、正式数据分析。Carlo Musio：文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿编写。Emilio J. Galván：文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿编写。Vinicio Granados-Soto：文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿编写、资源获取、研究工作、资金申请。Rodolfo Delgado-Lezama：文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿编写
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
我们要感谢意大利特伦托市Cnr-IBF的Michael Whalen博士，他对本文的英文版本进行了修改，并提出了许多有价值的意见。同时也要感谢Vinicio Arturo Mena Vieyra在技术上的帮助。图表摘要则是使用BioRender.Com工具制作的。
Lucero Guzmán-Pérez|Amayrani Perez-Barragan|Guadalupe Raya-Tafolla|Carlo Musio|Emilio J. Galván|Vinicio Granados-Soto|Rodolfo Delgado-Lezama|Vladimir A. Martínez-Rojas
