《Molecular Pain》：The anterior cingulate cortex mediates cisplatin-induced mechanical allodynia and represents a target for cannabigerol antinociception
编辑推荐：
摘要专业翻译
化疗诱导性周围神经病变（Chemotherapy-induced peripheral neuropathy, CIPN）是癌症治疗中常见且令人衰弱的后果，目前可用的有效治疗选择有限。尽管周围神经损伤是关键驱动因素，但新出现的证据表明，中枢疼痛环
摘要专业翻译
化疗诱导性周围神经病变（Chemotherapy-induced peripheral neuropathy, CIPN）是癌症治疗中常见且令人衰弱的后果，目前可用的有效治疗选择有限。尽管周围神经损伤是关键驱动因素，但新出现的证据表明，中枢疼痛环路内的适应不良可塑性（包括前扣带皮层（anterior cingulate cortex, ACC））参与了神经病理性疼痛的维持。本研究检验了以下假说：ACC是顺铂诱导的机械性痛觉超敏的关键底物，同时也是大麻二酚酸（cannabigerol, CBG）介导镇痛的靶点。成年雄性C57BL/6小鼠接受顺铂（5 mg/kg，腹腔注射，每周一次，持续四周）以诱导CIPN。使用电子von Frey测试评估机械性痛觉超敏。全身给予CBG（20 mg/kg，腹腔注射）显著逆转了CIPN小鼠的机械性痛觉超敏，但不影响非神经病变动物的基线阈值，表明其具有状态依赖性效应。使用hM4Di DREADDs对ACC神经元进行化学遗传学抑制同样减弱了机械性痛觉超敏，从而将ACC确定为CIPN疼痛状态的功能相关组成部分。为确定CBG是否在该环路内发挥作用，研究人员进行了双侧ACC内微注射CBG（20 nM和20 μM），两种浓度均产生短暂的镇痛效应。这些发现表明，ACC参与了CIPN中机械性痛觉超敏的维持，并将该区域确立为CBG的作用位点。综上所述，研究结果支持一个模型，即ACC代表了病理性疼痛背后的汇聚性皮层机制，并突显了以中枢为靶点的、非致幻性大麻素类疗法的潜力。
论文解读
一、研究背景与目的
化疗诱导性周围神经病变（Chemotherapy-induced peripheral neuropathy, CIPN）是多种抗肿瘤药物（如紫杉类、长春花生物碱类和铂类化合物）常见的剂量依赖性不良反应。约68%的患者在化疗开始后第一个月内即出现神经病理性疼痛，即使在治疗停止数月后，仍有至少30%的患者持续存在麻木、刺痛和烧灼样疼痛等症状，严重影响生活质量。目前针对CIPN的药物治疗选择有限，虽然5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂（SNRIs）等中枢作用药物显示出一定疗效，但副作用常常影响治疗依从性，亟需开发副作用更少、起效更快的新型治疗化合物。
前扣带皮层（anterior cingulate cortex, ACC）编码疼痛的厌恶成分，主要由位于II/III层和V层的锥体神经元介导。这些神经元投射至包括导水管周围灰质（periaqueductal gray, PAG）在内的多个下游脑区，后者对调节下行镇痛反应至关重要。大量证据表明，在慢性疼痛状态下，ACC发生适应不良可塑性变化：周围神经损伤可诱导ACC锥体神经元的长时程增强和兴奋性突触传递增强，导致持续性的皮层过度活跃，且这种过度活跃可在缺乏持续周围输入的情况下独立维持。在炎性疼痛和神经病理性疼痛模型中，ACC锥体神经元均表现出内在兴奋性增加，包括放电频率升高和激活阈值降低。功能上，选择性激活ACC兴奋性神经元足以增强机械性超敏，而抑制这些神经元则可逆转疼痛样行为，表明ACC锥体神经元过度兴奋是慢性疼痛状态的关键驱动因素。
在此背景下，植物大麻素类化合物成为有前景的候选药物。大麻二酚酸（cannabigerol, CBG）是大麻二酚酸脱羧后的产物，是THC和CBD酸性形式生物合成的主要前体。与THC不同，CBG被认为不具有致幻作用，缺乏与CB1受体激活相关的典型精神活性效应。CBG具有复杂的药理学特征，包括高亲和力的α2-肾上腺素能受体激动作用、5-HT1A受体拮抗作用，以及CB1和CB2受体部分激动作用。行为学证据表明，CBG介导的镇痛依赖于CB1、CB2和α2-肾上腺素能受体信号通路的完整功能。然而，CBG镇痛作用所需的具体神经底物，尤其是在驱动CIPN情感-感觉成分的脊髓上环路中，仍 largely 未知。
因此，本研究旨在检验以下假说：ACC是顺铂诱导的机械性超敏表达所必需的枢纽，且CBG通过调节该环路发挥镇痛作用。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员使用成年雄性C57BL/6野生型小鼠（购自美国杰克逊实验室，The Jackson Laboratory，共109只，最终纳入分析97只），通过腹腔注射顺铂（5 mg/kg，每周一次，连续4周）建立CIPN模型。主要技术方法包括：电子von Frey测痛仪评估机械性痛觉阈值；立体定位手术结合化学遗传学（DREADD）技术，通过向ACC双侧注射AAV5-hSyn-hM4D(Gi)-mCherry病毒载体实现ACC神经元的选择性抑制；双侧ACC套管植入术以实现局部药物微注射；以及行为学测试结合统计分析（双因素方差分析及Bonferroni事后检验）。
三、研究结果
3.1 CBG减弱CIPN雄性小鼠的机械性超敏
研究人员首先验证了CBG在CIPN小鼠模型中的行为学效应。雄性小鼠接受顺铂（5 mg/kg）腹腔注射，每周一次，连续4周。在最终顺铂给药后及CBG、吲哚美辛（对照药物）或溶媒治疗后，使用电子von Frey测试评估机械性阈值。结果显示，治疗前CIPN小鼠的机械性阈值较na?ve组显著降低。CBG治疗显著提高了CIPN小鼠的机械性阈值，有效逆转了机械性痛觉超敏，且CBG治疗后的CIPN小鼠机械性阈值与na?ve对照组无显著差异，支持其恢复至基线敏感性。吲哚美辛治疗也显著提高了机械性阈值，但阈值仍显著低于na?ve组，表明仅部分逆转。重要的是，CBG不影响na?ve小鼠的机械性阈值，表明其作用具有状态依赖性。
3.2 ACC抑制减弱CIPN雄性小鼠的机械性超敏
为进一步研究ACC在CIPN中的作用，研究人员采用DREADD介导的神经元抑制，通过腹腔注射CNO（3 mg/kg）激活。结果显示，顺铂治疗显著降低了所有实验组的机械性阈值。CNO给药30分钟后，表达hM4Di的小鼠接受CNO处理后的机械性阈值显著高于接受溶媒处理的hM4Di小鼠和接受CNO处理的假手术小鼠。60分钟后，hM4Di+Cis+CNO组的机械性退缩阈值仍显著高于hM4Di+Cis+VEH组。72小时后，各组间无显著差异。这些结果表明，ACC的化学遗传学抑制可暂时性逆转CIPN小鼠的机械性痛觉超敏。
3.3 ACC局部注射CBG减弱CIPN雄性小鼠的机械性超敏
为评估CBG局部注射入ACC是否能调节顺铂诱导的机械性痛觉超敏，研究人员向CIPN雄性小鼠的ACC双侧微注射了两种浓度的CBG（20 nM和20 μM），两次注射间隔7天洗脱期。结果显示，20 nM CBG在注射后立即（0分钟）和10分钟时显著提高了机械性阈值，20分钟时不再显著。20 μM CBG同样在注射后立即和10分钟时产生显著镇痛效应，峰值效应出现在0分钟，20分钟时效应不再显著。两种浓度产生的行为学效应在性质上相似，尽管名义浓度相差1000倍。这些发现表明，ACC内注射CBG可快速但短暂地减弱顺铂诱导的机械性痛觉超敏。
四、讨论与结论
本研究表明，ACC是CIPN小鼠模型中机械性痛觉超敏维持的神经底物。化学遗传学抑制ACC可有效逆转机械性痛觉超敏，表明该区域是CIPN疼痛状态的功能相关组成部分。CBG以状态依赖性方式发挥镇痛作用，在CIPN小鼠中减轻疼痛，同时不影响非神经病变小鼠的正常机械感觉阈值。ACC局部给予CBG可模拟其全身效应，将该皮层区域确定为其治疗特性的关键神经底物。
值得注意的是，ACC在20 nM和20 μM浓度下对CBG的敏感性显著低于先前在S1HL区域所需的100 μM浓度，突显了CBG敏感性的显著区域特异性。ACC内输注后快速起效的动力学特征与Gi/o偶联GPCR的信号传导动力学一致。CBG的高亲脂性有利于快速膜渗透和微血管摄取，可预测其从脑组织中快速局部清除，这与ACC内输注后观察到的短暂行为效应一致。
本研究存在一定局限性：实验仅在雄性小鼠中进行，而雌性受试者表现出不同的伤害性处理模式和神经免疫反应，未来研究必须将性别作为生物学变量纳入考量；此外，研究未包含全面的浓度-反应分析或潜在受体机制的药理学解析。
综上所述，本研究将ACC确定为CIPN模型中机械性痛觉超敏维持的枢纽。通过证明ACC的化学遗传学抑制可逆转超敏，且全身和局部给予CBG均产生镇痛效应，研究结果将环路水平功能障碍与该区域内可药理学靶向的机制联系起来。这些发现支持一个模型，即ACC神经元活动的增加或失调可能代表病理性疼痛状态的汇聚性特征。未来研究确定CBG在ACC内作用的受体靶点和环路机制，将对完善慢性疼痛治疗策略至关重要。
