5-HT下行易化系统通过5-HT2C受体对脊髓PKCγ神经元去抑制并导致神经病理性痛觉超敏
The 5-HT Descending Facilitation System Contributes to the Disinhibition of Spinal PKCγ Neurons and Neuropathic Allodynia via 5-HT2C Receptors
张晓1,2 • 何晓兰1 • 江振华1,3 • 祁婧1 • 黄晨晨1 • 赵建帅1 • 顾楠1 • 吕岩1 • 王群1
1中国人民解放军空军军医大学西京医院麻醉与围术期医学科，西安 710032，中国
2中国人民解放军空军军医大学口腔医院麻醉与围术期医学科，西安 710032，中国
3中国人民解放军空军军医大学西京医院临床免疫科，西安 710032，中国
第一作者：张晓、何晓兰、江振华
通讯作者：王群、吕岩
痛觉超敏是神经病理性疼痛的显著特征之一，指非伤害性刺激引起的异常疼痛，发病率高达50%，对患者生活质量造成严重影响，并带来巨大的社会经济负担。研究表明，脊髓蛋白激酶C gamma (protein kinase C gamma, PKCγ) 神经元在痛觉超敏的发生中起着关键作用，这些神经元通过形成前馈抑制回路调节疼痛反应。在病理状态下，前馈抑制回路功能下降，导致痛觉超敏的发生。中枢下行易化系统在慢性神经性疼痛的进展中也发挥着重要作用。尽管已有研究表明五羟色胺（serotonin, 5-HT）下行系统通过与脊髓神经元的相互作用促进疼痛的发生，但其对脊髓PKCγ神经元的具体影响仍不明确。
作者之前的研究发现，PKCγ神经元主要受到GABA和Gly能抑制性神经元的调控。本研究结合PKCγ-iCre、GlyT2-iCre和GAD2-Cre转基因小鼠与病毒示踪技术，发现延髓吻侧腹内侧核（rostral ventromedial medulla, RVM）中的vGlut2和GABA能神经元更倾向于支配PKCγ神经元，而5-HT能神经元则主要支配Gly能和GABA能抑制性神经元（图1）。
研究人员接着采用光遗传学方法进行验证，激活5-HT能神经元能够诱发痛觉超敏，而抑制该神经元则能显著缓解痛觉超敏；通过膜片钳技术进一步证实，5-HT主要降低PKCγ神经元所接收到的微小自发性抑制性突触后电流（miniature inhibitory postsynaptic current, mIPSC），而非直接改变PKCγ神经元的形态，并升高PKCγ神经元所接收到的Aβ纤维诱发动作电位的爆发率。
结合vGat-Cre-tdTomato、Gad2-Cre-tdTomato和GlyT2-iCre-tdTomato荧光标记小鼠与电生理技术，研究人员随后发现，5-HT主要通过使Gly能抑制性神经元膜电位超极化，进而减弱GlyT2神经元的兴奋性突触传递。通过单细胞测序分析，研究人员发现抑制性神经元上主要表达5-HT2C受体，并且在神经损伤后该受体的含量显著升高。
药理学实验和膜片钳技术记录结果表明，特异性激活脊髓中的5-HT2C受体能够诱发显著的疼痛，并导致Gly能抑制性神经元的膜电位超极化；而抑制5-HT2C受体则能显著缓解痛觉超敏，使Gly能神经元的膜电位恢复正常，同时mIPSC的频率恢复正常（图2）。
图1PKCγ-iCre、GlyT2-iCre和GAD2-Cre小鼠脊髓和脑干核心区域逆行示踪病毒表达。A-C PKCγ-iCre、GlyT2-iCre和GAD2-Cre小鼠辅助病毒和狂犬病毒注射部位示意图及流程图。D-F PKCγ-iCre，GlyT2-iCre和GAD2-Cre小鼠脊髓背角中辅助病毒TVA/RVG，以及RV-dsRed表达。G 脊髓PKCγ神经元上游神经元所在的脑区，包括运动皮层（M）、巨细胞网状核（Gi）、RVM区域的巨细胞网状核alpha（GiA）、桥脑网状核（PnO/PnC）和红核（RMC）。H PKCγ-iCre、GlyT2-iCre和GAD2-Cre小鼠上述脑区逆行标记神经元的数量统计分析。
图2 阻断5-HT2C受体恢复PKCγ 神经元的前馈抑制回路功能并缓解机械性痛觉超敏。A-B CCI 模型小鼠的 PMWT（机械性缩足反射阈值）和 PWTL（热缩足潜伏期）结果显示，CCI + Vehicle 组与 CCI + RS102221 组之间存在显著统计学差异；C GlyT2-iCre-tdTomato 小鼠脊髓矢状切片的体外记录实验示意图；D-E 灌流5-HT2C受体拮抗剂 RS102221 对甘氨酸能神经元膜电位的影响；F-H 灌流5-HT和RS102221后PKCγ神经元的mIPSC的频率和幅度。
综上所述，来自RVM的5-HT下行易化系统通过脊髓中的5-HT2C受体促进神经病理性痛觉超敏的发生，导致脊髓前馈抑制回路中的PKCγ神经元去抑制。抑制脊髓5-HT2C受体能够恢复前馈抑制回路的功能，缓解痛觉超敏，为治疗神经病理性疼痛提供了潜在的治疗靶点。
关键词：PKCγ神经元；抑制性中间神经元；神经病理性痛觉超敏；5-HT下行易化系统；5-HT2C受体
https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-025-01383-7