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疼痛综合征不仅包括身体和感觉症状，还涉及情绪和认知方面的变化，例如功能障碍、负面情绪、压力感和疲劳。在啮齿类动物中，通过向后足注射完全弗氏佐剂（CFA）诱导的长期炎症性疼痛，会导致快感缺失和自然行为的紊乱，这与未加控制的应激反应类似。
基于此，2025年6月22日，美国麦克莱恩医院William A. Carlezon Jr.研究团队在Neuropsychopharmacology杂志发表研究论文“Inflammatory pain in mice induces light cycle-dependent effects on sleep architecture”，揭示了小鼠的炎症性疼痛会引发依赖于光照周期的睡眠结构改变。
作者研究了这些相似性是否也体现在睡眠和节律的变化上，正如慢性社交挫败应激所引起的那样并利用活动记录仪和无线脑电图（EEG）对小鼠进行了观察。实验比较了在光照周期或黑暗周期开始时接受注射的小鼠组别之间的差异。作者发现，CFA诱导的炎症性疼痛改变了两性小鼠的睡眠结构；最显著的表现是，在小鼠通常更清醒的黑暗期，其总睡眠时间增加，同时睡眠片段变长，觉醒片段变短。而在光照期，睡眠片段缩短，表现为睡眠更加碎片化。同样地，CFA诱导的快速眼动睡眠（REM）和慢波睡眠（SWS）的时间和次数增加主要发生在黑暗期。黑暗期的这些影响在注射时间分别为黑暗开始时或提前12小时的小鼠中都表现出高度一致性，而光照期的影响则更依赖于注射后的时间长短。此外，注射还导致了昼夜节律性的非特异性改变。作者的研究结果表明，炎症性疼痛显著增加了正常活跃阶段的睡眠并影响了一整天中睡眠与觉醒之间的转换。
图一 CFA诱导持续性肿胀和机械性痛觉过敏
作者首先验证了在同一小鼠中，左侧后足注射生理盐水、右侧后足注射CFA可以产生急性且持续的CFA特异性炎症反应。作者在基线水平、左侧后足注射生理盐水后24小时、右侧后足注射CFA后24小时以及注射后每周测量后足厚度和机械性痛觉过敏（异常痛）。结果显示，在基线状态或生理盐水注射后，左右后足之间无明显差异；而CFA注射后则引发了明显的足部肿胀，并持续三周。同样地，CFA也显著降低了引起后足撤回反应所需的机械刺激力，这一效应同样持续了三周。这些结果表明CFA诱导的炎症性疼痛具有快速起效且持续时间长的特点。同时，这也表明在后续进行的活动记录和生理信号采集涵盖了炎症发生及其伴随的机械敏感性增强的整个阶段。
图二 CFA诱导的炎性疼痛不会改变昼夜节律
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作者接着评估了CFA注射是否通过运动活动影响昼夜节律。运动活动使用被动红外传感器无线节点进行记录，包括注射前7天的基础期、生理盐水注射后7天以及CFA注射后7天。与基础期相比，生理盐水和CFA都降低了百分比方差，这一指标是每日节律稳定性的间接衡量，表明每天的活动模式重复性降低、更加不稳定。生理盐水和CFA均未改变相对振幅，即最活跃10小时与最不活跃5小时的比值，更高的比值意味着更稳定的24小时休息-活动（昼夜）节律。CFA降低了日间变异性，这是衡量24小时节律碎片化的一个指标，说明活动在高低水平之间转换的频率减少。作者的发现表明，CFA可能导致了更长的休息和活动时间段，这可能是由于活跃期中短暂的睡眠或睡眠片段化所致。对于部分小鼠而言，生理盐水和CFA都显著缩短了昼夜周期即运动活动两个峰值或谷值之间的时间差，使其偏离原本接近24小时的基础状态，提示注射本身可能具有非特异性影响。总体来看，这些结果表明CFA对昼夜节律并没有产生明显或一致的影响。随后作者在恒定黑暗条件下重复了实验，以确定CFA对昼夜节律的影响是否可能被12小时光照/12小时黑暗周期所掩盖。在“暗-暗”实验中，小鼠在正常光暗条件下记录6天基础活动，随后在生理盐水注射前24小时转入恒定黑暗环境中。结果显示，生理盐水和CFA在百分比方差、日间变异性或FFT振幅方面均未产生显著影响。两者都提高了相对振幅并显著缩短了昼夜周期。综合来看，无论光照条件如何，在持续两周的炎性疼痛过程中，CFA并未对昼夜节律产生显著的改变。
图三 CFA诱导的炎性疼痛促进了增加但片段化的REM和SWS
为了更全面地评估CFA对睡眠的影响，作者使用无线遥测发射器研究了增加的睡眠是否可归因于REM、SWS或两者。在基线期7天、异氟醚暴露后7天、生理盐水注射后7天以及CFA注射后21天记录EEG和EMG数据。实验中分别在光照周期开始时和黑暗周期开始时进行注射，以便评估测试在小鼠通常更活跃或较少活跃时期的影响。由于需要短暂使用异氟醚麻醉来进行后爪注射以避免损伤导线，比较中也包括单独使用异氟醚的条件。初步分析集中在光照周期开始时注射CFA后的24小时内。性别合并分析显示CFA减少了活跃觉醒时间。进一步按性别分析发现，CFA对雌性小鼠的活跃觉醒时间有显著影响，但活跃觉醒持续时间未受影响。CFA显著降低了运动活动性。在黑暗阶段，CFA的影响更为明显，性别合并分析显示活跃觉醒时间显著减少，而按性别分别分析发现该效应仅出现在雄性小鼠中。同样，活跃觉醒持续时间也主要在雄性小鼠中减少。运动活动性在性别合并分析中降低，但进一步分析表明该效应在雌性小鼠中明显。接下来作者评估觉醒时间的减少是否由REM和/或SWS的变化所致。在光照阶段，CFA对REM持续时间和持续时间均无显著影响。尽管将性别合并分析时CFA似乎改变了SWS持续时间，但事后分析未显示显著差异。进一步按性别分析发现，CFA仅在雌性小鼠中显著增加SWS持续时间，而SWS持续时间未受影响。总体而言，在注射后的前12小时光照阶段，与生理盐水相比，CFA增加了REM持续时间、SWS持续时间和觉醒持续时间。在黑暗阶段，CFA增加了REM持续时间和持续时间且后者在雄性小鼠中最明显。CFA还明显增加了SWS的持续时间和持续时间。因此，当注射后12小时进入黑暗阶段时，CFA促进了REM和SWS睡眠，同时抑制觉醒。EEG和EMG记录显示CFA注射主要影响注射后前三天的睡眠。觉醒时间、觉醒持续时间和REM持续时间在这三周内发生显著变化。总体来看，在光照周期开始时注射的结果表明，CFA抑制活跃觉醒，并在动物通常更活跃的黑暗阶段促进REM和慢波睡眠。
总结
总之，作者发现炎症性疼痛显著增加了通常活跃阶段的睡眠以及全天睡眠与觉醒之间的转换。这项研究不仅揭示了炎症性疼痛对睡眠结构的复杂影响，还强调了昼夜节律在其中的关键作用，为疼痛与睡眠相互作用的研究提供了重要的动物模型和机制线索，同时也为未来的临床转化和治疗策略优化奠定了基础。
https://doi.org/10.1038/s41386-025-02152-w