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基础医学院王彦青合作研究在痛觉神经生物学领域取得重要进展
从时间机制方面揭示痛觉的闸门控制学说的工作机理

来源:基础医学院发布时间:2018-08-24

近日,基础医学院中西医结合学系、中西医结合研究院针灸研究所王彦青教授团队与哈佛大学医学院Dana-Farber癌症研究所马秋富教授团队合作研究在痛觉神经生物学领域取得重要进展。8月 16日,相关研究成果以《痛觉传递的前馈抑制门控的时间机制》(“Timing Mechanisms
Underlying Gate Control by Feedforward Inhibition”
)为题在线发表于《神经元》(Neuron)期刊。该项研究从时间机制方面,揭示了痛觉的闸门控制学说的工作机理,并阐明了伤害性C纤维传入如何打开机械痛的闸门控制的,从而进一步完善了痛觉的闸门控制理论。

疼痛的闸门控制学说最早由Melzack和Wall于1965年提出。一方面,该理论提出,脊髓痛觉传递神经元(“T”)不仅接受高阈值的伤害性C纤维传入,还接受低阈值的机械感受器A传入。但由于抑制性神经元(“IN”)的前馈激活,T神经元并不能被Ab传入激活。该闸门控制也是经皮电剌激止痛的原理之一。那么从时间机制,神经元所接受的单突触兴奋性传入如何被多突触的抑制性传入门控呢?另一方面,该理论提出假设:高阈值的伤害性C纤维传入可能是通过失活抑制性神经元从而使T神经元去抑制而打开闸门,那么该假设是否成立呢?

慢性疼痛是许多疾病的伴随症状,严重影响病人的生活质量,其中机械性触诱发痛是慢性疼痛的突出症状,由于机制不明,目前并无理想的控制手段。该研究通过背根-脊髓切片的全细胞膜片钳记录发现,PdynCre-tdTomato的自发性电活动可使脊髓背角神经元表达适量的快钾通道(IA),而分布在树突的IA对突触反应起到滤过器的作用,它可使快动力学的AMPA受体介导的兴奋性突触后电位成为阈下电位,而脊髓背角神经元放电是慢动力的NMDA受体依赖性的,这种共同的特性导致背根刺激引起的神经元放电需要较长的潜伏期,而这为多突触的抑制性传入在神经元到达阈值之前提供了可发挥作用的时间窗。从而从时间机制方面解开了疼痛的闸门控制学说中存在的一个谜题:为什么滞后的多突触抑制性传入可以被单突触的兴奋性传入门控?

另外,在一些严重烧伤、创伤病人,很多会出现机械触诱发痛现象,那么这种急性伤害性刺激如何打开机械痛的闸门控制的呢?该研究通过脚底注射辣椒素为模型,揭示了C纤维伤害性传入主要是通过中枢敏化,使快钾通道失活而打开闸门,而不是通过最早闸门控制学说所提到的去抑制方式。近期的这项研究不仅从理论上进一步完善了疼痛的闸门控制学说,还有望为临床上顽固性的机械触诱发痛的临床干预和新药开发提供理论依据。

基础医学院中西医结合系博士后张艳为该研究的第一作者。基础医学院中西医结合学系、中西医结合研究院针灸研究所教授王彦青和哈佛大学医学院Dana-Farber癌症研究所教授马秋富为该研究的通讯作者。研究获得了上海市高峰高原学科项目、2016博士后国际交流计划派出项目的支持。

(封面制图:王玥)

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