IF=16.9【客户文章】Neuron︱疼痛“闸门”控制为何失效？南方科技大学程龙珍团队揭示甘氨酸-GluN3A兴奋性信号介导opium 抵抗性机械痛新机制

一、头面部疼痛如何打开“下行促痛开关”？

临床上，偏头痛和三叉神经痛患者常出现远离头面部的肢体MA[4,5]，提示脑-脊髓下行通路可能在痛觉泛化中扮演关键角色。为解析这一机制，研究团队建立了小鼠头面部疼痛诱发后爪机械性MA（craniofacial pain-induced hindpaw mechanical allodynia,CFH）模型。面部注射辣椒素或福尔马林后，小鼠双侧后爪出现明显的点状与动态MA，且该痛觉对morphine 高度抵抗。电生理记录进一步证实，CFH模型小鼠SDH中原本受闸门控制的Aβ低阈值信号通路被异常开启。这些结果证明头面部伤害性信号确实能通过下行通路“打开”opium 抵抗性MA的闸门（图1）。那么，究竟是大脑的哪群神经元负责远程操控这一开关？ 

图1 头面部痛在脊髓水平打开了opium （morphine ）抵抗型MA通路

二、RVM^GlyT2+下行投射神经元：特异性驱动MA的关键节点

延髓头端腹内侧区（RVM）是脑干中下行痛觉调控的重要中枢。团队利用化学遗传学手段，分别抑制RVM投射至SDH的甘氨酸转运体2阳性（GlyT2+）与阴性（GlyT2-）神经元。结果显示：1）抑制GlyT2-投射仅提高小鼠对伤害性机械刺激的疼痛阈值；2）选择性抑制GlyT2+投射则能完全阻断CFH模型的MA；3）正常小鼠中直接激活该通路，即足以诱导出opium 抵抗性MA。以上结果表明，RVM^GlyT2+→SDH是一条专门介导opium 抵抗性MA的下行促痛通路，且该通路激活是CFH模型中痛觉泛化的充分必要条件（图2）。 

图2 下行投射至SDH的RVM甘氨酸能神经元介导了opium （morphine ）抵抗型MA

三、脑-脊髓下行甘氨酸能神经元的“身份转换”：从抑制到兴奋

甘氨酸在脊髓中传统被视为抑制性递质，通过作用于突触后抑制性甘氨酸受体（GlyRs）抑制神经元兴奋。然而本研究通过RNAscope发现，GluN3A作为NMDA受体的一个非常规亚基，在SDH浅层大量表达，且约95%的生长抑素阳性（SOM+)兴奋性痛传递神经元同时共表达GluN3A。电生理实验进一步证实：1）预先阻断传统抑制性GlyRs后，甘氨酸可在-70 mV钳制电位下诱发SOM+神经元产生兴奋性内向电流（去极化）；2）该电流可被NMDA受体甘氨酸位点拮抗剂DCKA完全阻断；3）在SOM+神经元特异性敲除GluN3A基因后，该电流彻底消失。这直接证明SDH^SOM+神经元上存在功能性的兴奋性甘氨酸受体（GluN3A-eGlyR），突破了“甘氨酸在脊髓仅起抑制作用”的传统观点（图3）。 

图3 SDH^SOM+神经元表达功能性的兴奋性甘氨酸受体（GluN3A-eGlyR），且该群神经元的激活介导CFH模型中“自上而下”效应

四、“甘氨酸-GluN3A”信号轴：环路的分子开关

为确认激活GluN3A-eGlyR的甘氨酸来源，团队排除了脊髓局部甘氨酸能神经元（其激活不诱发MA，且在模型中无明显兴奋性变化）。关键证据来自两方面：1）在RVM→脊髓投射通路中特异性敲降甘氨酸转运体GlyT2，可完全阻断CFH模型诱发的MA，并阻止SOM+神经元在模型中的异常激活；2）在SDH^SOM+神经元中条件性敲除GluN3A，同样可彻底消除CFH模型的MA表现。上述结果共同揭示了完整的信号轴：RVM^GlyT2+下行纤维释放甘氨酸→激活SDH^SOM+神经元上的GluN3A-eGlyR→打开opium 抵抗性MA通路（图4）。该机制可绕过opium 类药物的经典抑制位点，从而解释为何此类疼痛对morphine 不敏感。然而其opium 抵抗的具体脊髓上机制尚不清楚。 

图4 RVM^GlyT2+→SDH^SOM+环路介导CFH模型中“自上而下”效应

本研究首次在SDH证实功能性兴奋性甘氨酸受体的存在，并完整解析了一条从脑干到脊髓、从递质到受体、从环路到行为的疼痛调控新通路（图5）。该发现不仅拓展了我们对下行疼痛调控复杂性的认知，也为偏头痛、三叉神经痛等头面部疼痛继发的全身性MA提供了合理解释。

研究同时指出，由于GluN3A-eGlyR具有甘氨酸亲和力低、脱敏速度快等特性，离体切片中光遗传诱发单突触电流的直接记录仍面临技术挑战。未来工作可进一步研究GluN3A-eGlyR在脊髓不同神经元亚型中的分布与调控机制，并开发靶向该受体的高选择性小分子药物。本研究有望为顽固性疼痛的临床治疗提供全新靶点。

图5 脑干RVM的下行甘氨酸能神经元通过“甘氨酸-GluN3A”信号轴激活SDH^SOM+神经元上表达的兴奋性甘氨酸受体（GluN3A-NMDARs）驱动opium 抵抗性MA