研究追踪绿光介导的疼痛缓解背后的神经回路

我近年来，对啮齿动物和人类的研究表明，暴露在光线下可以减轻慢性疼痛。据报道，尤其是绿光可以减轻偏头痛和纤维肌痛患者的疼痛。然而，人们对这些观察结果背后的机制知之甚少。昨天(12月7日)发表在《科学转化医学》(ScienceTranslationalMedicine)上的一项研究揭开了这个谜团的一部分：研究人员得出结论，在小鼠中，这种绿光镇痛作用主要由视锥细胞介导，视锥细胞是眼睛中负责检测颜色的感光细胞，并且对较小的范围，通过视杆，眼睛中的另一个感光器。他们还查明了与这种效应有关的丘脑结构中的神经元子集。

这项研究很重要，因为它证实了之前由其他独立团体所做的绿光介导镇痛的观察——“世界上只有极少数团体这样做。”..已经看过了，”亚利桑那大学麻醉学家和药理学家MohabIbrahim说，他没有参与这项工作，但研究绿光效应在亚利桑那大学。他补充说，当一个人暴露在绿光下时，弄清楚“大脑中真正发生了什么变化”也很有价值，因为这可能有助于研究人员针对各种情况开发新的治疗方法。Ibrahim是一项使用绿光疗法治疗慢性疼痛的专利的共同发明人，并且是LuxxonTherapeutics,LLC的创始人之一，这是一家有兴趣将这种疗法商业化的初创公司。

位于上海复旦大学的这项新研究背后的研究人员团队将患有关节炎的小鼠每天暴露在低强度绿光下8小时，持续6天，并测量了它们的热和机械超敏反应——即它们是否会去除他们的爪子受到令人不快的热或触觉刺激——在此治疗期间之前、期间和之后。根据之前的工作，该团队的研究结果表明，绿光显着降低了这些小鼠的疼痛敏感性。

然后，作者研究了哪些光感受器介导了这种效应。为此，他们从遗传学或药理学上抑制了哺乳动物视网膜中存在的三种类型中的每一种：视锥细胞、视杆细胞和本质上感光的视网膜神经节细胞(ipRGC)——后者与对光的非视觉反应有关。即使研究人员使用一种能破坏部分但不是所有这些细胞亚型的化学物质将ipRGC的密度降低80%以上，他们也没有测量到光镇痛作用的任何变化。然而，缺乏视杆细胞功能的转基因小鼠显示疼痛缓解部分减少。这种变化在使用毒素转基因切除视锥细胞的小鼠中更为显着：在这种情况下，绿光照射的镇痛作用完全消失。

该团队接下来试图追踪传输光感受器信号并最终产生镇痛作用的神经回路。一系列神经细胞群被抑制或激活的实验表明，表达脑啡肽原(PENK)蛋白的神经元子集是绿光镇痛的关键。PENK是肽脑啡肽的前体，它通过与两种类型的阿片受体结合来缓解疼痛。这些神经元位于丘脑的腹外侧膝状体核(vLGN)中，丘脑是负责传递感觉信号的大脑区域，并且已知可以接收来自视网膜的输入。早期的研究确定这些神经元的轴突投射到中缝背核(DRN)，这是脑干中与疼痛调节相关的结构。Penk神经元投射到DRN中，他们发现绿光对小鼠的影响消失了。

综合起来，这些实验使作者得出结论，绿光镇痛是由光接收引起的，主要是通过视锥细胞，视锥细胞将信号传递给投射到脑干DRN的vLGN中表达PENK的神经元。

俄勒冈健康与科学大学神经科学家MaryHeinricher说，这篇论文最令人兴奋的发现是确定了“光可以参与疼痛调节系统的途径”，她没有参与这项研究。“通过实际观察直接接收这种视网膜输入然后非常直接地与疼痛调节系统连接的丘脑结构，”作者可以解开涉及绿光镇痛作用的途径之一。然而，她补充说，这可能只是“多种途径”中的一种。

杜克大学医学院疼痛研究员PadmaGulur没有参与这项工作，但正在申请基于绿光镇痛的专利，他说这些发现为绿光介导镇痛的一种潜在机制提供了证据,但该通路的识别不会丢弃其他潜在的光感受器和相关电路。她补充说，这些结果并不能“完全解释我们在临床研究中看到的情况”。例如，光已被证明对色盲患者有镇痛作用——这项新研究很难解释这一发现，因为色盲源于无功能的视锥细胞。基于这些观察结果以及一些ipRGC在新研究的实验中被抑制时仍保持完整的事实，Gulur说不能完全排除这些细胞的作用——作者在他们的论文中承认了这一点。

Heinricher说，提高我们对这种绿光介导的镇痛作用如何发挥作用的理解可能会为如何“制定方案”以有效治疗疼痛的光疗法提供信息。最后，她补充说，光疗有望成为“一种廉价、简单的治疗方法”，并认为其潜在益处的累积证据应该会激励研究人员“尽可能积极地对其进行测试”。