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电针如何缓解切口痛?追踪脑到脊髓的调节信号

Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · 2025-05-19

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Advanced Science · 研究前沿

电针如何缓解切口痛?追踪脑到脊髓的调节信号

小鼠研究发现,切口痛伴随蓝斑去甲肾上腺素细胞活动降低;电针重新调动这条下行通路,并减弱脊髓对伤害刺激的过强响应。

AI 概念插画:下行神经纤维向脊髓细胞传递去甲肾上腺素信号

疼痛从受伤部位传来,却不是一路向上、原样抵达大脑。脑也会向脊髓发出信号,调节伤害信息传递的强弱。2025 年 5 月 19 日发表于《Advanced Science》的研究,在小鼠足底切口模型中追踪了电针影响这道“音量调节”的过程。研究发现,切口之后,脑干蓝斑的去甲肾上腺素细胞反而变得不活跃,脊髓中的相应化学信号也减少;电针让这条下行通路重新活跃,同时减弱脊髓细胞的过强响应。

关键发现

蓝斑去甲肾上腺素细胞的活动对电针缓解切口痛有重要贡献;脊髓受体及 CaMKII 磷酸化变化连接了下行信号与细胞响应。

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不仅反射变了,受伤脚的落地也变了

小鼠足底出现切口后,对轻微机械刺激更敏感,遇到热刺激也更快缩脚。这些变化在伤后第一天最明显,随后维持数日再逐渐恢复。研究首先问:电针能否改变这段敏感期?足三里位置的电针使机械阈值和热刺激反应时间回升,假电针没有出现同样改善。

变化还出现在行走中。切口小鼠让受伤脚与地面的接触面积、接触强度下降,电针使这些步态指标改善,脚部肿胀也减轻。另一处受测位置昆仑没有明显改善机械或热敏感性,提示这里的效应与刺激位置有关,并非所有受测刺激都带来相同结果。

原论文图 1从缩脚反应到步态的改善
从缩脚反应到步态的改善
原论文 Figure 1:足三里电针改善切口后的机械与热敏感性、受伤后足接触地面的部分指标及肿胀;昆仑刺激未见相同的敏感性改善。
来源:Chu WG et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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脊髓更敏感,蓝斑却安静下来

电针引起多个脑区的活动标记增加,蓝斑尤其引人注意:这里的去甲肾上腺素细胞可向脊髓发送调节信号。切口之后,它们的活动标记减少,自发放电的细胞比例和放电频率下降;原本没有自发放电的细胞,也更难被推动到连续放电。

这个方向与“疼痛让所有相关细胞都更兴奋”的直觉不同。电针使这些电学变化回转,活体记录还捕捉到刺激期间蓝斑细胞钙信号的持续升高。与受伤部位的敏感并存的,是一处下行调节来源的低活动;电针的作用可能包含重新调动这股力量。

原论文图 2蓝斑细胞活动恢复
蓝斑细胞活动恢复
原论文 Figure 2:切口降低蓝斑去甲肾上腺素细胞的活动标记、自发放电及兴奋性,电针使其回转;活体钙记录显示刺激相关活动升高。
来源:Chu WG et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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压低蓝斑活动,缓解效果随之减弱

仅仅看到蓝斑活跃,还无法知道它在疼痛变化中承担多少作用。研究直接改变这类细胞的活动:当它们受到抑制时,电针对机械和热敏感性的改善明显减弱;单独激活这些细胞,则能在切口小鼠中产生相似方向的缓解。

一正一反的结果说明,蓝斑不是伴随变化的旁观者。这些细胞的活动既支持电针的效果,也能够影响切口后的敏感程度。接下来的问题更具体了:蓝斑发出的信号,究竟有没有抵达处理伤害信息的脊髓背角?

原论文图 3蓝斑活动影响敏感性
蓝斑活动影响敏感性
原论文 Figure 3:抑制蓝斑去甲肾上腺素细胞明显削弱电针缓解效果;激活这些细胞可改善切口后的机械和热敏感性。
来源:Chu WG et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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变化发生在局部,而非血液中普遍升高

研究测到,切口之后脊髓背角中的去甲肾上腺素水平下降,电针使其恢复;血清中的水平则基本保持不变。也就是说,这次变化更突出地发生在疼痛信息处理的局部,而不是表现为全身血液中这种分子的普遍增加。

活体分子传感器让这一过程变得可见:电针期间,脊髓去甲肾上腺素信号增强;激活蓝斑细胞也能带来相似变化。抑制这些细胞时,电针引起的脊髓信号消失,甚至降到基线以下。从脑干细胞活动到脊髓化学信号,两端的关系由此得到直接支持。

原论文图 4下行去甲肾上腺素信号
下行去甲肾上腺素信号
原论文 Figure 4:切口降低脊髓背角去甲肾上腺素水平,电针使其恢复而血清水平基本不变;蓝斑活动操控影响电针诱发的脊髓传感器信号。
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相同伤害刺激,不再引起同样强的响应

脊髓背角像第一站分拣处,既接收来自皮肤的伤害信息,也接收上方脑区的调节。切口之后,机械和热刺激引起的兴奋性细胞钙响应变得更强,说明局部处理过程也发生了敏化,而不只是受伤脚对外界更敏感。

电针使这些过强的群体响应下降。进一步观察单个细胞时,机械刺激诱发的响应也有相同方向的变化。这把行为中的缩脚反应与脊髓细胞响应联系起来:缓解伴随的是伤害信息在第一站的放大减弱。

原论文图 5脊髓细胞的过强响应减弱
脊髓细胞的过强响应减弱
原论文 Figure 5:群体钙记录显示电针减弱切口后机械和热刺激诱发的过强响应;单细胞成像进一步显示机械刺激响应下降。
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受体与蛋白修饰连接化学信号和响应

去甲肾上腺素需要通过受体发挥作用。切口之后,脊髓 α2A 肾上腺素能受体的表达下降,电针使其回升;受测的另外三类受体表达基本稳定。与此同时,参与细胞可塑性的 CaMKII 总量没有明显改变,但它的磷酸化增加,电针使这一修饰水平降低。

当研究用育亨宾阻断脊髓 α2 受体相关作用时,电针对 CaMKII 磷酸化、细胞钙响应和痛敏的改善都受到削弱。这组结果把受体信号与多个层面的变化连接起来,并支持 α2A 受体及其相关下游调节参与这条缓解链。

原论文图 6受体表达与 CaMKII 修饰
受体表达与 CaMKII 修饰
原论文 Figure 6:电针使切口相关的 α2A 受体表达下降回转,并降低升高的 CaMKII 磷酸化;CaMKII 总量基本不变。
来源:Chu WG et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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痛敏也可能来自调节力量的减弱

这项研究在雌雄小鼠的切口模型中呈现了一个双向故事:下方脊髓对刺激放大,上方蓝斑的去甲肾上腺素活动却减弱。电针使这两处变化朝恢复方向移动,提醒人们疼痛敏化不仅可能伴随兴奋增强,也可能伴随原有调节力量不足。

外周刺激经过哪些中间环节影响蓝斑,仍是这条通路尚待补齐的一段。已有结果则把一个看似发生在皮肤附近的刺激,连接到脑干、脊髓化学信号和细胞响应,展现出疼痛调节在脑与身体之间往返的过程。

原论文图 7受体阻断检验与工作模型
受体阻断检验与工作模型
原论文 Figure 7:育亨宾削弱电针对脊髓 CaMKII 磷酸化、细胞响应及痛敏的改善;K 为作者提出的蓝斑—脊髓下行调节模型。
来源:Chu WG et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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论文信息

Chu WG, Zhang R, Li HT, Li YC, Ding H, Li ZZ, Han WJ, Wang F, Zheng XX, Mao HH, Yuan H, Wu SX, Xie RG, Luo C.
Locus Coeruleus Noradrenergic-Spinal Projections Contribute to Electroacupuncture-Mediated Antinociception in Postoperative Pain in Mice
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · 2025-05-19
DOI: 10.1002/advs.202501182