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痛敏和难入睡,在蓝斑相遇

The journal of headache and pain · 2024-03-05

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The journal of headache and pain · 研究前沿

痛敏和难入睡,在蓝斑相遇

急性睡眠干扰加重小鼠头痛样模型的部分痛敏,模型处理又延迟入睡。研究把两种变化追向蓝斑去甲肾上腺素细胞,也发现不同痛阈和睡眠指标并非总是同步改善。

AI概念插画:在窝中保持清醒的小鼠与抽象神经信号,呼应睡眠干扰和痛敏的共同调节。

睡不好之后,疼痛似乎更容易找上门;难受起来,入睡又可能变得困难。这种相互牵动,在脑内哪里交会?2024年3月5日发表于 The Journal of Headache and Pain 的研究,把视线投向蓝斑。这个小小的脑干核团参与维持觉醒,也能调节痛觉。团队在小鼠中结合急性睡眠干扰与硝酸甘油诱发的头痛样模型,发现蓝斑去甲肾上腺素细胞能够改变机械痛敏和入睡时间,但它对两者的作用并非一把整齐划一的开关。

关键发现

蓝斑去甲肾上腺素细胞激活可加重部分机械痛敏并延迟入睡。抑制后,模型小鼠的入睡潜伏期缩短,但REM潜伏期未显著改善;睡眠干扰下的机械痛敏也未被全面逆转。

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睡眠被打乱后,后足痛阈降得更低

硝酸甘油处理后,小鼠眼周与后足的机械反应阈值降低,轻一些的刺激便能引起反应。叠加急性睡眠干扰后,后足阈值进一步下降,较晚观察时点仍低于单独模型组。眼周两组之间的差别却没有达到显著,两个部位呈现出不同的变化幅度。

另一组观察发现,同样的模型处理延长了开始睡眠的等待时间,也延长了进入快速眼动睡眠的潜伏期。一个实验看到睡眠干扰加重痛敏,另一个看到模型处理改变睡眠,研究由此把两个方向放到了同一问题中。

原论文图 1睡眠被打乱后,后足痛阈降得更低
睡眠被打乱后,后足痛阈降得更低
原论文Figure 1:睡眠干扰与硝酸甘油处理后的眼周、后足机械阈值,以及睡眠与REM潜伏期。后足叠加效应较清晰,眼周对应组比较未显著。
来源:Li B et al. · The journal of headache and pain · CC BY
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蓝斑的活动标记,随两种负担叠加而升高

蓝斑为两种现象提供了一个交会点。其去甲肾上腺素细胞向多个脑区发送信号,既参与清醒状态,也参与感觉调节。组织染色显示,头痛样模型使蓝斑的c-Fos阳性细胞增多,与睡眠干扰叠加后更多,部分信号与去甲细胞标记共同出现。

单独睡眠干扰没有显著增加这一活动标记。变化因此更像是遇到后续挑战时被放大,而不是只要缺觉,蓝斑就始终处于同样的高活动状态。

原论文图 2蓝斑的活动标记,随两种负担叠加而升高
蓝斑的活动标记,随两种负担叠加而升高
原论文Figure 2:蓝斑DBH与c-Fos共染及c-Fos阳性细胞统计;单独睡眠干扰未显著升高,叠加模型处理后增多。
来源:Li B et al. · The journal of headache and pain · CC BY
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调动同一脑区,痛阈与睡眠一起变化

局部α2受体药理调节提供了最初的功能线索。抑制蓝斑相关活动的条件下,入睡更快、总睡眠时间增加,眼周痛阈也升高;促进相关活动的条件下,痛阈下降,入睡变慢,总睡眠减少。

这些变化让一个维持觉醒的核团与痛反应直接联系起来。局部药物同时可能作用于不同细胞和邻近位置,团队随后把观察推进到去甲肾上腺素细胞,以进一步辨认细胞群的贡献。

原论文图 3调动同一脑区,痛阈与睡眠一起变化
调动同一脑区,痛阈与睡眠一起变化
原论文Figure 3:蓝斑局部α2受体药理调节后的机械阈值、入睡潜伏期和总睡眠时间;痛阈变化随部位与时点有所不同。
来源:Li B et al. · The journal of headache and pain · CC BY
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在头痛样模型里,抑制与激活并不对称

硝酸甘油模型中,抑制相关活动提高了机械阈值,缩短入睡等待并增加总睡眠。反向促进活动,却没有在模型已有变化之上进一步显著降低痛阈,也没有显著加重这组睡眠指标。

加大信号与减弱信号,未必会产生镜像结果。模型本身已经改变了动物的状态,蓝斑干预的后果也随之改变:正常条件下观察到的促痛、促醒作用,放进模型后不会简单地层层相加。

原论文图 4在头痛样模型里,抑制与激活并不对称
在头痛样模型里,抑制与激活并不对称
原论文Figure 4:头痛样模型中的局部药理干预。E为总睡眠时间、F为入睡潜伏期;促进活动的条件未显著加重模型组变化。
来源:Li B et al. · The journal of headache and pain · CC BY
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缩小到去甲细胞,出现了不同部位的结果

针对去甲肾上腺素细胞的激活,使后足机械阈值下降;叠加睡眠干扰后下降更明显。眼周的单独激活效应未显著,组合条件才相对对照降低,说明两种测量并没有完全重合。

抑制这群细胞时,没有睡眠干扰的小鼠眼周阈值升高,后足相对对照的变化未显著。有睡眠干扰时,抑制也未显著改善相对睡眠干扰组的机械阈值。蓝斑参与痛敏调节,但降低其活动没有一并消除缺觉造成的所有变化。

原论文图 5缩小到去甲细胞,出现了不同部位的结果
缩小到去甲细胞,出现了不同部位的结果
原论文Figure 5:去甲细胞激活或抑制,与睡眠干扰组合后的眼周和后足机械阈值。激活的后足效应较明显,抑制并未全面逆转睡眠干扰下的痛敏。
来源:Li B et al. · The journal of headache and pain · CC BY
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更快入睡,并不代表每一睡眠阶段都恢复

脑电、肌电与局部去甲肾上腺素荧光信号记录,将观察带回睡眠。激活蓝斑去甲细胞,普通睡眠和REM潜伏期均延长;与模型处理叠加,两项潜伏期又比单独模型组更长。

抑制后的结果更有层次:普通入睡潜伏期比模型组缩短,REM潜伏期却没有显著改善。一次干预可以帮助动物更早开始睡眠,却未同时改变进入REM的等待,这也体现了睡眠内部不同环节的区别。

原论文图 6更快入睡,并不代表每一睡眠阶段都恢复
更快入睡,并不代表每一睡眠阶段都恢复
原论文Figure 6:去甲细胞干预下的脑电、肌电、局部去甲信号与睡眠潜伏期。C/E为普通睡眠,D/F为REM;抑制联合模型处理的REM潜伏期相对模型组未显著改善。
来源:Li B et al. · The journal of headache and pain · CC BY
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两种困扰共享节点,却保留不同的节奏

这项研究使用八至十六周龄雌雄小鼠,考察急性睡眠干扰和药物诱发的头痛样状态。它把蓝斑定位为痛敏与睡眠变化的共同参与者,也显示两种变化可以分开:疼痛测量部位不同,结果会不同;开始睡眠与进入REM,也各有其调节过程。

蓝斑因而像一个会随情境改变影响的调节节点,而非包办所有痛觉和睡眠的总开关。硝酸甘油是否还直接作用于其他睡眠网络,本研究未加以区分;眼前最清楚的认识,是同一细胞群能牵动两端,却不会让每项指标整齐地一起变化。

论文信息

Li B, Cao Y, Yuan H, Yu Z, Miao S, Yang C, Gong Z, Xie W, Li C, Bai W, Tang W, Zhao D, Yu S.
The crucial role of locus coeruleus noradrenergic neurons in the interaction between acute sleep disturbance and headache
The journal of headache and pain · 2024-03-05
DOI: 10.1186/s10194-024-01714-5