Curr Biol：不要熬夜！会更疼

随着现阶段生活压力的增大，睡眠不足是逐渐成为了一个广泛的公众健康问题。睡眠不足对人类健康的影响是多方面的，包括加重炎症反应，降低记忆力，影响免疫系统功能等1。而睡眠与疼痛的关系是双向的，即疼痛会加重睡眠不足，而至少50%的失眠症患者又会感到不同程度的疼痛症状2。近日，中科大晋艳团队，张智团队等合作于Current Biology上发表文章，题目为“A noradrenergic pathway for the induction of pain by sleep loss”，利用电生理记录，神经元示踪技术，双光子钙成像等，揭示了一条介导睡眠不足引发疼痛的环路机制。

图1 主动睡眠剥夺（ASD）导致热痛，机械痛敏感性增强，炎性痛恢复减慢

在之前的多数睡眠剥夺相关工作中，常见的睡眠剥夺方法往往会不同程度上导致应激反应的发生，为了防止应激反应对疼痛的影响，本文作者采用了主动睡眠剥夺（active sleep deprivation, ASD）的方法，即通过不断为小鼠提供新物体使其维持清醒状态（我们讨论认为，晚上睡觉前熬夜玩手机有点类似于这种睡眠剥夺方法）。之后利用不同的疼痛造模方法方法：von Frey实验（机械痛），Hargreaves实验（热痛）及完全弗氏佐剂注射（CFA，炎性痛），发现ASD导致机械痛和热痛更敏感，炎性痛更难恢复。

图2 S1HL脑区的谷氨酸能神经元在ASD后更兴奋

S1HL脑区在疼痛表征中具有重要的作用，同时之前在人身上进行的研究表明，睡眠剥夺也会导致该脑区疼痛相关活动的增强。因此作者利用opto-tag的方式鉴定了该脑区的谷氨酸能神经元，并通过电极记录，光纤记录和双光子钙成像的方式对该脑区神经元的活性进行了记录，结果发现，ASD确实能导致S1HL脑区的兴奋性增加。同时，利用化学遗传的方式抑制该脑区的谷氨酸能神经元也会导致痛敏感程度的下降。

图3 LCNA→S1HLGlu的神经环路

为了探究睡眠剥夺导致痛敏感的环路机制，作者利用神经元示踪的技术鉴定出了LC脑区去甲肾上腺素能神经元对S1HL脑区谷氨酸能神经元的单突触投射。同时发现，利用光遗传激活LCNA神经元会增加S1HLGlu神经元的兴奋性，证实了LCNA→S1HLGlu的功能连接。

图4 LCNA神经元在ASD后兴奋性增加

同样地，作者利用c-Fos（一种即早基因，神经元兴奋后表达量增加）染色和多通道电极记录的方式，发现了ASD后LCNA神经元的放电也有所增加，并且，利用化学遗传的方式抑制了这群神经元，也会导致痛阈值的提高。

图5 LCNA→S1HLGlu环路介导了ASD导致的痛敏感

之前的工作都是集中在直接分别抑制两个脑区观察对痛感的影响。那么这两个脑区的环路是否能特异性地抑制睡眠剥夺导致的痛敏感呢？首先作者在S1HL脑区插光纤记录谷氨酸能神经元的活动，结果发现给予阈下机械刺激（0.16g）不会导致对照组产生兴奋性增加的现象，但对导致ASD组该脑区神经元兴奋性的上升，化学遗传抑制LCNA神经元后，该现象消失（Fig5 A-D）。之后在DBH-cre小鼠LC脑区注射DIO-hM4Di，并在S1HL脑区下套管注射CNO，以确保特异性抑制LCNA神经元投射到S1HL的神经末梢，结果发现，小鼠痛阈升高（Fig5 E-H），且炎性痛回复速度加快（Fig5 M-O）。之后在LC脑区顺向表达cre，在S1HL脑区表达cre依赖的hM4Di，化学遗传抑制后也发现了痛阈的升高（Fig5 I-L）。

图6 化学遗传激活LCNA→S1HLGlu通路在naïve和ASD老鼠中均会导致痛敏感

之后作者在S1HL脑区注射去甲肾上腺素探针NE2h来检测其释放量，该探针的作用机制是在去甲肾上腺素受体（一种GPCR）的第5,6跨膜区之间嵌合构象依赖的绿色荧光蛋白，当去甲肾上腺素与受体结合导致受体构象改变后则会增强其绿色荧光3。结果发现，利用化学遗传激活LCNA神经元会导致S1HL脑区的去甲肾上腺素信号上升，同时也会增加S1HL脑区的神经元放电频率，无论是在naïve 小鼠还是在ASD小鼠中，激活这群神经元都会导致痛阈值的下降，即对疼痛更加敏感。同时，作者也利用高架十字迷宫，旷场实验和脑电记录等，证明了激活这个环路并不会影响小鼠的焦虑行为和睡眠/觉醒的节律（图7略），证明了这个环路影响ASD导致痛敏感行为的特异性。

总结

该文章发现了LCNA→S1HLGlu环路在睡眠剥夺导致痛敏感过程中的重要作用。由于该环路的激活在无论是睡眠剥夺组还是普通小鼠中都会导致痛敏感，说明这条环路在痛觉调控中也有着重要的作用，可能为慢性神经痛等疾病的治疗提供其实。同时，该文章也提醒我们科研人员应该放下手机，好好睡觉，不要对自己进行“主动睡眠剥夺”，才能更健康！

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