丙泊酚通过GABAA受体β3亚基抑制PVNCRH神经元过度激活缓解疼痛相关焦虑样行为的研究报告
第一作者及机构
本研究由安徽医科大学第二附属医院麻醉科的Le Yu、Xiaona Zhu、Kang Peng、Ye Zhang团队，以及上海科技大学生命科学与技术学院的Ji Hu团队共同完成，发表于《Advanced Science》期刊2024年第11卷。通讯作者为Ji Hu和Ye Zhang。
学术背景
疼痛（尤其是慢性疼痛）常伴随焦虑等心理障碍，形成“疼痛-焦虑”恶性循环，加重临床和社会负担。丙泊酚（propofol）作为常用全身麻醉药，临床观察显示其可能调节情绪障碍，但此前未明确其对疼痛相关焦虑的作用机制。本研究聚焦下丘脑室旁核（paraventricular nucleus, PVN）的促肾上腺皮质激素释放激素（corticotropin-releasing hormone, CRH）神经元（PVNCRH神经元），探讨丙泊酚是否通过抑制PVNCRH神经元过度激活缓解焦虑样行为，并解析其分子靶点。
科学问题与目标
1. 核心问题：丙泊酚能否通过调控PVNCRH神经元活性改善疼痛相关焦虑？
2. 分子机制：是否依赖GABAA受体β3亚基（GABAAβ3）？
3. 转化意义：为临床治疗疼痛伴发焦虑提供新策略。
研究流程与方法
1. 动物模型构建
- 急性疼痛模型：向C57BL/6J小鼠左后爪注射完全弗氏佐剂（complete Freund’s adjuvant, CFA），诱导炎症性疼痛。
- 慢性疼痛模型：通过保留性神经损伤手术（spared nerve injury, SNI）建立神经病理性疼痛模型。
- 样本量：每组8-12只小鼠，行为学与分子实验独立重复。
2. 行为学与激素检测
- 焦虑评估：高架十字迷宫（elevated plus maze, EPM）和旷场实验（open field, OF）检测焦虑样行为。
- 疼痛敏感性：Von Frey纤维丝测定机械痛阈。
- 应激激素：ELISA检测血清皮质酮（corticosterone, CORT）、CRH和去甲肾上腺素（norepinephrine, NE）水平。
3. 神经活动记录
- 光纤光度术（fiber photometry）：在CRH-IRES-Cre小鼠PVN中表达GCaMP7b，实时监测钙信号动态。
- 电生理记录：全细胞膜片钳技术记录PVNCRH神经元的自发性抑制性突触后电流（sIPSCs）和兴奋性突触后电流（sEPSCs）。
4. 化学遗传学干预
- 抑制实验：在PVNCRH神经元中表达抑制性受体hM4D(Gi)，腹腔注射CNO验证神经元抑制对焦虑的影响。
- 激活实验：表达激活性受体hM3D(Gq)，阻断丙泊酚效应以确认PVNCRH神经元的关键作用。
5. 分子靶点验证
- Western blot：检测PVN中GABAAβ3亚基表达。
- RNA干扰：通过AAV载体在PVNCRH神经元中敲低Gabrb3基因（编码GABAAβ3），评估丙泊酚疗效变化。
数据分析
- 使用GraphPad Prism 8.0和MATLAB R2020b进行统计，采用双尾t检验、单因素/双因素ANOVA及Tukey多重比较。
主要结果
1. 丙泊酚快速缓解焦虑样行为
- 单次腹腔注射丙泊酚（100 mg/kg）显著增加CFA和SNI小鼠在EPM开放臂和OF中心区的停留时间（p<0.05），且效果持续至少3天。
- 关键数据：CFA小鼠的开放臂停留时间较对照组减少70%，丙泊酚处理后恢复至50%（图1c, g）。
2. 抑制PVNCRH神经元 hyperactivity
- 光纤记录显示，丙泊酚降低PVNCRH神经元钙信号活性（ΔF/F下降40%，图2e-f）。
- 电生理证实丙泊酚通过增强sIPSCs频率和振幅（p<0.01），恢复兴奋-抑制（E-I）平衡（图5b-k）。
3. GABAAβ3亚基的核心作用
- CFA模型小鼠PVN中GABAAβ3表达降低，丙泊酚逆转此现象（图6a-b）。
- 敲低PVNCRH神经元的GABAAβ3后，丙泊酚的抗焦虑效应减弱（图6e-l），但痛阈无变化（图S13）。
4. 化学遗传学验证
- 激活PVNCRH神经元可抵消丙泊酚的疗效（图4c-j），而抑制这些神经元模拟丙泊酚效果（图3b-j）。
结论与意义
1. 科学价值：首次阐明丙泊酚通过GABAAβ3亚基-PVNCRH神经元通路改善疼痛相关焦虑，为“疼痛-情绪共病”机制提供新见解。
2. 应用潜力：支持丙泊酚作为快速、长效的抗焦虑药物用于临床，尤其适用于术后或慢性疼痛患者的情绪管理。
3. 理论创新：提出“E-I平衡重建”是丙泊酚调控情绪的关键机制，拓展了GABAA受体非麻醉功能的认识。
研究亮点
1. 多模型验证：同步在急慢性疼痛模型中证实丙泊酚疗效，增强结论普适性。
2. 技术创新：结合光纤记录、化学遗传学和RNA干扰，多维度解析神经环路与分子靶点。
3. 转化明确性：明确GABAAβ3亚基为特异性靶点，为精准药物开发奠定基础。
局限性与展望
1. 未纳入雌性小鼠，需补充性别差异研究。
2. 未来可探索其他行为学范式（如光暗箱实验）及PVN与其它脑区（如杏仁核、前额叶皮层）的协同机制。
本研究为疼痛相关情绪障碍的治疗提供了机制明确的 preclinical 依据，并推动丙泊酚的临床适应症拓展。