饮酒对疼痛的影响复杂而矛盾。一方面，急性酒精摄入具有一定镇痛效果；另一方面，患有酒精使用障碍的个体，以及经历慢性酒精暴露的啮齿动物，在酒精戒断期间，却会表现出更为显著的疼痛敏感性。尽管既往的研究大多聚焦于探讨酒精依赖状态下的痛觉过敏的特点及机制，仍有部分研究发现，在酒精依赖形成之前，戒断过程即可引发痛觉过敏现象，然而其潜在的神经环路机制目前尚不清楚。

 

　　2024年9月27日中国科学技术大学张智/晋艳研究团队等在Science Advances期刊发表了题为“A neural circuit for alcohol withdrawal–induced hyperalgesia in a nondependent state”的研究论文，揭示了非依赖状态下酒精戒断引起痛觉过敏的神经环路及机制。

 

　　既往常用于建立酒精依赖小鼠模型的方法是慢性间歇性乙醇暴露法，其中模型动物至少需要接受四个乙醇蒸汽暴露循环周期，平均造模时间为1个月。为了探索在形成酒精依赖前，短期戒断对小鼠疼痛敏感性的影响，作者缩短了暴露时间，采用单瓶模型，让小鼠自由饮酒（20%乙醇）2周，每6天设置24小时的戒断期（命名为EW组）。期间采用von Frey纤维刺激右后肢，检测对机械痛阈的影响；采用哈格里夫斯试验检测对小鼠热阈的影响。结果表明，在第二个戒断期后，与对照组小鼠相比，EW组小鼠的机械痛阈显著降低，且可持续长达3天（图1 B），热阈则无显著差异（图1 C）。由于焦虑样行为是酒精戒断的一种常见精神障碍特征表型，作者使用开放场测试（OFT）和高架迷宫测试（EPM）评估各组小鼠的焦虑样行为。结果显示，与对照组小鼠相比，EW小鼠焦虑样行为无显着差异。

 

　　为了进一步测试EW小鼠是否已经产生酒精依赖，作者进行了酒精偏好测试。首先对小鼠进行24小时的水剥夺，后分别提供20%乙醇和水，以及3%糖精溶液和水。结果显示，EW小鼠和对照组小鼠均表现出对糖精的高度偏好，而对乙醇的消耗极低，且在2周内无升高趋势（图1 H-I），这表明EW小鼠与对照小鼠均未形成酒精依赖。此外，作者还采集了EW小鼠的尾静脉血液，发现第一次和第二次戒断后即刻血浆乙醇浓度没有差异，说明连续酒精暴露后血浆乙醇浓度保持在相对稳定的状态。以上结果证实，短期乙醇摄入后戒断可以诱导小鼠疼痛过敏，但不会产生乙醇依赖。

 

　　海马，特别是CA1亚区，作为边缘系统的重要组成部分，对酒精高度敏感，可能是急性或慢性酒精摄入与戒断相关疾病的关键靶标。为了检测该模型下dCA1glu的兴奋性变化，作者对对照组小鼠和EW转基因小鼠（thy1 - YFP）的脑切片进行了体外电生理记录。与对照组小鼠相比，EW小鼠的dCA1glu神经元活性显著升高，动作电位发放频率显著增加（图2 B-C）。此外，作者还进行了显微内镜实验，在dCA1注射腺相关病毒（AAV-CaMKIIα- GCaMP6m），观察dCA1glu神经元在体内的活性（图2 D-2E）。与电生理数据一致，EW小鼠的dCA1glu神经元的钙瞬态频率和强度明显高于对照组（图2 F-H）。这些结果共同证实了小鼠在短期乙醇摄入后戒断期间，dCA1glu神经元的活性显著增强。为了进一步探索dCA1glu神经元参与疼痛过敏的具体机制，作者采用化学遗传手段，选择性抑制dCA1glu神经元活性（图2 I）并进行行为学实验，评估小鼠机械痛阈。结果表明，抑制dCA1glu神经元活性后，EW小鼠的机械痛阈值显著升高（图2 J）。随后，作者通过化学遗传手段激活naïve小鼠dCA1glu神经元活性，检测dCA1glu神经元生理性活化对机械痛阈的影响。结果表明，dCA1glu神经元的特异性激活诱导对侧后肢机械阈值降低（图2 L）。以上结果证实dCA1glu神经元与小鼠短期饮酒后戒断诱发的痛觉过敏高度相关。

 

　　海马对小鼠痛阈的影响是否涉及其他脑区呢？为了回答这一问题，作者将AAV- CaMKIIα -EYFP病毒注射到C57小鼠的dCA1中（图3 A-B）进行示踪，并确定前扣带回皮质（ACC）、丘脑外侧中背核、丘脑角核和腹侧CA1是其关键下游脑区（图3 C）。鉴于ACC在疼痛信息整合中的突出表现，作者推测dCA1→ACC可能是介导非依赖状态下酒精戒断诱导疼痛过敏的关键神经环路。作者首先通过示踪技术明确dCA1glu神经元可向ACCglu神经元发出单突触投射（图3 D-J），并通过化学遗传技术证实两者具有功能连接。

 

　　接下来，作者采用在体钙成像技术，在单细胞水平观察ACCglu神经元活动的变化。结果显示，在第二次戒断完成后，与对照组小鼠相比，EW小鼠ACCglu神经元钙信号强度显著增加（图4 A-E），说明短期乙醇摄入后戒断增强ACCglu神经元活性。为了检测连续短期酒精摄入后，ACCglu神经元对机械刺激的敏感性，作者采用光纤法记录ACCglu神经元钙信号。结果显示，在第二个戒断期，0.07 G von Frey刺激EW小鼠右后肢后，ACCglu神经元中的钙信号迅速增加（图4 H-J）。接下来，作者在单细胞水平进行验证。结果显示，在第二个戒断期，与对照组小鼠相比，EW小鼠ACCglu神经元钙信号强度显著增加（图4 M-O）。24小时后，0.07 g von Frey刺激EW小鼠对侧后肢时，钙活性迅速增加，而在对照组小鼠则无显著变化（图4 P-S）。以上结果提示，ACCglu神经元的活化有助于小鼠在短期乙醇摄入戒断的状态中恢复。

 

　　为了研究来自dCA1的兴奋性谷氨酸能输入对EW小鼠ACCglu神经元活性的影响，作者将化学遗传与在体双光子技术相结合，结果发现，抑制dCA1glu神经元活性，ACCglu神经元钙信号下降（图5 A-D）。随后，通过离体电生理技术进行验证，结果一致（图5 E-F）。接下来进行行为学检测，结果表明，在第二个戒断期，特异性抑制该通路活性可减轻EW小鼠的痛觉过敏症状，降低机械痛阈值

 

　　（图5 J）。最后，作者激活naïve小鼠dCA1glu神经元，发现ACCglu神经元钙信号增强（图5 K-M），小鼠的机械痛阈值降低（图5 N-O）。以上结果证实，dCA1glu→ACCglu兴奋性神经环路在非酒精依赖状态下小鼠戒断性痛觉过敏的发展中起关键作用。

 

　　前期研究发现，非依赖性酒精戒断诱导的痛觉过敏可以持续3天，那么，dCA1glu→ACCglu神经环路在长期痛觉过敏中是否也具有一定作用呢？为了回答这个问题，作者在戒断后72小时记录了dCA1glu神经元的活动。结果发现，EW组小鼠动作电位发放频率显著增加，dCA1glu神经元活性增强（图6 B-D）。在体钙成像技术证实，在第二次酒精戒断后72小时，dCA1glu神经元特异性投射到ACC末梢、ACCglu神经元的钙信号频率和强度均显著增强（图6 F-L），且对EW小鼠的对侧后肢进行0.07 g von Frey刺激后，ACCglu神经元的钙信号频率和强度也显著增加（图6 M-P）。抑制dCA1glu→ACCglu神经环路活性，可部分恢复EW小鼠机械痛阈（图6 Q-R）。以上结果表明，激活dCA1glu→ACCglu神经环路在非依赖状态下酒精戒断诱导的长期痛觉过敏中具有重要作用。

 

　　综上所述，作者建立了非依赖性乙醇戒断诱导的小鼠痛觉过敏模型，发现dCA1Glu→ACCGlu神经环路兴奋性活动增强，可诱发戒酒后机械痛觉过敏，而特异性抑制该环路具有缓解和治疗作用。本研究明确了非依赖状态下酒精戒断诱导小鼠痛觉过敏的神经环路机制，为临床防治酒精依赖及其继发性疾病提供理论支持。