对于患有疼痛疾病的人来说，疼痛感会严重加剧并扩散到身体的其他部位。例如，在手术后出现慢性疼痛的患者，通常会感觉到疼痛来自最初受伤区域的周围，甚至来自远离疼痛源的身体某些部位。新的证据表明，神经胶质细胞，即大脑中的非神经元细胞，可能是造成这种影响的罪魁祸首。
人们曾经认为神经胶质细胞只是被动的，是神经元的支持细胞。但是科学家现在知道，它们参与从新陈代谢到神经退行性变的所有过程。越来越多的证据表明，它们在疼痛中起着关键作用。在今天发表在《科学》杂志上的一项研究中，维也纳医科大学的研究人员报告说，神经胶质细胞参与了脊髓疼痛通路中的长时程增强（LTP），即突触的加强。
神经科学家蒂莫西·布利斯（Timothy Bliss）和特耶·洛莫（Terje Lømo）在 20 世纪 70 年代首次描述了海马体中的 LTP，海马体是大脑中参与记忆的区域。此后，科学家们一直在仔细研究这种突触可塑性（突触改变强度的能力）在学习和记忆中所起的作用。最近，研究人员发现，LTP 也可以增强受伤或炎症区域的疼痛。“我们有时称之为‘疼痛的记忆痕迹’，因为疼痛性损伤可能会导致随后对疼痛刺激的超敏感性，而且很明显突触可塑性可以在这里发挥作用，”该研究的共同作者，同样来自维也纳医科大学的神经科学家于尔根·桑德库勒（Jürgen Sandkühler）说。但他补充说，目前关于 LTP 如何工作的模型无法解释为什么不适有时会变得广泛或出现在人们以前从未感觉到的区域。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
LTP 有两种形式。在一种形式中，当两个神经元在时间上密切地传输信号或“放电”时，突触会加强。另一种形式，长期以来被认为是依赖于第一种形式的，当一个回路中的活动加强附近、不活跃的神经通路中的连接时发生。在他们最新的研究中，桑德库勒和同事表明，在神经胶质细胞的帮助下，这两种增强形式可以彼此独立发生。
为了测试神经胶质细胞在疼痛回路中的作用，研究人员在老鼠脊髓切片和活老鼠中进行了一系列实验，发现他们可以通过激活两种神经胶质细胞，即小胶质细胞和星形胶质细胞，在两个与疼痛相关的神经元之间诱导两种类型的 LTP，即使彼此不存在。在一个关键实验中，他们在其中一只老鼠中诱导了 LTP，并将它的脊髓液转移到另一只老鼠身上；他们发现这可以在新动物中诱导 LTP。这些结果证明，从神经胶质细胞释放的分子能够自行加强与疼痛相关的神经元之间的突触。杜克大学研究疼痛的神经生物学家纪如荣（Ru-Rong Ji）赞扬了这项工作，但他补充说，“最好将这种测量结果与行为变化联系起来——如果你看到动物不仅显示 LTP，而且还显示出增强或延长的疼痛行为。”
桑德库勒小组的研究是对越来越多的证据的最新补充，这些证据表明神经胶质细胞及其释放的分子参与了脊髓中的长时程增强。然而，这是首批提供证据表明这种影响可以跨长距离转移的研究之一，尽管还需要更多的研究来证实这一点。例如，一个实验应该能够证明，在神经胶质细胞的帮助下，LTP 可以在单个动物的整个脊髓中传播。这是桑德库勒和他的同事们现在正在研究的事情。“这篇论文非常具有挑衅性，因为它与 LTP 确实是一个单一突触事件的观点相竞争，[并暗示]一个更全局的过程，”魁北克拉瓦尔大学研究突触传递的神经科学家伊夫·德科尼克（Yves De Koninck）说。然而，他想知道这种扩散效应是否取决于神经激活的水平，他指出，研究人员使用了强烈的电刺激来触发疼痛相关神经元并激活这项研究中的神经胶质细胞。他指出，少量激活可能会导致特定突触的加强，并且随着激活的增加，效应开始扩散。
这些发现的最大意义在于，神经胶质细胞在响应疼痛刺激时释放的分子可能会从受伤部位传播开来，从而增加身体其他部位对疼痛的敏感性。桑德库勒还认为，神经胶质细胞可能参与大脑中类似的机制，这可能解释了为什么身体疾病也会产生认知影响。“我认为这项工作的意义在于它将开启新的思考，”多伦多大学的疼痛神经科学家周敏（Min Zhou）说，他没有参与这项工作。“现在我们将开始研究是否有任何其他机制可能导致大脑中与疼痛相关的情绪变化。”