2026年8月11日，浙江大学徐贞仲团队在《Advanced Science》发表题为“VlPAG/DRN Microglia Drive Neuropathic Pain‑Induced Depression via a Defined Neuroimmune Axis”的研究论文。该研究以 SNI 神经病理性疼痛小鼠模型为工具，综合光遗传学、化学遗传学、条件性基因敲除、神经示踪、脑片电生理与多套行为学评价手段，完整解析了一条小胶质细胞 - vlPAG/DRN 谷氨酸能神经元 - BNST GABA 能神经元神经 - 免疫调控轴。研究证实外周神经损伤可激活中脑 vlPAG/DRN 区域小胶质细胞，依靠 NLRP3 - IL - 1β 炎症信号级联调控局部 VGLUT2⁺ 谷氨酸能神经元，再通过该神经元向 BNST 的兴奋性投射激活 BNST 的 GABA 能神经元，最终介导焦虑、抑郁样负面情绪；同时该通路与躯体痛觉过敏相互独立，干预该神经-免疫轴可改善疼痛继发情绪障碍，而不改变躯体痛敏表型。该工作从分子 - 细胞 - 环路 - 行为层面建立完整因果证据链，为理解慢性疼痛情绪共病病理机制、开发靶向干预策略提供全新实验依据。

1.1 动物模型
采用雄性小鼠 SNI 保留性神经损伤模型构建神经病理性疼痛，设置假手术对照；使用 Nlrp3 全身敲除小鼠、小胶质细胞特异性 Nlrp3 条件敲除工具小鼠开展细胞特异性基因功能验证。

1.2 在体操控技术
运用光遗传学实现细胞激活与抑制；化学遗传学工具实现特定细胞群体的激活或抑制，通过腹腔注射 CNO 完成在体操控；借助立体定位手术埋置套管完成 vlPAG/DRN 局部药物给予；光纤光度技术记录活体状态下小胶质细胞与兴奋性神经元的钙活动动态变化。

1.3 神经解剖学技术
采用 TRAP2 活性依赖神经元标记、单突触顺行示踪、逆行示踪、荧光原位杂交（FISH）、免疫荧光染色，解析细胞类型定位、基因表达分布以及神经元投射连接关系。

1.4 电生理技术
制备脑片开展全细胞膜片钳记录，检测炎症因子处理前后 vlPAG/DRN VGLUT2⁺ 神经元放电特性与突触电流变化，评估神经元兴奋性改变。

1.5 行为学检测
情绪相关行为学包含旷场实验、高架十字迷宫、悬尾实验、强迫游泳实验、糖水偏好实验、实时位置逃逸回避实验；同时配套转棒实验、von - Frey 纤维丝、热板实验作为对照，排除运动能力改变、躯体痛阈变化对情绪行为结果带来的干扰。

1.6 分子生物学
qPCR 技术检测 vlPAG/DRN 脑区炎症相关基因 mRNA 表达水平变化。

2.1 SNI 模型中小胶质细胞的活化表型
研究人员首先构建 SNI 神经病理性疼痛小鼠模型，造模之后小鼠同时出现躯体痛觉过敏，并且在损伤后 6 - 10 周出现稳定焦虑、抑郁样行为。利用光纤光度记录技术，在活体小鼠中监测 vlPAG/DRN 脑区小胶质细胞钙信号活性，相较于基线水平，SNI 术后小鼠 vlPAG/DRN 小胶质细胞钙活动随时间逐步升高。结合组织学染色可以看到 SNI 处理后该脑区小胶质细胞数量上升，同时出现典型的激活态形态改变，提示外周神经损伤能够诱发中脑 vlPAG/DRN 小胶质细胞持续性活化，并且小胶质的激活时间窗口和动物出现情绪异常的时间相重合。但该组结果仅为相关性现象，无法证明小胶质细胞激活是情绪异常的驱动因素。

2.2 光遗传特异性激活 vlPAG/DRN 小胶质细胞的行为与分子效应
为验证小胶质激活是否足够诱发负面情绪，研究者利用光遗传学工具特异性激活 vlPAG/DRN 区域小胶质细胞。蓝光进行激活，黄光作为对照刺激。单次光刺激处理后，小鼠表现出明显的厌恶、焦虑以及抑郁样行为。而转棒、von - Frey、热板的对照行为提示，光激活小胶质不会改变小鼠运动协调能力、机械痛阈与热痛阈，说明情绪改变不是运动、躯体疼痛改变带来的间接结果。组织学结果显示，光激活小胶质细胞之后，周边 VGLUT2⁺谷氨酸能神经元出现激活标记 c - Fos 上调；FISH 结果证实 Nlrp3 主要表达在被激活的 EGFP 阳性小胶质细胞内部。这一组实验证明，仅激活 vlPAG/DRN 的小胶质细胞，无需外周神经损伤，就能够诱发动物负面情绪，同时伴随 NLRP3 通路的启动以及邻近谷氨酸能神经元的激活。
 

图1：光遗传激活中脑小胶质细胞可诱发焦虑、抑郁样行为

2.3 化学遗传激活 vlPAG/DRN 小胶质细胞，复现炎症与情绪表型
为进一步佐证光遗传的实验结论，研究人员采用化学遗传学手段靶向激活 vlPAG/DRN 小胶质细胞。给予 CNO 药物局部激活小胶质之后，旷场、悬尾实验结果复现焦虑抑郁样表型，同样不影响小鼠运动功能和痛觉敏感性。实验设置脑区对照，证实 CNO 介导的小胶质激活仅局限在 vlPAG/DRN，不会扩散到邻近的尾壳核，排除药物非特异性作用。形态学分析显示，化学遗传激活之后小胶质胞体增大、突起复杂度下降，和 SNI 神经损伤模型中小胶质激活形态特征保持一致。FISH 以及 qPCR 结果显示，激活小胶质细胞后，Nlrp3、Caspase - 1、Il - 1β 等炎症通路分子表达上调。光遗传与化学遗传两套不同的激活方式得到一致结果，进一步确立 vlPAG/DRN 小胶质细胞激活可以驱动负面情绪，并且伴随 NLRP3 炎症通路的上调。

图2：化学遗传激活中脑小胶质细胞诱发焦虑 / 抑郁样行为并上调 NLRP3 信号通路

2.4 小胶质细胞 NLRP3 炎症小体是疼痛相关情绪异常的必要条件
既然激活小胶质会上调 NLRP3，接下来探究 NLRP3 是否是介导情绪障碍的必需分子。首先使用 Nlrp3 全身敲除小鼠进行 SNI 造模，和野生型小鼠相比，Nlrp3 敲除小鼠躯体痛觉过敏仍然存在，但焦虑抑郁样行为得到明显缓解。为确定发挥功能的 NLRP3 来源于小胶质细胞，研究者构建小胶质特异性 Nlrp3 条件敲除小鼠。条件敲除小鼠基线生理、行为均无异常；接受 SNI 手术之后，同样表现出躯体痛敏保留，但疼痛诱发的焦虑抑郁表型显著减轻。分子检测提示 SNI 诱导的炎症分子上调在 Nlrp3 敲除小鼠中被消除。结果证明，小胶质细胞来源的 NLRP3 炎症小体，是神经病理性疼痛诱发情绪异常的必要分子，该分子不参与躯体痛觉过敏的发生。

图3：小胶质细胞 NLRP3 是神经病理性疼痛诱导焦虑、抑郁样行为的必需分子

2.5 IL - 1β 作用于 vlPAG/DRN VGLUT2⁺ 神经元，改变神经元兴奋性并诱发情绪异常
NLRP3 炎症小体下游成熟释放 IL - 1β，研究人员继续验证 IL - 1β 的功能效应。向正常小鼠 vlPAG/DRN 局部直接注射重组 IL - 1β，小鼠直接出现焦虑抑郁样行为，运动能力不受影响。光纤光度记录显示 IL - 1β 处理后 vlPAG/DRN 神经元钙活性显著升高。脑片膜片钳实验进一步揭示 IL - 1β 可以直接提升 VGLUT2⁺ 谷氨酸能神经元放电频率，同时提高兴奋性突触输入的频率与幅度，说明 IL - 1β 能够直接增强该群神经元的兴奋性。以上结果说明 IL - 1β 足够激活 vlPAG/DRN 的 VGLUT2⁺ 兴奋性神经元，并诱发负面情绪。

图4：IL1β 通过激活 vlPAG/DRN 谷氨酸能神经元诱发焦虑抑郁样行为

2.6 VGLUT2⁺神经元上 IL1R1 受体是情绪异常所必需
接下来验证 VGLUT2⁺ 神经元是否直接接收 IL - 1β 信号，以及 IL - 1R1 受体的必要性。FISH 结果观察到 Il1r1 与 Vglut2 mRNA 在 vlPAG/DRN 神经元中共定位，提示 VGLUT2⁺ 谷氨酸能神经元具备直接响应 IL - 1β 的分子基础。研究者通过病毒工具在 VGLUT2⁺ 神经元特异性敲低 Il1r1 受体基因，在 SNI 模型小鼠中，受体敲低之后小鼠焦虑抑郁行为得到改善，整体运动距离没有变化。另外一套干预手段，在 vlPAG/DRN 局部给予 IL-1R1 受体拮抗剂 IL-1Ra 阻断信号传导，同样能够逆转 SNI 带来的情绪缺陷。结果证实 vlPAG/DRN VGLUT2⁺ 谷氨酸能神经元依靠 IL - 1R1 接收小胶质释放的 IL - 1β 信号，该受体是疼痛诱发情绪障碍的关键环节。同时，直接化学遗传激活 VGLUT2⁺ 神经元可以复刻负面情绪，抑制该神经元则缓解 SNI 情绪异常，确立该群神经元是炎症信号向行为输出转化的关键效应细胞。

图5：vlPAG/DRN 谷氨酸能神经元的 IL1R1 信号对于 SNI 诱导焦虑抑郁样行为必不可少

2.7 vlPAG/DRN 谷氨酸能神经元向 BNST 投射环路的功能验证
明确 vlPAG/DRN 内部的免疫神经元交互之后，需要寻找下游输出环路。TRAP2 活性依赖神经元标记显示，vlPAG/DRN 被激活的 VGLUT2⁺ 神经元大量向 BNST 脑区发出轴突投射。研究人员在 vlPAG/DRN 表达 ChR2，特异性光激活其在 BNST 的神经末梢。激活该投射通路后，小鼠出现焦虑、厌恶、抑郁样行为，动物总运动距离没有改变，证明该投射通路的激活足以诱导负面情绪。反过来，在 SNI 模型小鼠中，利用 NpHR3.0 光抑制 vlPAG/DRN 向 BNST 的投射末梢，小鼠抑郁相关行为得到改善，奖赏偏好恢复。结果说明 vlPAG/DRN^Glu - BNST 投射通路既是充分条件，也是维持神经病理性疼痛情绪共病的必要环路。

图6：激活 vlPAG/DRN 谷氨酸能BNST 环路可诱发焦虑抑郁样行为，且该环路是神经病理性疼痛诱发抑郁行为所必需

2.8 BNST 下游效应细胞为 GABA 能抑制性神经元
最后确定 BNST 内部接收上游兴奋性输入的靶细胞类型。顺行跨单突触示踪结合 FISH 染色显示，vlPAG/DRN VGLUT2⁺ 输入主要作用于 BNST 内部 VGAT 阳性 GABA 能抑制性神经元。进一步利用化学遗传学工具，直接激活 BNST 这一群 GABA 能神经元，能够复现焦虑抑郁样行为；在 SNI 模型中抑制该群 BNST 的 GABA 能神经元，则缓解疼痛带来的情绪异常。至此完整的神经 - 免疫轴全部得到功能验证。
 

图7：BNST 的 GABA 能神经元对 SNI 小鼠焦虑抑郁样行为至关重要

2.9 研究局限性
本研究全部实验均采用雄性小鼠开展；已有文献报道疼痛相关小胶质细胞应答存在性别差异，该条神经 - 免疫轴是否在雌性小鼠中保守还需要进一步验证。另外，本研究的病毒、光遗传等操作同时覆盖 vlPAG 以及 DRN 两个解剖毗邻的脑区，现有实验无法区分 vlPAG 小胶质、DRN 小胶质各自独立的功能贡献，后续需要更加精细的分区操控来解答该问题。

3.1 构建完整因果性神经免疫调控轴
该研究搭建起“外周神经损伤 - 中脑 vlPAG/DRN 小胶质活化 - NLRP3 - IL - 1β 炎症信号 - 局部谷氨酸能神经元 - BNST 下游环路 - 负面情绪行为”完整因果链条，把既往免疫与情绪之间的相关性观察，推进到分子 - 细胞 - 环路 - 行为多层次的因果论证。

3.2 实现躯体痛与疼痛继发情绪共病的功能解离
证实 vlPAG/DRN 小胶质 - NLRP3 - IL - 1β - BNST 这条通路专门调控神经损伤后的焦虑抑郁情绪，并不参与躯体痛觉过敏。躯体疼痛感受和疼痛继发情绪障碍可以由两套独立机制调控，打破“情绪改变完全是躯体疼痛的附属结果”的固有认知。

3.3 明确炎症信号的细胞转换界面
精准定位 IL - 1β 发挥效应的靶细胞，即 vlPAG/DRN 脑区 VGLUT2⁺ 谷氨酸能神经元，阐明脑内免疫炎症信号如何直接转导为神经元环路活动改变的细胞基础。

3.4 鉴定疼痛情绪共病全新环路靶点
确立 vlPAG/DRN^Glu→BNST^GABA 投射环路是维持疼痛共病情绪障碍的关键通路，为慢性神经痛伴随精神并发症的治疗，提供全新分子与环路层面候选干预靶点。

4.1 临床层面启发

慢性神经病理性疼痛伴随的焦虑抑郁，并不仅仅是躯体疼痛带来的心理继发反应，脑局部神经免疫异常是独立的病理驱动因素。临床治疗过程中，除了关注镇痛之外，可以考虑靶向脑区局部炎症或者情绪相关神经环路来改善共病精神症状，不必完全依赖消除躯体疼痛来缓解情绪问题。

4.2 科研思路启发
在疾病共病表型研究中，应当有意识区分不同症状背后的调控通路，不能默认多种临床表现由同一套机制介导。开展神经免疫研究时，需要高度重视细胞特异性，本研究通过条件敲除证明发挥功能的是小胶质细胞的 NLRP3，而不是其他脑细胞，提示炎症分子功能高度依赖细胞来源。机制研究需要兼顾充分性、必要性双向验证，完成“分子 - 细胞 - 环路 - 行为”完整证据闭环，单一相关性观察不足以支撑机制结论。

4.3 实验设计启发
动物实验需要设置完善对照，本研究大量引入运动、痛阈相关行为作为对照，排除实验操作间接带来的行为假象；同时研究客观阐述自身的局限性，性别差异、脑区亚区混杂等问题如实披露，为后续的研究方向提供参考。

参考文献：
Yang J, Tang BJ, Li JY, Xie SL, Duan S, Chen J, Zhu S, Xu ZZ. VlPAG/DRN Microglia Drive Neuropathic Pain-Induced Depression via a Defined Neuroimmune Axis. Adv Sci (Weinh). 2026 Aug 11:e77071. doi: 10.1002/advs.77071. Epub ahead of print. PMID: 42579561; PMCID: PMC13460408.

作者介绍：
徐贞仲，浙江大学“百人计划”研究员、博士生导师，浙江大学附属第一医院双聘教授。
研究方向：疼痛和瘙痒等感觉信号的细胞分子机制，急性痛转变为慢性痛的病理机制，探索新的镇痛靶点和慢性痛干预方法。

厚谱实验室（脑体互作研究——神经药效评价）可以开展活体动物组织小分子物质取样分析、自动无接触采血生化分析、葡萄糖钳夹实验、癫病睡眠脑电采集分析、在体电生理记录分析、膜片钳、灵长类电极植入手术及教学、非人灵长类台柱植入手术及教学、大动物颅内注射实验(用于验证医疗器械，脑药实验)、电极研究方向的动物实验验证、脑机相关技术方案解决、脑机手术相关装置设计(比如电极保护接口，设备辅助植入支架等)、小动物肌电采集电极设计手术教学、大鼠脊髓损伤康复验证实验电生大动物脑机闭环设备植入和安全性验证、神经递质代谢产物活体分析、脑立体定位给药、光遗传和光纤记录、组织透明化、小动物行为学迷宫和造模等各种实验，已经与多家知名高校和科研机构完成项目申报和联合实验！ 

-END-

想了解更多内容，获取相关咨询请联系 
电  话：+86-0731-84428665
伍经理：+86-180 7516 6076
工程师：+86-180 7311 8029
邮  箱：consentcs@163.com