术后疼痛是一个常见的临床问题。据报道，约80%的接受各种常见手术的患者都会出现术后疼痛。疼痛管理不当往往会导致一系列不良后果，包括慢性疼痛的发展、阿片类药物摄入量的增加、愈合过程的延长等。

针灸在临床实践中用于疼痛治疗已有超过3000年的历史。尽管针灸起源于中国，但如今它已作为一种综合性疼痛管理方法在全球范围内广受欢迎。例如，临床试验和实验研究的积累证据已证实针灸在缓解多种类型疼痛方面的显著疗效，涵盖从急性到慢性疼痛，包括术后疼痛。由于电针（EA）作为针灸的一种形式，其刺激频率、强度和持续时间具有精确性和标准化，因此在术前、术中和术后疼痛控制中被广泛应用，并提供了有益的镇痛效果，且副作用最小。尽管取得了这些进展，但电针诱导的术后疼痛镇痛作用的精确机制远未被完全理解，尤其是在大脑中。

在过去几十年中，新兴研究通过多种动物模型表明，EA的作用涉及多种神经化学物质，其中包括去甲肾上腺素（NE）。然而，EA治疗后NE的具体来源、其作用机制以及在疼痛调节通路中的神经环路定位仍不清楚。蓝斑核（LC）是中枢神经系统（CNS）中最大的去甲肾上腺素能神经元群，因此为大脑和脊髓提供主要的NE供应，从而调节包括疼痛敏感化在内的一系列脑功能。然而，关于LC是否为EA治疗后NE作用的主要来源，仍存在争议和讨论。例如，部分研究指出EA可增强LC活动，而另一些研究则表明EA可抑制LC神经元兴奋性。因此，研究者感兴趣提出以下问题：手术损伤后，LC去甲肾上腺素能神经元会发生哪些可塑性变化？EA如何调节LC去甲肾上腺素能神经元的异常可塑性变化以缓解疼痛敏感化？这些作用的细胞机制是什么？

脊髓背角（SDH）是疼痛信号处理从外周到中枢神经系统的第一中继站。脊髓中的痛觉传导通常会受到脊髓上区（如LC）的下行调节，这在疼痛调节中至关重要。鉴于LC去甲肾上腺素能-脊髓投射在下行疼痛控制中的重要性，阐明EA如何通过调节LC去甲肾上腺素能活动对脊髓痛觉输入进行自上而下的调节以缓解术后疼痛是非常有吸引力的。

通过结合行为学调查、电生理学、光遗传学、光纤光度记录、微型显微镜GRIN透镜钙成像以及生化检测，本研究现已揭示了EA在术后疼痛处理中的细胞和回路基础。在PI刺激后，LC去甲肾上腺素能神经元的活性下调，导致SDH中去甲肾上腺素（NE）释放受损。EA治疗可恢复LC去甲肾上腺素能神经元异常的低兴奋性，从而促进SDH中NE的增强释放。SDH中NE释放的增加激活α_2A-肾上腺素受体并抑制CaMKII信号传导，进而抑制脊髓兴奋性神经元的过度兴奋，最终缓解术后疼痛。本研究为理解LC去甲肾上腺素能-脊髓投射在EA诱导的术后疼痛镇痛中的功能机制提供了新见解。

结果

2.1.EA可减轻PI诱发的机械痛和热痛觉过敏

为了阐明电针在术后疼痛中的作用，研究采用了一个公认的小鼠PI模型（原理图见图S1A）单侧PI后，小鼠同侧后足出现机械性痛觉过敏和热痛觉过敏，表现为刺激-反应曲线相对于基础曲线向左上移，对von Frey纤维丝做出反应的机械阈值降低，以及对损伤后足的足底表面施加辐射热刺激时的热潜伏期缩短（图S1B-D）。这种机械性和热痛觉过敏在切口后1d达到峰值，并持续3天，然后在切口后6d逐渐恢复到基础水平（图S1C，D），这很好地反映了临床手术患者所承受的疼痛时间进程。足三里穴已在临床试验中与疼痛治疗相关。在PI处理的小鼠中，研究者观察到，连续6天，每天在双侧“足三里”穴位给予2Hz/100Hz交替频率、2mA强度的电针30分钟，显著改善了机械痛觉过敏和热痛觉过敏，表现为PI激发后机械阈值和热潜伏期的降低被消除（图A-D1和S1E）。相比之下，假电针治疗“足三里”并没有产生这种抗伤害效应（图1A-D和S1E）。为了进一步支持电针对术后疼痛的镇痛作用，研究者测试了另一个广泛应用于临床的镇痛穴位BL60的效果。出乎意料的是，研究者没有观察到电针刺激BL60穴位后，PI治疗小鼠的机械痛敏和热痛敏有明显的变化（图1E-H和图S1F）。这可能是由于BL60穴位的位置非常接近损伤部位。因此，研究者选择“足三里”穴位进行进一步的机理分析。

众所周知，疼痛是影响小鼠行走步态的一个重要因素。利用CatWalk范式（图1I示意图）进行的步态评估进一步证实了EA对术后疼痛的抗痛觉作用。如图1J-O所示，PI会导致小鼠出现明显的步态障碍。对打印视图、定时视图、交互式足迹测量和足迹强度的综合分析表明，PI损伤小鼠的步态参数异常，包括最大接触强度、爪面积和损伤后爪的最大接触面积减少（图1J-O）。刺激ST36穴位的EA可改善步态参数的异常，而假EA治疗则无效（图1J-O）。除疼痛强度外，PI还导致受伤后爪明显肿胀，EA治疗后明显改善（图1P-R）。综上所述，这些结果表明，EA对小鼠术后疼痛具有有效的抗痛作用。

2.2.EA激活LC中的去肾上腺素能神经元

那么，EA是如何在术后疼痛中实现镇痛作用的呢？研究者首先使用神经活动标志物——早期基因产物c-Fos，对EA刺激引起的激活区域进行了无偏倚的全脑筛查。免疫荧光染色结果显示，与假EA治疗相比，EA刺激导致多个脑区c-Fos免疫反应性显著增加（图S2A，B，），包括初级和次级运动皮层（M1、M2）、视觉皮层（V1）、杏仁核、丘脑、下丘脑、脑室周围区（PAG）、LC和前腹侧中脑（RVM）。其中，LC引起了研究者的注意，因为LC被认为是参与下行疼痛调节的关键区域。因此，研究者采用多种不同方法，旨在探讨PI损伤及EA治疗后LC神经元活动的变化。PI1d损伤后，LC中Fos免疫反应性神经元的数量显著减少（图2A、B），表明在术后疼痛状态下LC神经元活动降低。这种LC活动减少可被EA刺激显著逆转，表现为c-Fos免疫反应性的恢复，而假EA治疗则未产生影响（图2A、B）。已知LC富含酪氨酸羟化酶（TH）阳性神经元，这些神经元释放去甲肾上腺素以调节多种脑功能。进一步通过c-Fos与TH的双免疫荧光分析显示，EA治疗能够恢复PI损伤后TH阳性神经元活动水平的降低（图2A、C）。

为了进一步研究PI损伤和EA治疗后LC去甲肾上腺素能神经元的功能变化，研究者对DBH-Cre小鼠的LC脑切片进行了全细胞膜片钳记录，并在LC中注射AAV2/9-DIO-mCherry以标记LC去甲肾上腺素能神经元。在对照状态下，42%（19个神经元中的8个）的LC去甲肾上腺素能神经元表现出自发性放电（图2D、E）。PI损伤后1天，自发性放电的发生率显著降低，而EA治疗可逆转这一变化（图2D、E）。对自发性放电频率的分析显示，PI损伤的LC去甲肾上腺素能神经元放电频率显著降低，而EA刺激可消除PI引起的自发性放电频率降低（图2D、F）。这些结果提示，LC去甲肾上腺素能神经元在术后疼痛状态下可能变得不活跃，而EA刺激可重新激活它们。为验证这一假设，研究者进一步测试了来自对照组、PI损伤组以及接受EA刺激的PI损伤小鼠的LC去甲肾上腺素能神经元的内在兴奋性，这些神经元不具有自发放电能力。PI损伤后，研究者发现LC去甲肾上腺素能神经元的兴奋性在PI后1天显著降低（图2G）。针对每组小鼠，绘制了去极化电流步骤引起的输入（电流强度）-输出（动作电位[AP]频率）曲线（图2H）。PI损伤的LC去甲肾上腺素能神经元显示出显著的放电频率降低，表现为输入-输出（I-O）曲线相对于对照曲线向下偏移（图2H）。PI损伤后I-O曲线的这种偏移通过EA治疗得到纠正（图2H）。同时，与对照神经元相比，PI损伤的LC去甲肾上腺素能神经元显示出显著升高的流变基地，而EA刺激逆转了这一升高（图2I）。对其他动作电位参数的分析显示，PI损伤后动作电位阈值降低，而电刺激后恢复至正常水平；动作电位幅度、动作电位半宽度以及静息膜电位在对照组、PI组和PI加电刺激组之间无显著差异（图S2C–F）。这些结果表明，EA可能通过逆转PI损伤引起的LC去甲肾上腺素能神经元异常低兴奋状态，产生抗痛觉过敏作用。

为了进一步验证EA治疗后LC去甲肾上腺素能神经元的激活情况，研究者在LC中进行了体内实时钙离子光度法记录。通过立体定位注射携带DIO-GCaMP6s的腺相关病毒（AAV2/9）至DBH-Cre小鼠的LC中，监测LC去甲肾上腺素能神经元的活动，并测量PI损伤小鼠在EA刺激下GCaMP6s荧光的变化（示意图见图2J）。将GCaMP信号与视频记录的刺激应用对齐后发现，25分钟的EA刺激可诱导Ca2+水平持续升高，这通过LC去甲肾上腺素能神经元中显著的光度学Ca2+信号得到证实（图2K–N），表明EA治疗激活了LC去甲肾上腺素能神经元。综上所述，研究者可以从上述数据推断，EA可能通过对抗与PI相关的LC去甲肾上腺素能系统功能障碍，实现术后疼痛的镇痛作用。

2.3.光遗传学抑制LC去甲肾上腺素能神经元排除EA诱导的镇痛作用

鉴于上述观察到的EA刺激对LC去甲肾上腺素能神经元的激活作用，研究者进一步探讨了LC去甲肾上腺素能神经元是否参与EA诱导的术后疼痛抗痛觉作用。为此，研究者采用光学方法对LC去甲肾上腺素能神经元进行时间可控且可逆的操作，通过向DBH-Cre小鼠的LC区域注射AAV2/9-DIO-NpHR（或ChR2）实现（示意图见图3A、B）。研究者发现，双侧光抑制LC去甲肾上腺素能神经元显著削弱了EA对PI诱导的机械性痛觉过敏和热痛觉过敏的抑制作用，这通过刺激-反应曲线的左移、机械阈值降低以及热痛觉潜伏期缩短得以体现，与EA组相比（图3C–G）。另一方面，PI损伤小鼠中LC去甲肾上腺素能神经元的光激活本身显示出强烈的抑制机械性痛觉过敏和热痛觉过敏的能力（图3H-M），这与EA治疗实现的抗痛觉过敏效应相仿。PI损伤状态下刺激-反应曲线的左移和上移，以及对von Frey纤维丝刺激的机械阈值降低，在光激活LC去甲肾上腺素能神经元后得到纠正（图3I–K）。同时，PI诱导的对辐射热刺激的热痛阈值降低也得到了消除（图3L,M）。相反，上述效应在不携带NpHR或ChR2的对照病毒组中未观察到（图S3A–L）。综上所述，这些观察结果使研究者推断，EA诱导的术后疼痛镇痛依赖于其对LC去甲肾上腺素能神经元的激活。

2.4.EA刺激导致SDH中的LC去甲肾上腺素能神经元释放NE

那么，LC去甲肾上腺素能神经元通过何种机制参与EA诱导的镇痛作用？LC去甲肾上腺素能系统是中枢神经系统（CNS）中去甲肾上腺素（NE）的主要来源，且在调节疼痛和应激相关疾病及其共病中发挥重要作用。接下来，研究探讨了EA是否通过调节LC去甲肾上腺素能神经元释放NE来产生镇痛作用。ELISA检测显示，PI损伤及EA治疗并未改变血清NE水平（图4A）。然而，对SDH中NE水平的详细分析显示，与对照组相比，PI损伤后1天SDH中的NE水平显著降低（图4B）。这种SDH中NE水平的降低通过EA治疗得到纠正，但假EA治疗无效（图4C）。为了进一步确定EA诱导的SDH中NE释放是否来自LC去甲肾上腺素能神经元，研究者向DBH-Cre小鼠的SDH注射了AAV2/9-hsyn-NE2h，通过安装在腰椎脊髓中的微型荧光显微镜梯度指数（GRIN）透镜系统监测来自LC去甲肾上腺素能神经元的NE释放（图4D）。同时，将携带ChR2或NpHR的Cre依赖性AAV2/9病毒注入DBH-Cre小鼠的LC，以操纵LC去甲肾上腺素能神经元（图4D）。如图4E、F所示，EA刺激在PI损伤小鼠的SDH中诱发了显著的NE释放，表现为荧光的逐渐增加，而假EA刺激则未观察到此现象（图4E、F；视频S1和S2）。这种EA诱导的NE释放与光激活LC去甲肾上腺素能神经元诱导的释放相当（图4G；视频S3）。更重要的是，光抑制LC去甲肾上腺素能神经元消除了EA诱导的NE释放，甚至进一步将其抑制至SDH的基础水平以下（图4H；视频S4）。综上所述，这些结果表明，EA可能通过激活LC去甲肾上腺素能神经元在SDH释放NE来发挥抗痛觉作用。

2.5.EA治疗可消除PI损伤后脊髓痛觉反应的异常增效

SDH被普遍认为是将外周传入的痛觉信号传递至中枢神经系统的第一个传导门。SDH中的痛觉传入信号常受到来自上行脑干区域的下行调节，包括LC去甲肾上腺素能投射，这一过程对痛觉处理至关重要。在了解电刺激（EA）可增加LC肾上腺素能投射的去甲肾上腺素释放后，研究者进一步探讨了EA通过LC肾上腺素能神经元的上下投射调节脊髓痛觉输入的机制。为此，研究者采用了在体实时脊髓钙离子光度法记录和微镜GRIN透镜脊髓钙离子记录，分别在神经元群和单个神经元水平进行（示意图见图5A）。通过向腰椎SDH注射AAV2/9-CaMKII-GCaMP6s载体，监测脊髓兴奋性神经元的活动，并测量在控制小鼠和接受EA或假EA治疗的PI损伤小鼠中，对皮肤感受野施加机械和热刺激时GCaMP6s荧光的变化（图5B–J；视频S5–S8）。将光度法测得的脊髓兴奋性神经元钙离子信号与视频记录的刺激应用同步显示，PI损伤后，机械夹捏和辐射热刺激作用于皮肤感受野时，钙离子瞬态的峰值幅度和曲线面积（AUC）均出现显著增强（图5C–J），表明PI损伤对脊髓兴奋性神经元具有促进作用。有趣的是，PI损伤诱发的增强Ca²⁺反应在峰值幅度和曲线面积方面均被电针治疗显著抑制（图5C–J）。这些结果表明，电针对术后疼痛状态下脊髓兴奋性神经元异常功能可塑性具有抑制作用。

这一假设进一步得到了SDH中单个神经元水平的在体实时微镜GRIN透镜钙离子成像的验证（图5K）。在微型显微镜GRIN透镜下观察单个脊髓兴奋性神经元时发现，在控制状态下，多个表达GCaMP6s的脊髓兴奋性神经元对皮肤感受野的夹捏刺激产生明显的钙离子瞬变（图5L–O；视频S9–S11）。PI损伤后，这些刺激诱发的Ca2+反应在峰值幅度和曲线面积（AUC）上均显著增强（图5L–O）。电刺激（EA）治疗可显著逆转PI损伤相关的功能增强（图5L–O）。总体而言，这些结果提供了有力证据，表明电针治疗能够通过LC自上而下的去甲肾上腺素能投射在术后疼痛状态下缓解脊髓敏感化。

2.6.EA刺激可恢复PI损伤后SDH中异常的α_2A-肾上腺素受体-钙调蛋白激酶II（CaMKII）信号传导通路。

那么，EA诱导的镇痛作用通过激活LC去甲肾上腺素能脊髓投射的分子机制是什么？LC释放的去甲肾上腺素通过与相应的去甲肾上腺素能受体相互作用，在多种脑功能中发挥调节作用，包括痛觉、情绪和认知。其中，α_2A-肾上腺素受体在SDH中高度表达，并与NE的抗痛觉作用相关。因此，研究探讨了EA是否通过调节脊髓α_2A-肾上腺素受体来保护术后疼痛。为此，研究者采用多种方法探讨PI损伤及EA治疗后脊髓去甲肾上腺素能受体及其下游信号传导通路的变化（示意图见图6A）。如图6B所示，蛋白免疫印迹分析显示，与对照组相比，PI损伤后SDH中α_2A-肾上腺素受体的表达显著下调（图6B）。与假EA治疗相比，EA刺激显著逆转了PI诱导的SDH中α_2A-肾上腺素受体的下调（图6C），表明脊髓α_2A-肾上腺素受体可能参与EA诱导的抗痛觉作用。这一结论进一步得到了免疫荧光染色的支持。研究者观察到，对照组小鼠SDH中α_2A肾上腺素受体的免疫反应性较强，而PI损伤后显著降低（图6D、E）。PI诱导的SDH中α_2A肾上腺素受体免疫反应性降低，可被EA刺激完全恢复（图6D、E）。为了进一步确认脊髓α_2A-肾上腺素受体在电刺激诱导的抗痛觉作用中的作用，研究者同时观察了其他亚型刺激性肾上腺素受体（α_1A-肾上腺素受体、α_1B-肾上腺素受体和β₂-肾上腺素受体）的变化，这些受体被认为在SDH中具有促痛觉作用。相反，PI处理后SDH中α_1A-肾上腺素受体、α_1B-肾上腺素受体或β₂-肾上腺素受体的表达并未发生改变（图S4A–C）。电刺激（EA）的施加也不会引起这些受体的变化（图S4A–C）。这表明，在肾上腺素能受体亚型中，PI损伤可能优先导致SDH中α_2A-肾上腺素受体的下调，而EA治疗后该受体表达可有效恢复正常，从而产生抗痛觉作用。

2.7.通过盐酸优降宁阻断脊髓α_2A肾上腺素受体，显著逆转电刺激诱导的磷酸化钙调蛋白激酶II（p-CaMKII）下调、脊髓神经元活动抑制，以及抗痛觉作用。

为了确认上述自上而下的信号传导通路是术后疼痛中电刺激诱导的镇痛作用的基础，研究人员将药理学干预与在体实时脊髓微型显微镜GRIN透镜钙成像和行为调查相结合（图7A）。如上所述，电刺激显著消除了PI诱导的SDH中p-CaMKII的增加（图7B）。该EA效应被α_2A-肾上腺素受体拮抗剂盐酸优降宁的鞘内给药逆转（图7B）。CaMKII已被证实是脊髓神经元兴奋性、突触可塑性和疼痛敏感化的关键决定因素。研究进一步测试了α_2A-肾上腺素受体拮抗剂是否能影响电刺激在术后疼痛状态下对脊髓神经元活动增强的作用，采用微型显微镜GRIN透镜进行单神经元水平的脊髓钙离子记录（图7C、D）。单个脊髓兴奋性神经元的光度钙信号显示，局部脊髓给药的盐酸盐苄胺显著缓解了EA对机械夹捏诱发的钙响应的抑制作用，无论是在峰值幅度还是在PI损伤后的曲线面积（AUC）（图7E、F）。这导致了行为表现，即鞘内给药的盐酸盐排除了EA诱导的对PI损伤相关机械性痛觉过敏和热痛觉过敏的抑制作用（图7G–J）。综上所述，这些结果表明，术后疼痛中EA诱发的抗痛觉作用依赖于LC去甲肾上腺素-脊髓α_2A肾上腺素受体-CaMKII信号传导通路的激活。

中西合璧述评

该研究通过创新性地整合光遗传学、光纤钙成像和微型显微镜等技术，首次系统揭示了电针（EA）刺激ST36穴位缓解术后疼痛的神经机制：足底切口（PI）导致蓝斑核（LC）去甲肾上腺素能神经元活性降低→脊髓背角（SDH）NE释放减少→痛觉敏化；而EA通过激活LC神经，促进SDH的NE释放，激活脊髓α₂A受体并抑制CaMKII磷酸化，最终抑制兴奋性神经元超兴奋。

实验设计严谨，结合行为学（机械/热痛阈、步态分析）、分子生物学（Western blot、免疫荧光）及实时动态监测（GRABNE传感器、光纤记录）多维度验证，尤其通过光遗传操控明确LC的核心作用——抑制LC神经元完全阻断EA镇痛，激活LC则模拟EA效果。

学术价值突出体现在三方面：

1.挑战传统认知：发现术后疼痛中LC神经元活性降低而非增强，颠覆了LC在疼痛中仅被激活的固有观点；

2.靶点特异性：阐明ST36（有效）与BL60（无效）的差异机制，为临床穴位选择提供依据；

3.转化意义：提出“α₂A受体-CaMKII”作为非阿片类镇痛新靶点，且通过鞘内注射拮抗剂验证通路必要性。

未来可进一步探究EA刺激ST36激活LC的具体神经环路，并开展临床研究验证人LC-NE系统的类似调控机制。

原始文献

Chu WG, Zhang R, Li HT, Li YC, Ding H, Li ZZ, Han WJ, Wang F, Zheng XX, Mao HH, Yuan H, Wu SX, Xie RG, Luo C. Locus Coeruleus Noradrenergic-Spinal Projections Contribute to Electroacupuncture-Mediated Antinociception in Postoperative Pain in Mice. Adv Sci (Weinh). 2025 May 19:e01182. doi: 10.1002/advs.202501182. Epub ahead of print. PMID: 40387368.

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