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撰文︱课题组

责编︱王思珍

吗啡等阿片类药物作为临床镇痛的重要手段，在缓解患者疼痛中发挥关键作用。然而，阿片类药物诱导的便秘（OIC）却成为其最常见且顽固的副作用之一，严重影响患者生活质量。尽管目前已有外周μ-阿片受体拮抗剂（PAMORAs）等治疗药物，但仍有约50%患者疗效不佳，这一现象提示中枢神经系统可能参与调控OIC发病。

近日，中国科学技术大学生命科学与医学部张智/曹鹏团队，联合中国科学技术大学第一附属医院麻醉科柴小青/王胜团队，在吗啡致便秘的神经机制研究中取得重要进展，成果以“A brain-to-small intestine circuit mediates morphine-inducedconstipation in male mice”为题发表于Nature Communications，发现一条从中枢到小肠的关键神经环路介导OIC，为治疗吗啡引起的便秘提供了理论依据和干预靶点。（拓展阅读：张智/曹鹏课题组相关研究进展，详见“逻辑神经科学”报道（点击阅读）：Nat Commun︱疼痛男女有别！中国科学技术大学张智/李娟/曹鹏团队揭示小鼠性别依赖性条件痛敏的神经回路机制；Aging Cell︱唐传喜/张秦晓凌团队合作揭示前额叶皮质的LPC介导小胶质吞噬多巴胺能突触诱导帕金森病执行功能损伤；Sci Adv︱中国科学技术大学晋艳/张智团队等合作揭示非依赖状态下酒精戒断引起的痛觉过敏的神经回路；Nat Commun︱中国科学技术大学张艳/刘新峰/张智团队揭示慢性疼痛–快感缺失共病的神经机制；Science︱张智/陶文娟/刘元渊团队合作揭示声音调控疼痛的神经机制）

1. 吗啡通过影响肠道运动诱导小鼠便秘

研究团队首先聚焦吗啡对肠道运动的影响。通过给小鼠腹腔注射不同剂量吗啡，发现吗啡可剂量依赖性降低小鼠排便量，并伴随粪便含水量降低。小肠转运速率是反映肠道运动功能的核心指标。利用活性炭灌胃实验，进一步发现吗啡剂量依赖性降低小肠转运速率；在体实时电生理记录显示，吗啡处理后小鼠小肠和结肠蠕动频率均显著降低。这些结果表明吗啡可通过抑制小肠和结肠运动功能诱导便秘。

图1 吗啡会导致小鼠便秘。图1 吗啡会导致小鼠便秘。

2.激活DMV^Ach神经元可逆转吗啡诱导的小肠运动抑制

迷走神经是脑–肠通信的关键通路，而迷走神经背核（DMV）是迷走神经节前神经元的主要发源地。为明确DMV与小肠的神经连接，利用病毒示踪手段向小肠注射逆行AAV2/Retro-hSyn-Cre病毒，同时向DMV注射Cre依赖的AAV-DIO-mCherry病毒，结果显示DMV区域mCherry阳性神经元中约78%为ChAT阳性，证实DMV胆碱能神经元（DMV^Ach）可直接投射至小肠。

为探究DMV^Ach神经元对小肠运动的调控作用，在ChAT-Cre小鼠DMV注射AAV-DIO-ChR2-mCherry病毒，并在小肠壁植入无线光遗传装置。在吗啡处理的小鼠中，光刺激可显著恢复小肠蠕动频率，降低蠕动幅度。这一结果表明，DMV^Ach神经元直接支配小肠，激活该神经元可缓解吗啡对小肠运动的抑制作用，提示DMV^Ach神经元是吗啡致便秘的重要调控节点。

图2 DMV^Ach神经元直接投射到小肠。

3. 吗啡通过PVN^Glu神经元MOR抑制DMV^Ach→小肠神经通路

既然DMV^Ach神经元是小肠运动的关键调控者，那么吗啡如何影响DMV^Ach神经元活性？利用在体钙成像技术，实时监测自由活动小鼠中投射小肠的DMV^Ach神经元钙信号，发现吗啡处理后该神经元的钙瞬变频率显著降低，提示吗啡抑制DMV^Ach神经元活性。

为寻找上游调控脑区，利用逆行单突触狂犬病毒示踪，从小肠追踪至DMV的上游脑区，发现下丘脑室旁核（PVN）是DMV的主要输入脑区，且约92%的示踪阳性神经元为谷氨酸能神经元（PVN^Glu）。进一步发现，PVN^Glu神经元表达μ-阿片受体（MOR），吗啡可通过激活MOR抑制PVN^Glu神经元活性。特异性敲低PVN^Glu神经元的MOR后，可显著缓解吗啡诱导的便秘症状。这些结果表明，吗啡通过激活PVN^Glu神经元的MOR，抑制PVN^Glu→DMV^Ach通路活性，最终导致小肠运动功能障碍。

图3 吗啡通过PVN^Glu神经元MOR抑制DMV^Ach→小肠神经通路

4. 激活PVN^Glu→DMV^Ach→小肠环路可逆转吗啡诱导的便秘

利用化学遗传学调控，在VgluT2-Cre转基因小鼠的PVN注射化学遗传学激活病毒AAV-DIO-hM3Dq-mCherry病毒，吗啡处理后在DMV通过导管注射CNO，激活PVN^Glu→DMV神经通路，小鼠排便量、粪便含水量及小肠转运速率均得到显著改善。结合此前发现的外周MOR参与机制，药理学实验进一步证实，同时阻断PVN^Glu神经元的MOR和外周MOR（如使用纳洛昔醇），可产生协同的便秘缓解效果，为临床治疗提供了“中枢+外周”联合干预的新思路。

图4 激活DMV投射PVN^Glu神经元可逆转吗啡诱导的便秘。

图5 研究总结图：吗啡诱导便秘的神经机制总结图

该论文插图由格索普生物制图团队创作

中国科学技术大学第一附属医院麻醉科副主任医师马骏、安徽医科大学基础医学院博士后彭晓琪、中国科学技术大学生命科学与医学部博士后张明君为论文共同第一作者。中国科学技术大学/安徽医科大学张智教授、中国科学技术大学第一附属医院麻醉科主任医师柴小青/王胜、中国科学技术大学生命科学与医学部特任教授曹鹏为论文的共同通讯作者。本研究得到科技部、国家自然科学基金、安徽省中医药攻关专项、科大新医学等项目的资助。