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Nat Commun：曹君利/安述明团队报道同时调节疼痛和睡眠的新机制

JCI：安述明/曹君利/谢维合作揭示调控孤独症社交障碍和睡眠障碍的新靶点

首先，作者在CCI慢性痛小鼠中设置6小时睡眠剥夺（SD）和3小时恢复性睡眠（RS），直接检验了RS 的镇痛作用。结果显示，RS显著增加NREM睡眠及其δ功率，并提高机械痛阈和热痛阈；相反，单纯SD会进一步降低两项痛阈。且纳洛酮不能阻断RS的镇痛效应，说明恢复性睡眠确可缓解慢性痛，且这一作用并不依赖内源性阿片系统。

作者利用c-Fos依赖的Tet-On病毒标记策略，在恢复性睡眠期间特异标记ZI中被激活的神经元，并结合自由活动小鼠的光遗传标记与光电极记录，以锁定真正参与RS的睡眠相关细胞群。结果显示，标记特异性很高：95.3%的mCherry⁺神经元为c-Fos⁺，91.89% 的c-Fos⁺神经元被成功标记。这群神经元在NREM期放电最强，且在进入NREM前约10秒即开始升高，提示它们是ZI中一群偏好NREM、可能参与其启动和维持的“睡眠集群”。

接着，作者在恢复性睡眠期标记ZI睡眠集群，再对同一批神经元进行CCI前后及RS前后的纵向光电极记录，旨在观察慢性痛是否特异性改变其活动。结果显示，CCI 3周后，这些神经元在清醒、NREM和REM各状态下放电均明显下降，NREM-清醒调制也减弱；而一次RS即可显著恢复其活动。相比之下，对照标记神经元和未标记神经元均无明显变化，说明慢性痛会选择性压低ZI睡眠集群，而RS能把这群“被按下去”的睡眠-镇痛神经元重新激活。

作者进一步在CCI慢性痛模型建立后，分别用光遗传和化学遗传方法选择性激活ZI睡眠集群。结果显示，10Hz光刺激可显著促进清醒向NREM转换，增加NREM、减少觉醒，并将机械痛阈和热痛阈恢复至伤前水平；连续化学遗传激活2周后，镇痛效应在停药后仍可持续至少10天。而作者在CCI小鼠中用 eNpHR 光遗传手段短时沉默ZI睡眠集群，抑制后小鼠立即出现觉醒增加、NREM减少，同时机械痛阈和热痛阈进一步下降；而抑制对照神经元无明显影响。

为了判断传统镇痛药物疗效与ZI睡眠集群恢复的关系，作者在慢性痛合并失眠的CCI小鼠中，分别向ZI给入加巴喷丁、美洛昔康和右佐匹克隆，并同步记录睡眠集群放电、睡眠结构和痛阈。结果显示，只有兼具催眠和镇痛作用的加巴喷丁能显著恢复这群神经元在清醒期受抑的放电，并同时增加NREM、减少觉醒、提升机械和热痛阈；单纯镇痛或催眠药均无此效应。

在机制层面，作者先用激光显微切割结合RNA测序比较ZI睡眠集群与邻近未标记神经元的分子特征，寻找这群“睡眠-镇痛”细胞的关键分子标志；随后在Nts-Cre小鼠中进行光遗传激活/抑制，并结合shRNA敲低Nts，验证其功能。结果显示，Nts在睡眠集群中显著富集，约95%的mCherry⁺细胞共表达Nts。激活ZI Nts神经元可增加NREM，并将机械痛阈、热痛阈恢复至基线；抑制则产生相反效应。进一步，敲低Nts约80%后，这些促睡眠和镇痛效应明显减弱。

通过顺行示踪描记ZI睡眠集群的下游投射，并结合向LH与PO分别注射逆行病毒的双重追踪策略， 作者发现ZI睡眠集群为Vgat⁺ GABA能神经元，广泛投射至多个与睡眠或疼痛相关脑区，其中对PO和LH的投射最受关注。定量分析发现，80.99%的睡眠集群投射至PO，65.22%投射至LH，且47.14%同时投射两者。也就是说，这群神经元并非只有单一输出，而是通过分叉投射把“睡眠”和“镇痛”信号分别送往不同下游节点。

为了验证不同下游通路承担的具体功能，作者在Nts-Cre小鼠中表达ChR2，并分别光激活ZI Nts神经元在LH或PO的轴突末梢，同时结合局部注射NTSR1拮抗剂SR48692。结果显示，激活ZI→LH末梢可显著增加NREM、减少觉醒，但不改变机械和热痛阈；激活ZI→PO末梢则显著提高机械痛阈和热痛阈，却不影响睡眠结构。进一步，LH或PO中多数受ZI支配神经元均表达Ntsr1，且局部阻断NTSR1会分别削弱对应通路的促睡眠或镇痛效应。说明ZI睡眠集群通过两条分离输出通路，把“睡眠”和“止痛”功能精准拆分开来。

总体来看，本文系统解析了恢复性睡眠镇痛的神经机制。研究发现：ZI中一群NTS富集的睡眠激活神经元在NREM期preferentially active，慢性痛会抑制其活动，而恢复性睡眠和加巴喷丁可将其恢复；激活这群神经元可同时促进NREM与镇痛，抑制则相反；其对LH与PO的分离投射分别介导促睡眠和镇痛。该研究为“恢复性睡眠为何能缓解疼痛”提供了清晰的细胞与环路机制框架，也提示ZI-NTS系统可能成为慢性痛合并失眠的潜在治疗靶点。