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研究目的神经病理性疼痛是一种由躯体感觉神经系统损伤或疾病引起的慢性疼痛,常常伴发焦虑、抑郁及睡眠障碍等负性情绪,因为大脑相关核团的处理功能紊乱也是神经病理性疼痛的原因之一。神经病理性疼痛脑机制的识别很大一部分得益于脑磁共振扫描技术和分析技术的发展。Freesurfer磁共振分析是通过对T1加权脑磁共振图像进行局部处理,可以评估灰质厚度和表面积来反映脑核团的形态学特征,带状疱疹后遗神经痛是临床上疼痛门诊最常见的神经病理性疼痛类型,一线用药阿米替林治疗效果存在明显的个体差异,因此运用Freesurfer方法分析带状疱疹后遗神经痛患者的脑核团皮层厚度可能有助于阿米替林疗效的评估。轴突定向、弥散和密度成像（NODDI）是一种可以观察脑核团灰质微结构特性的弥散磁共振扫描方法,单侧坐骨神经慢性压迫损伤（CCI）是研究和应用最为广泛的神经病理性疼痛的动物模型。运用NODDI扫描观察CCI小鼠造模后的脑核团是否出现树突重塑等灰质微结构改变并进行机制探索可能为神经病理性疼痛提供新的治疗靶点。树突重塑这种灰质微结构改变是脑核团内神经元自身代谢状态和神经元微环境共同作用的结果,神经元线粒体生物发生状态的改变可以影响树突重塑。小胶质细胞极化是神经元微环境的重要调节者,其激活后分为促炎型小胶质细胞（M1极化状态）和抗炎型小胶质细胞（M2极化状态）,M1极化小胶质细胞产生TNF-α等细胞因子可引起树突萎缩重塑,而M2极化小胶质细胞产生的IGF-1等生长因子可以缓解树突萎缩重塑。SIRT5属于对细胞能量代谢状态和功能状态都具有调节作用的sirtuin蛋白家族,本研究旨在确定在神经病理性疼痛中SIRT5能否通过调控神经元线粒体生物发生和小胶质细胞的极化状态转变进而影响相关核团的树突重塑。研究方法回顾性分析带状疱疹后遗神经痛患者接受阿米替林8周治疗前后的疼痛视觉模拟评分（VAS评分）和汉密尔顿抑郁量表评分量表（HAMD评分）,运用Free Surfer方法分析患者治疗前和匹配的健康志愿者脑磁共振数据来评估两组间脑区皮层厚度的差异,并分析差异脑区的皮层厚度数据与阿米替林治疗疗效的相关性。雄性C57/BL6J小鼠CCI造模后分别利用Von Frey纤维和辐射热仪检测机械性触诱发痛和热痛觉过敏阈值变化,利用开场实验和高架十字迷宫评估焦虑样行为,利用强迫游泳实验和悬尾实验评估抑郁样行为,在成功构建伴发焦虑-抑郁行为的神经病理性疼痛小鼠模型后,运用NODDI扫描对CCI组和sham组小鼠活体脑磁共振进行分析比较。分别运用Golgi-Cox染色和免疫组化检测脑核团的树突重塑状态和小胶质细胞激活状态。运用RNA基因芯片筛选差异基因和相关的信号通路,Western Blot Analysis、RT-q PCR和免疫荧光检测相关脑区SIRT5、线粒体生物发生和小胶质细胞极化相关分子表达。通过SIRT5基因敲除小鼠、神经元细胞系过表达、原代神经元细胞和小胶质细胞培养和干扰,结合细胞实验和在体实验,进一步探索在神经病理性疼痛中SIRT5在相关核团的树突重塑中的调控机制。研究结果1)带状疱疹后遗神经痛患者的左侧前扣带回、左侧后扣带回、右前额叶背外侧皮层厚度变薄。其中左侧前扣带回（ACC）皮层厚度与VAS减分率呈正相关,而各皮层厚度与HAMD评分减分率无相关性。说明带状疱疹后遗神经痛患者治疗前的前扣带回皮层的厚度与阿米替林治疗疗效有关。2)CCI组小鼠的疼痛行为与ACC的NDI指数减少和ODI指数增加有关,进一步通过高尔基染色和免疫组化发现CCI组小鼠ACC神经元树突萎缩重塑和激活的小胶质细胞增多,3)为了探寻NP造成ACC树突重塑的机制,运用基因芯片对CCI组和sham组小鼠造模后21天的ACC区进行差异基因筛选和表达谱富集分析,分别发现SIRT5的差异表达和线粒体生物发生通路的改变,进一步通过CCI造模后各时间点观察证实SIRT5的m RNA和蛋白表达水平在ACC区逐渐增加,并且在神经元和小胶质细胞中均有表达,而且线粒体生物发生相关分子标志物的表达出现逐渐减少。在神经元方面SIRT5的过表达也可以造成SH-SY5Y细胞的线粒体生物发生的减少。运用Sirt5-/-小鼠证实SIRT5的敲除可以缓解NP对ACC区神经元造成的线粒体生物发生障碍和树突不良重塑,并且对线粒体生物发生的调控因子PGC-1α的表达产生影响。进一步运用原代神经元形态学观察和PGC-1α的干扰证实SIRT5通过PGC-1α影响神经元的线粒体生物发生和树突重塑。4)SIRT5的蛋白和m RNA表达水平在M1极化刺激的小胶质细胞中表达增加,而在M2极化刺激的小胶质细胞中未见明显表达增加,进一步研究发现SIRT5敲除能明显促进M1刺激下的原代小胶质细胞向M2极化的转换。STAT6是小胶质细胞M1/M2极化状态转变的主要调控因子,SIRT5敲除不影响原代小胶质细胞STAT6蛋白水平表达,但是增加了小胶质细胞内磷酸化STAT6的表达,免疫共沉淀也证实在CCI造模后的ACC组织中存在SIRT5和STAT6的结合。进一步运用STAT6磷酸化抑制剂AS1517499证实SIRT5敲除是通过STAT6介导小胶质细胞由M1向M2极化的转换,而行为学方面SIRT5敲除确实可以缓解CCI造模小鼠的疼痛行为学。研究结论1)带状疱疹后遗神经痛患者的Freesurfer磁共振分析显示ACC皮层厚度变薄与阿米替林的疗效有关;2)CCI模型小鼠的NODDI磁共振扫描发现ACC的树突萎缩重塑与疼痛行为有关;3)SIRT5在神经病理性疼痛中通过影响神经元线粒体生物发生介导ACC的树突重塑;4)SIRT5的敲除通过促进ACC区小胶质细胞的M2极化缓解神经病理性疼痛。