关键词:
神经病理性疼痛
DRG
mRNA测序
CB1受体
CB2受体
ATF3
NPY
摘要:
研究背景和目的:神经病理性疼痛(Neuropathic pain,NP)是由躯体感觉神经系统的损伤或疾病直接导致的疼痛,其临床表现为自发性疼痛、痛觉过敏、痛觉超敏和感觉异常等。内源性大麻素在痛觉调节中发挥重要作用,其镇痛作用的发挥主要是通过大麻素受体实现的。大麻素1型受体(Type 1 cannabinoid receptors,CB1受体)是一种Gi/o蛋白偶联受体,主要位于神经元的突触前膜,参与内源性大麻素介导的镇痛作用。CB1受体激动剂能否缓解周围神经损伤引起的神经病理性疼痛目前仍有争议,同时其产生的中枢神经系统副作用也限制了它的临床应用。因此将CB1受体作为神经病理性疼痛的镇痛靶点并不理想。本研究旨在寻找背根神经节(Dorsal root ganglion,DRG)中CB1受体调控的下游致痛基因,探究CB1受体及相关分子在神经病理性疼痛中的作用机制,为神经病理性疼痛的临床治疗提供潜在靶点和理论证据。方法:(1)建立神经病理性疼痛动物模型——坐骨神经慢性缩窄性损伤模型(Chronic constriction injury,CCI),并进行痛行为学检测。对CCI模型大鼠L4L6 DRG进行RNA测序(RNA sequencing,RNA-seq),采用q PCR和免疫荧光技术(Immunofluorescence,IF)验证差异基因(Differentially expressed genes,DEGs)。(2)腹腔注射CB1受体激动剂或拮抗剂,观察激活或拮抗CB1受体对正常小鼠及CCI模型小鼠痛行为学的影响。利用Advillin-Cre ERT2小鼠和CB1fl/fl小鼠杂交产生CB1 advillin-Cre ERT2小鼠(即初级感觉神经元中CB1受体特异性敲除小鼠,以下简称CB1 c KO小鼠)。检测CB1受体敲除前后及CCI造模后CB1 c KO小鼠的痛行为学变化。对TM诱导14天、28天以及CCI造模后的CB1 c KO小鼠的DRG组织进行m RNA测序,采用q PCR和IF对CB1受体相关分子如大麻素2型受体(Type 2 cannabinoid receptors,CB2受体)、激活转录因子3(Activating transcription factor 3,ATF3)和神经肽Y(Neuropeptide Y,NPY)等进行验证。(3)应用CB2受体拮抗剂AM630、NPY sh RNA和ATF3 sh RNA分别对DRG上CB2受体、NPY、ATF3进行干预,检测其对痛行为学的影响。采用q PCR和IF技术检测DRG中CB2受体、GFAP、S100a8、S100a9、Csf1r、NPY和ATF3 m RNA及蛋白水平的变化。结果:(1)CCI造模可诱导SD大鼠和C57/BL6小鼠产生长期持续的神经病理性疼痛。RNA测序、q PCR及IF证实DRG中CB1受体在CCI造模后显著下调。(2)拮抗CB1受体可诱发正常小鼠的生理性痛觉过敏,并进一步加重CCI诱导的神经病理性疼痛,而激活CB1受体不能改善神经病理性疼痛。同时,DRG初级感觉神经元中CB1受体敲除会诱发生理性痛觉过敏并加重神经病理性疼痛。结合大、小鼠的测序结果,最终筛选出3个与CB1受体相关的分子靶点:CB2受体、NPY和ATF3。(3)DRG中的CB2受体在野生小鼠和CB1 c KO小鼠CCI造模后显著升高。拮抗CB2受体显著缓解CB1 c KO小鼠CCI造模前后的机械痛觉超敏和热痛过敏,并抑制CCI造模引起的DRG中GFAP、Csf1r、S100a8和S100a9 m RNA的上调。拮抗CB2受体也可以改善野生CCI模型小鼠的神经病理性疼痛,但激活CB2受体无镇痛作用。(4)NPY和ATF3的表达在CB1 c KO以及CCI造模后均显著升高。CCI造模后,ATF3在DRG神经元的细胞核中显著增多,并与NPY存在共定位。沉默ATF3和NPY均能挽救CB1 c KO以及野生型小鼠CCI造模导致的机械痛觉超敏。细胞实验及在体实验均显示NPY受到ATF3的正向调控。结论:(1)初级感觉神经元中CB1受体参与生理条件下基础痛阈的维持,并在神经病理性疼痛中发挥镇痛作用。(2)CB2受体、ATF3和NPY是CB1受体调控的致痛靶点。(3)在神经病理痛的维持期,CB2受体的激活促进疼痛的发展,拮抗CB2受体可缓解疼痛。(4)初级感觉神经元中CB1受体通过靶向抑制ATF3/NPY通路发挥镇痛作用。