酸敏感離子通道與炎性痛中樞敏化機制的研究

楊宇 何睿 張宇寧 張凌寒 田甜 董航

酸敏感離子通道與炎性痛中樞敏化機制的研究

楊宇 何睿 張宇寧 張凌寒 田甜 董航

目的研究探討酸敏感離子通道與炎性痛中樞敏化機制。方法對急性分離的脊髓背角神經元, 經電生理研究初步判定酸敏感離子通道在炎性痛中的作用及作用機制, 進行行為學實驗、福爾馬林實驗等一系列實驗, 進一步確定酸敏感離子通道及炎性痛中樞敏化機制。結果鈣離子通透性的ASICIa同聚體通道是脊髓背角主要存在的酸敏感離子通道；脊髓背角神經元中ASICIa的表達數目會在外周炎的條件下增多, 使得脊髓背角神經元興奮性及可塑性增強, 且ASICIa通道參與炎性痛覺敏化的過程中。結論酸敏感離子通道與炎性痛中樞敏化機制是一種生物體內痛覺引發并維持的一種機制, ASICIa通道可以作為止痛類藥物的靶點。

酸敏感離子通道；炎性痛中樞敏化機制

中樞神經系統疾病包括癲癇、老年癡呆等, 是一種對人類健康造成嚴重威脅的疾病。酸敏感離子通道(ASICs)是一種陽離子通道, 含有包括ASICIa、ASICI2a等在內的6種編碼基因亞蛋白［1］。病理痛的導致因素包括組織損傷和外周炎癥兩種, 脊髓是損傷信息傳遞及控制的第一站。因此, 為了研究酸敏感離子通道與炎性痛中樞敏化機制, 作者選擇脊髓背角神經元中酸性離子通道作為本次研究的對象, 報告如下。

1 材料與方法

1. 1材料 由沈陽醫學院實驗動物中心提供健康Wistar雄性大鼠大鼠若干只, 體重(250±20)g, 用于急性分離的脊髓背角神經元、用于行為學、福爾馬林實驗等實驗。

1. 2方法

1. 2. 1脊髓背角神經元中酸敏感離子通道的特性 經電生理方法, 發現記性分離的脊髓背角神經元存在一種特異的ASICIa同聚體通道抑制劑對酸溶液引發的內向電流具有顯著地抑制作用。通過RNA干擾, 使得脊髓背角神經元中ASICIa的表達受到抑制, 再進行電生理實驗, 結果顯示由酸性溶液所引發的內向電流出現明顯降低, 這說明ASICIa同聚體通道是脊髓背神經元中重要的質子感受器。為了進一步證明, 作者做了鈣離子成像實驗, 結果在脊髓背神經元中ASICIa同聚體通道卻是介導了由酸性溶液所引發的的Ca2+內流。

1. 2. 2脊髓背角酸敏感離子通道及炎性痛覺超敏 為了進一步研究在炎性痛中ASICIa通道的作用及其作用機制, 通過行為學實驗, 應用完全弗氏佐劑(CFA)致炎模型, 大鼠腳底CAF致炎癥能導致明顯的持續1周以上的機械及熱超敏化,效果相同于鞘內注射非特性的ASICs抑制劑, 通過鞘內注射PcTX1可以將這種持續的超敏化消弱［2］。然后, 使用一條特異性的反義寡核苷酸, 這種核苷酸可以特異性抑制AISICa蛋白的表達, 這表明當脊髓背角ASICIa蛋白表達受到抑制后,明顯削弱外周炎引起的機械及熱超敏化, 并發現大鼠注射PcTX1對其體內傷害信號的傳遞并無影響。

1. 2. 3脊髓背角酸敏感離子通道對脊髓背角神經元興奮性及可塑性的影響 經免疫組織化學實驗探討脊髓背角神經元ASICIa通道參與傷害性信號傳遞的方式, 脊髓背角神經元在外周致炎后ASICIa蛋白表達數量上升明顯, 而在膠質細胞及背根神經細胞中樞端ASICIa蛋白表達數目較少［3］。進一步電生理實驗, 結果：大鼠腳底神經激動C纖維在受到電刺激可改變 脊髓背角廣動力域神經元的興奮度, 在外周炎的條件下以不同強度的壓、刷等機械方式刺激WDR神經元的外部感受野中心, 神經元反應性明顯增強, 證明產生了機械性痛敏。且脊髓急性注射PcTX1對大鼠脊背神經元機械刺激反應并無影響, 但是會對外周炎條件下大鼠的脊背神經元機械刺激造成影響［4］。

2 結果

根據本次的研究分析, 結果顯示鈣離子通透性的ASICIa同聚體通道是脊髓背角主要存在的酸敏感離子通道；脊髓背角神經元中ASICIa的表達數目會在外周炎的條件下增多, 進一步使得脊髓背角神經元興奮性及可塑性增強, 并且ASICIa通道在炎性痛覺敏化的過程中也有參與［5］。

3 討論

研究結果表明, 鈣離子通透性的ASICIa同聚體通道是脊髓背角主要存在的酸敏感離子通道；脊髓背角神經元中ASICIa的表達數目會在外周炎的條件下增多, 進一步使得脊髓背角神經元興奮性及可塑性增強, 并且ASICIa通道在炎性痛覺敏化的過程中也有參與。此結果詳細概括了酸敏感離子通道與炎性痛中樞敏化機制。

綜合上述分析, 經過脊髓背角神經元中酸敏感離子通道的特性研究、脊髓背角酸敏感離子通道及炎性痛覺超敏的研究、脊髓背角酸敏感離子通道對脊髓背角神經元興奮性及可塑性的影響三方面的探究可以說明酸性感離子通道與炎性痛中樞敏化機制是一種生物體內痛覺引發并維持的一種機制,且證明ASICIa通道可以作為止痛類藥物的靶點［6］。

［1］ 張亞軍, 楊承祥, 王漢兵, 等.脊髓背角神經元磷脂酰肌醇-3激酶p110β在大鼠關節炎性痛形成中的作用:與辣椒素受體及酸敏感離子通道1a的關系.中華麻醉學雜志, 2013, 33(2): 163-166.

［2］ 鄧立琴, 王建珍, 孟盡海.中樞敏化和外周敏化在瑞芬太尼誘發炎性痛大鼠痛覺過敏中的作用.中華麻醉學雜志, 2011, 31(5): 576-579.

［3］ Caldeira Mv, Melo CV, Pereira DB, et al. Brain-derived neurotrophic factor regulates the expression and synaptic delivery of alphaamino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid receptor subunits in hippocampal neurons.J Biol Chem, 2007(282):12619-12628.

［4］ 袁鳳來, 陳飛虎, 陸偉國, 等.酸敏感離子通道在非神經組織中的功能研究.中國藥理學通報, 2010, 26(2):147-150.

［5］ 段波, 伍龍軍, 于耀清, 等.酸敏感離子通道和炎性痛中樞敏化的機制研究.中國基礎科學, 2007, 9(6):30-31.

［6］ Colley BS, Biju KC, Visegrady A, et al. Neurotrophin B receptor kinase increases Kvsubfamily member 1.3(kv1.3)ion channel halflife and surface expression. Neuroscience, 2007(144)：531-546.

110034 沈陽醫學院生理學教研室(楊宇)；2012級臨床醫學系學生(何睿 張宇寧 張凌寒 田甜 董航)