酸敏感离子通道与炎性痛中枢敏化机制的研究

杨宇 何睿 张宇宁 张凌寒 田甜 董航

酸敏感离子通道与炎性痛中枢敏化机制的研究

杨宇 何睿 张宇宁 张凌寒 田甜 董航

目的研究探讨酸敏感离子通道与炎性痛中枢敏化机制。方法对急性分离的脊髓背角神经元, 经电生理研究初步判定酸敏感离子通道在炎性痛中的作用及作用机制, 进行行为学实验、福尔马林实验等一系列实验, 进一步确定酸敏感离子通道及炎性痛中枢敏化机制。结果钙离子通透性的ASICIa同聚体通道是脊髓背角主要存在的酸敏感离子通道；脊髓背角神经元中ASICIa的表达数目会在外周炎的条件下增多, 使得脊髓背角神经元兴奋性及可塑性增强, 且ASICIa通道参与炎性痛觉敏化的过程中。结论酸敏感离子通道与炎性痛中枢敏化机制是一种生物体内痛觉引发并维持的一种机制, ASICIa通道可以作为止痛类药物的靶点。

酸敏感离子通道；炎性痛中枢敏化机制

中枢神经系统疾病包括癫痫、老年痴呆等, 是一种对人类健康造成严重威胁的疾病。酸敏感离子通道(ASICs)是一种阳离子通道, 含有包括ASICIa、ASICI2a等在内的6种编码基因亚蛋白［1］。病理痛的导致因素包括组织损伤和外周炎症两种, 脊髓是损伤信息传递及控制的第一站。因此, 为了研究酸敏感离子通道与炎性痛中枢敏化机制, 作者选择脊髓背角神经元中酸性离子通道作为本次研究的对象, 报告如下。

1 材料与方法

1. 1材料 由沈阳医学院实验动物中心提供健康Wistar雄性大鼠大鼠若干只, 体重(250±20)g, 用于急性分离的脊髓背角神经元、用于行为学、福尔马林实验等实验。

1. 2方法

1. 2. 1脊髓背角神经元中酸敏感离子通道的特性 经电生理方法, 发现记性分离的脊髓背角神经元存在一种特异的ASICIa同聚体通道抑制剂对酸溶液引发的内向电流具有显著地抑制作用。通过RNA干扰, 使得脊髓背角神经元中ASICIa的表达受到抑制, 再进行电生理实验, 结果显示由酸性溶液所引发的内向电流出现明显降低, 这说明ASICIa同聚体通道是脊髓背神经元中重要的质子感受器。为了进一步证明, 作者做了钙离子成像实验, 结果在脊髓背神经元中ASICIa同聚体通道却是介导了由酸性溶液所引发的的Ca2+内流。

1. 2. 2脊髓背角酸敏感离子通道及炎性痛觉超敏 为了进一步研究在炎性痛中ASICIa通道的作用及其作用机制, 通过行为学实验, 应用完全弗氏佐剂(CFA)致炎模型, 大鼠脚底CAF致炎症能导致明显的持续1周以上的机械及热超敏化,效果相同于鞘内注射非特性的ASICs抑制剂, 通过鞘内注射PcTX1可以将这种持续的超敏化消弱［2］。然后, 使用一条特异性的反义寡核苷酸, 这种核苷酸可以特异性抑制AISICa蛋白的表达, 这表明当脊髓背角ASICIa蛋白表达受到抑制后,明显削弱外周炎引起的机械及热超敏化, 并发现大鼠注射PcTX1对其体内伤害信号的传递并无影响。

1. 2. 3脊髓背角酸敏感离子通道对脊髓背角神经元兴奋性及可塑性的影响 经免疫组织化学实验探讨脊髓背角神经元ASICIa通道参与伤害性信号传递的方式, 脊髓背角神经元在外周致炎后ASICIa蛋白表达数量上升明显, 而在胶质细胞及背根神经细胞中枢端ASICIa蛋白表达数目较少［3］。进一步电生理实验, 结果：大鼠脚底神经激动C纤维在受到电刺激可改变 脊髓背角广动力域神经元的兴奋度, 在外周炎的条件下以不同强度的压、刷等机械方式刺激WDR神经元的外部感受野中心, 神经元反应性明显增强, 证明产生了机械性痛敏。且脊髓急性注射PcTX1对大鼠脊背神经元机械刺激反应并无影响, 但是会对外周炎条件下大鼠的脊背神经元机械刺激造成影响［4］。

2 结果

根据本次的研究分析, 结果显示钙离子通透性的ASICIa同聚体通道是脊髓背角主要存在的酸敏感离子通道；脊髓背角神经元中ASICIa的表达数目会在外周炎的条件下增多, 进一步使得脊髓背角神经元兴奋性及可塑性增强, 并且ASICIa通道在炎性痛觉敏化的过程中也有参与［5］。

3 讨论

研究结果表明, 钙离子通透性的ASICIa同聚体通道是脊髓背角主要存在的酸敏感离子通道；脊髓背角神经元中ASICIa的表达数目会在外周炎的条件下增多, 进一步使得脊髓背角神经元兴奋性及可塑性增强, 并且ASICIa通道在炎性痛觉敏化的过程中也有参与。此结果详细概括了酸敏感离子通道与炎性痛中枢敏化机制。

综合上述分析, 经过脊髓背角神经元中酸敏感离子通道的特性研究、脊髓背角酸敏感离子通道及炎性痛觉超敏的研究、脊髓背角酸敏感离子通道对脊髓背角神经元兴奋性及可塑性的影响三方面的探究可以说明酸性感离子通道与炎性痛中枢敏化机制是一种生物体内痛觉引发并维持的一种机制,且证明ASICIa通道可以作为止痛类药物的靶点［6］。

［1］ 张亚军, 杨承祥, 王汉兵, 等.脊髓背角神经元磷脂酰肌醇-3激酶p110β在大鼠关节炎性痛形成中的作用:与辣椒素受体及酸敏感离子通道1a的关系.中华麻醉学杂志, 2013, 33(2): 163-166.

［2］ 邓立琴, 王建珍, 孟尽海.中枢敏化和外周敏化在瑞芬太尼诱发炎性痛大鼠痛觉过敏中的作用.中华麻醉学杂志, 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］ 袁凤来, 陈飞虎, 陆伟国, 等.酸敏感离子通道在非神经组织中的功能研究.中国药理学通报, 2010, 26(2):147-150.

［5］ 段波, 伍龙军, 于耀清, 等.酸敏感离子通道和炎性痛中枢敏化的机制研究.中国基础科学, 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 沈阳医学院生理学教研室(杨宇)；2012级临床医学系学生(何睿 张宇宁 张凌寒 田甜 董航)