脊髓谷氨酸转运体GLAST在骨癌痛中的作用(精)

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P2Y12受体抑制剂对骨癌痛大鼠脊髓p38MAPK信号通路及炎性因子的影响

P2Y12受体抑制剂对骨癌痛大鼠脊髓p38MAPK信号通路及炎性因子的影响

正文第一部分附图●●图1各组大鼠术后第9天鞘内给药后机械痛阈值变化(2-±s)50O∥芦≯≯≯≯≯≯≯’Time注:与N组、S组比较,料尸<0.01:与DA组或A组比较,#尸<0.05,##P<0.01图2各组大鼠脊髓p-p38MAPK免疫染色阳性细胞数比较(2-±s)50454035n30U-2520151050NSDAA姒注:与N组、S组比较,”P<0.01:与DA组或A组比较,”尸<0.01∞∞加∞图3各组大鼠脊髓p-p38MAPK免疫染色10D值比较(i±S)700600500o400o3002001000NSDAhMA注:与N组、S组比较,”P<0.01:与DA组或A组比较,“P<0.01图4大鼠脊髓P—p38MAPK免疫组化染色结果(X200)。

注:标尺代表100|IIllN纲fj。

』S组DA组MA组N组(正常组)、S组(假手术组):细胞数量少,染色浅分支多且细长DA组(骨癌溶剂组)、A组(骨癌痛组):细胞数量增加,染色深,分支少且粗大MA组(骨癌镇痛组):细胞数量少,染色浅分支多且细长27350300250200150100500正文第二部分附图图14组大鼠脊髓炎性因子IL-I13含量的比较IL-IBMAjIAA组、MA组与S组、M组比较,+P<0.05,“P<0.Ol:MA组与A组比较,”P<0.Ol图24组大鼠脊髓炎性因子IL-6含量的比较IL-6SMAMAA组、MA组与S组、M组比较,”尸<0.Ol:MA组与A组比较,“P<0.Ol∞∞∞∞∞OO8642。

2021探讨脊髓后角AS参与痛觉调节的作用机制范文1

2021探讨脊髓后角AS参与痛觉调节的作用机制范文1

2021探讨脊髓后角AS参与痛觉调节的作用机制范文 病理性疼痛的一个重要分类是炎症性痛.炎性痛是是由各种生物(细菌、真菌、病毒等)、物理、化学或免疫源性炎症在细胞水平对组织完整性所造成的损伤.它的发生发展与组织损伤和炎症的[1]产生密切相关.福尔马林模型是一个公认的诱导炎性痛的理想模型,福尔马林经过一定倍数的稀释后,注射于小鼠或大鼠后足掌部皮下,可提供一个持续的伤害性刺激,从而激发一种明显的、弥散[2]的、长时间持续的自发性疼痛行为反应 .研究显示,在小鼠福尔马林疼痛模型中,脊髓谷氨酸(glutamate,[3]Glu)水平显着增高 .Glu作为一种兴奋性神经递质,是诱发疼痛形成和持续的重要因素. 星形胶质细胞(Astrocytes,AS)作为中枢神经系统中,数量最多、体积最大的一类胶质细胞,在维持神经元内外环境、生存、迁移、免疫调节、信号转导、等方面具有重要作用.特别是,AS通过谷[4]氨酸-谷氨酰胺循环来调控谷氨酸的传递.AS通过其膜上特异性谷氨酸转运体1(glutamate transporter1, GLT1)和谷氨酸天冬氨酸转运体(glutamateaspartatetransporter,GLAST)将突触间隙中的Glu摄入,并由谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)转化为谷氨酰胺输送回神经元,从而有效维持持续的谷氨酸能突触传递和保护突触后神经元免受兴奋性毒性损害.研究证实,在福尔马林致炎性痛模型中存在[5]脊髓AS的激活,提示AS参与了炎性痛的过程 .然而,在此模型中,活化的AS是否增强对Glu再摄取和转化,进而参与痛觉的调控尚未见报道. 综合以上研究背景,本实验选择福尔马林制备炎性痛模型,通过观察脊髓后角胶质纤维酸性蛋白(glialfibrillary acidic protein, GFAP), GLT1, GLAST和GS表达的变化,以探讨脊髓后角AS参与痛觉调节的作用机制. 1材料和方法 1.1动物分组及模型制作 健康的雄性ICR小鼠20只(南京医科大学动物中心提供),体重26-28g.动物随机分为2组.①模[6]型组:在安静、自然光环境下,按文献方法复制炎性痛模型,用微量注射器在小鼠右后足背皮下注射2.5%的福尔马林40μl.②对照组:动物行40μl生理盐水后肢足背注射.60min后,小鼠行断头术处死,快速取脊髓L4-L5节段,于冰盘中快速分离脊髓背侧,-20℃保存待用.兔抗GFAP抗体、兔抗GS抗体、兔抗GLT-1抗体和兔抗GLAST抗体均购于武汉博士德公司,Glu定量检测试剂盒由南京建成生物研究所提供. 1.2Glu检测试剂盒检测生化指标 利用南京建成生物研究所提供Glu检测试剂盒,测定L4-L5节段脊髓后角中Glu的含量,操作步骤严格按照试剂盒说明进行. 1.3Western blot检测 取两组小鼠组织,进行蛋白提取和浓度测定.10%SDS-PAGE凝胶电泳分离蛋白结束后,转移槽转移蛋白质到PVDF膜.转移后的PVDF膜用含5%脱脂奶粉的TBST缓冲液室温包被2h后,浸入含5%脱脂奶粉的TBST稀释的一抗(GFAP,1 1000;GS,1:500,GLT-1,1:1000,GLAST,1:1000)中,4℃过夜,TBST漂洗后转入用5%脱脂奶粉的TBST稀释的HRP 偶联的二抗(1:1000)中,室温2h,TBST充分漂洗后,ECL发光系统检测目的蛋白及GAPDH的蛋白表达水平.本部分实验重复3次.吸光度值测定应用Leica全自动图像分析仪测定,以目的蛋白的光密度值(OD)与内参OD的比值作为目的蛋白相对光密度值. 1.4统计学分析 数据用均数±标准误(X±S.E.M.)表示.采用t检验进行组间数据比较.P< 0.05被认为存在显着性差异. 2结果 2.1脊髓后角Glu含量的测定 与对照组相比,模型组脊髓后角Glu含量显着升高(图1) 2.2GFAP、GLT1、GLAST和GS在脊髓的表达 Western-blot检测结果显示,与对照组相比,模型组脊髓后角内GFAP,GLT1,GS和GLAST蛋白水平升高,差异有显着性(图2). 3讨论 为了研究炎性痛的机制,通常通过小鼠或大鼠后足注射炎性物质制作炎性痛觉过敏模型来模拟患者临床疼痛症状.目前,福尔马林致痛模型是一个较好的用于研究急性组织损伤所致持续性炎性痛的[2]动物模型.Glu是中枢神经系统主要的兴奋性氨基酸神经递质,因伤害性刺激、组织损伤或神经损伤而释放.福尔马林引起的组织损伤和炎症使脊髓Glu释放增加,神经元兴奋性增高,兴奋阈值降低,[7]引起中枢敏化和疼痛过敏 .本实验中,脊髓后角Glu含量的增高也证实了这一观点. 目前,越来越多的研究表明AS在中枢敏化方面具有关键性作用,特别是AS通过谷氨酸-谷氨酰胺循环对Glu起重要调节作用.AS通过Glu转运体摄取了突触间隙中80%的Glu,并通过GS催化,转变成谷氨酰胺,再转运到神经末梢,重新生成Glu.本研究中,我们检测到脊髓后角AS蛋白表达上升,这一结[9]果较之既往仅观察AS形态的改变 ,从蛋白水平进一步证实了在此模型中,存在脊髓AS的激活.GLAST和GLT1选择性分布在AS细胞膜上,GS在[4]脊髓也主要存在于AS内 .研究表明,药物封闭AS上Glu转运体会导致疼痛过敏并增强脊髓后角神经元对[10]于外周机械以及热刺激的反应性 .而下调Glu转运[11]体的表达也与痛觉增敏相关 .本实验结果显示,脊髓后角内Glu转运体GLT1、GLAST均有不同程度升高.这可能是在高浓度Glu的刺激下,AS通过上调GLT-1和GLAST来增强Glu摄取能力,以便维持细胞外低水平的Glu浓度和阻止Glu兴奋性毒性. Glu在突触间隙浓度的维持还依赖于GS的作用.Glu被细胞摄取后,必须经过GS转化为谷氨酰胺才失去其毒性作用.研究显示,应用GS抑制剂后,阻断了谷氨酸-谷氨酰胺循环通路,降低了Glu摄取率,[12]从而产生细胞毒性.本实验中,模型组增高的GS,不仅清除了AS摄取的Glu,而且为神经元提供了更多的合成Glu的原料谷氨酰胺,从而维持了突触末梢Glu的持续释放. 总之,本实验首次阐明在福尔马林致炎性痛模型中,脊髓AS通过谷氨酸-谷氨酰胺循环参与疼痛传递的调节.根据此结果推测,在持续性炎性痛中,应用针对谷氨酸转运体、或者GS的药物不失为一种新的治疗方法.。

依降钙素治疗骨转移癌骨痛

依降钙素治疗骨转移癌骨痛

文章编号 1007-9564(2006)04-0384-02益盖宁治疗骨转移癌骨痛的临床观察014030 内蒙古包头市肿瘤医院 闫志虹 孟令茹关键词 益盖宁;骨转移癌;骨痛中图分类号 R738.1 文献标识码 B 骨转移是晚期恶性肿瘤常见的并发症,可引起剧烈的骨痛、功能活动障碍,甚至病理性骨折,严重地影响了患者的生存质量,而常规化疗、放疗及一般止痛药物作用有限,尤其是对多发性骨转移疗效差。

我科2003年3月—2004年9月,对发生骨转移癌伴骨痛的33例住院患者采用益盖宁治疗,现报告如下。

1 资料与方法1.1 一般资料 本组33例,男21例,女12例,年龄29~73岁,平均54.5岁,其中肺癌13例,乳腺癌7例,肠癌4例,胃癌、肝癌各3例,食管癌、鼻咽癌、卵巢癌各1例。

全部患者均有明确的病理诊断,X线、CT、ECT等影像学结果均提示有骨转移,其中单发骨转移灶6例,多发骨转移灶27例。

1.2 治疗方法 益盖宁20U皮下注射,1次/d,连用7d,随后隔日1次,疗程4周。

1.3 疗效观察指标1.3.1 W HO疼痛分级标准[1] 0级:无疼痛;Ⅰ级(轻度):轻度疼痛,可耐受,不需用药;Ⅱ级(中度):明显疼痛,影响生活与睡眠,需用镇痛药;Ⅲ级(重度):剧烈疼痛,难以忍受,严重干扰生活与睡眠,可伴有自主神经功能紊乱表现和/或被动体位,需用强效镇痛药。

1.3.2 疗效评定方法 完全缓解(CR):治疗后完全无痛;部分缓解(PR):疼痛较给药前明显减轻,睡眠基本不受干扰,能正常生活;轻度缓解(MR):疼痛较给药前有减轻,但仍感明显疼痛,睡眠仍受干扰;无效(NR):疼痛与治疗前比较无减轻。

总有效率为CR+PR[2]。

1.3.3 血钙和碱性磷酸酶的变化 治疗前及治疗后7,14,21, 28d各查1次。

1.4 不良反应的观察 包括发热、过敏反应、消化道症状、注射局部反应,治疗前、中、后查血常规、肝肾功能。

1.5 统计学方法 治疗前后血钙(Ca)和碱性磷酸酶(AL P)的比较采用方差分析。

Science:脑和脊髓的交互调节价值在反向安慰剂痛觉过敏中的作用

Science:脑和脊髓的交互调节价值在反向安慰剂痛觉过敏中的作用

Science:脑和脊髓的交互调节价值在反向安慰剂痛觉过敏中的作用近日,来自德国汉堡-埃彭夫医学中心的A.Tinnermann在Science上发文,发现昂贵的治疗会导致更多的副作用。

将无效的治疗标记为昂贵的药物相比于将它标记为便宜药物会导致强烈的反安慰剂痛觉过敏。

这个效应通过皮层、脑干和脊髓间神经交互调节。

特别地,前额叶活动调节价值对反安慰剂痛觉过敏的作用。

价值进一步调节前额叶区域、脑干和脊髓间的耦合,这可能代表一个灵活的机制,通过这个机制高级认知表征例如价值可以调节早期疼痛处理。

随机安慰剂控制的临床实验病人因为副作用经常终止参与。

然而,揭盲后,一些被试成为安慰剂组的一部分,不再接受任何活性治疗。

这就是反安慰剂效应的例子。

关于疼痛的安慰剂效应涉及阿片机制,需要下行疼痛调节系统参与,这个系统以脊髓背角为目标。

提供一个治疗的价值信息(例如价格)可以操纵安慰剂效应。

尽管高价治疗导致更强的安慰剂效应,这也可能导致感知副作用增加。

作者因此考察药物治疗的价值信息是否会进一步调制行为反安慰剂效应及其潜在的神经网络动力学。

内侧前额叶值信号如何与中央疼痛处理交互并调节期望引起的感知呢?一种可能是这种调制被下行疼痛通路的重要结构间功能交互调节。

因为反向安慰剂痛觉过敏也调节脊髓水平活动,跟随这个发现,作者考察了皮层-皮层下-脊髓网络的交互是否调节反向安慰剂痛觉过敏,类似其他形式的认知疼痛调节。

然而,脑和脊髓神经活动的同步功能磁共振(functional magnetic resonance imaging, fMRI)测量技术上存在挑战。

为了考察皮层到脊髓的动力学,作者开发了允许测量整个中央疼痛系统的技术,包括皮层、脑干和脊髓。

为了研究价值对于反向安慰剂的影响,作者在两组参与者中引入负面治疗期望和经验。

类似反安慰剂治疗,作者介绍两个不含任何活性成分的药膏并且将一个标记为便宜,另一个标记为昂贵作为价值操纵。

不参与反向安慰剂治疗和价值操纵的参与者基于两种药膏的外观估计价格存在显著的差异(图1.B)。

课件

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2.OPN-整合素αvβ3-COX-2/PGE2通路 2.OPN-整合素αvβ3-COX-2/PGE2通路 αvβ3
ShaliniJain等研究发现, ShaliniJain等研究发现,无论是体内动物实验或 等研究发现 体外前列腺癌细胞模型(PC- ),OPN OPN均可通过作用于前 体外前列腺癌细胞模型(PC-3),OPN均可通过作用于前 列腺癌细胞表面整合素受体αvβ3 PKCα/cαvβ3对 列腺癌细胞表面整合素受体αvβ3对PKCα/cSrc/IKK/NF-κB信号通路进行调控 进而促进COX 信号通路进行调控, COXSrc/IKK/NF-κB信号通路进行调控,进而促进COX-2介导 PGE2生成和金属蛋白酶 生成和金属蛋白酶MMP激活。还发现COX COX的PGE2生成和金属蛋白酶-2(MMP-2)激活。还发现COX可通过自分泌和旁分泌的方式调节前列腺癌发生、 2可通过自分泌和旁分泌的方式调节前列腺癌发生、前列 腺癌细胞存活和血管再生能力。通过给予移植PC PC腺癌细胞存活和血管再生能力。通过给予移植PC-3肿瘤 细胞的裸鼠口服塞来昔布抑制COX 活性, COX细胞的裸鼠口服塞来昔布抑制COX-2活性,或使用特异性 PGE2受体拮抗剂阻断其与PC受体拮抗剂阻断其与PC PGE2受体拮抗剂阻断其与PC-3细胞株表面特异性受体相 结合,发现移植肿瘤的生长能力、 结合,发现移植肿瘤的生长能力、体外培养的癌细胞存 活力、侵袭能力均明显受抑制。 活力、侵袭能力均明显受抑制。在高级别前列腺癌标本 中发现OPN COX- 的表达均显著升高, OPN和 中发现OPN和COX-2的表达均显著升高,且与基质中金属 蛋白酶matrixmetalloproteinaseMMP蛋白酶-2(matrixmetalloproteinase-2,MMP-2)的表 达、血管再生能力呈正相关。 血管再生能力呈正相关。

脊髓损伤后疼痛的分类、病因、治疗及康复进展

脊髓损伤后疼痛的分类、病因、治疗及康复进展

脊髓损伤后疼痛的分类、病因、治疗及康复进展展开全文导语脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)后约有70%以上的患者伴有持续性疼痛,SCI后的疼痛可显著影响患者的认知、情绪、日常生活活动能力和生存质量。

尽管疼痛可能严重影响患者的生存质量及康复效果,但由于SCI后疼痛的复杂性,使得相关治疗措施捉襟见肘。

一、SCI后疼痛的分类根据国际探讨研究协会(International Association for the Study of Pain,IASP)定义:疼痛是一种令人不快的感觉和情绪体验,伴有实质上或潜在的组织损伤。

在SCI后,患者可能因椎体骨折、韧带损伤、椎间盘或骨头压迫神经根、脊髓或脊神经受损以及软组织损伤或身体其他部位损伤而导致疼痛。

因此,患者在同一时间可能存在不同源性的疼痛。

国际脊髓损伤协会、美国脊髓损伤协会、美国疼痛学会和IASP联合,根据SCI后疼痛的病理生理特征,发布了SCI后疼痛的具体分类及分型。

详细如下:1伤害性疼痛1.1骨骼肌肉性疼痛:特征:疼痛可位于身体不同部位,但至少应位于感觉保留区;“钝痛”或“隐痛”;疼痛与运动有关;肌肉骨骼对触诊敏感;对抗炎药反应敏感;有骨骼肌肉病理证据。

举例:脊柱骨折;肌肉损伤;肩关节过用综合征;肌肉痉挛。

1.2 内脏性疼痛:特征:疼痛位于胸腔或腹腔;与内脏病变或功能障碍相关,“钝痛”、“隐痛”或“绞痛”(如感染或梗阻)。

举例:尿道感染;输尿管结石;肠梗阻。

1.3 其他伤害性疼痛:特征:不属于骨骼肌肉和内脏的其他伤害性疼痛。

举例:头痛;压疮。

2神经病理性疼痛2.1损伤平面处:特征:节段性分布,位于损伤平面和平面以下3个神经节段内;“烧灼样”、“电击样”或“钻击样”;存在“触诱疼痛”和/或“痛觉过敏”。

分布:单侧或双侧。

2.2损伤平面以下:特征:在损伤平面3个节段以下;弥散、区域性。

分布:“烧灼样”、“电击样”或“钻击样”。

2.3损伤平面和以下:特征:同时位于损伤平面及以下的单一分布性疼痛。

脊髓背角NMDA/GABA受体在慢性神经病理痛中的交互作用

脊髓背角NMDA/GABA受体在慢性神经病理痛中的交互作用

脊髓背角NMDA/GABA受体在慢性神经病理痛中的交互作用390?郧阳医学院(JYMC)2007年12月,26(6):390脊髓背角NMDA/GABA受体在慢性神经病理痛中的交互作用李清综述,秦成名刘菊英审校(郧阳医学院附属太和医院麻醉科,湖北十堰442000)慢性神经病理痛是现代医学难题之一,严重影响患者的身心健康,而目前所采单一用的药物或理化等治疗手段均不能达到满意效果.新近研究发现,NMDA和GABA受体在慢性神经病理痛中分别发挥着不同的重要作用.推测针对NMDA和GABA受体作用机制的研究将开辟慢性神经病理痛治疗或/和神经保护新途径.1NMDA和GABA受体交互作用的神经解剖学基础用生化(Y onecaR,等1987),放射自显影(RibeireLS等1980)及谷氨酸脱羧酸(GAD)免疫组化(MolaughlinBJ,等1975)等方法先后证明了在脊髓背角存在大量GABA能神经元及丰富的末稍.用HRP追踪免疫细胞化学法和免疫电镜技术对脊髓背角的GABA神经元分布,GABA能末稍来源及其超微结构联系等研究表明:在脊髓背角I一Ⅵ层内均有GABA神经元胞体和纤维分布,其中I一Ⅲ层较密集,后外侧束也有GABA能纤维和胞体,它的末稍有三个来源:①延髓的大缝核,隐缝核,苍白缝核及腹侧网状结构和GABA能神经元;②脊髓固有的GABA能神经元;③脊神经节的GA—BA能神经元;GABA能末稍可作为突触前部分成份和/或突触后成分与未标记末稍形成轴一树突触,也可同时作为突触前或后成份形成轴一树型自调节突触,提示突触的GABA能末稍可能对脊髓背角内的其他神经元起抑制和脱抑制作用, 同时背角内GABA能神经元还接受其他神经元的调控…. 接受伤害性的初级传人c类纤维末稍主要分布在脊髓背角浅层(I一Ⅱ层),GABA能抑制性中间神经元也主要分布于背角浅层],而传递伤害性信息的上行投射性神经元大多数位于背角深层(Ⅳ~Ⅵ层)j.运用整体猫单细胞生理特性鉴定和HRP追踪法显示:一些脊髓背角深层广动力范围型痛敏神经元有背侧树突延伸至背角浅层,结合包埋后免疫,电镜显示这种神经元可通过分布于背角胶质(星形胶质细胞)层的树突接受大量P物质和谷氨酸免疫反应阳性纤维末稍支配,后者主要来源于c类纤维,由此可推测在背角浅层C类纤维介导的部分痛信息,可直接以单突触方式传递至背角深层的痛敏神经元,背角浅层的GABA免疫反应阳性轴突可与标记的远端树突形成突触,支持通过突触后抑制对脊髓痛觉传递发挥调制作用,这表明深层神经元通过背角胶质层伸入浅层的树突与SP,Glu和GABA能纤维末稍存在突触联系,为脊髓背角痛信息的传递的调制提供形态学基础.此外,脊髓背角的星形胶质细胞与疼痛关系密切,在慢性神经痛状态下被激活而发生系列变化.而脊髓背角神经元和星形胶质细胞上都同时存在大量GABA和NMDA受体,两者发生交互作用存在广泛的解剖学基础.2NMDA和GABA受体互相作用的神经生理基础在脊髓背角,神经元有大量神经递质受体并能合成释放大量递质,星形胶质细胞也有大量神经递质,促炎性细胞因子等受体(包括Glu,GABA,IL—lB,TNFct,EAAa受体等),在病理痛中参与信号转导,被激活释放神经活性物质,促炎性细胞因子(IL一1p,IL一6和TNFa等),在疼痛调节中扮演重要角色..神经元之间及神经元与星形胶质细胞之间有大量的突触联系,且星形胶质细胞之间及其与神经元之间还可通过缝隙连接的电藉合方式传递信息,它们之间的信号转导方式有高度的可塑性和双向性.在病理状态下,神经元释放大量神经递质,同时星形胶质细胞被激活并释放大量神经递质和促炎性细胞因子,通过受体效应,分别作用于突触前终末增强伤害性神经递质SP,EAAa进一步释放i用于突触后背角痛觉传递神经元增强它的敏感性和反应性,星形胶质细胞释放的促炎性细胞因子还可通过自分泌或旁分泌方式进一步加强自身的释放,从而形成正反馈效应.这样背角神经元之间,星形胶质细胞之间及其与神经元之间通过神经递质等与受体作用形成了广泛的电化学网络联系,为NMDA和GABA受体间交互作用提供了生理平台,也是两者在慢性神经痛中发挥重要调控作用的病理生理基础.3NMBA受体及其作用谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统(CNS)中一种主要的神经递质,谷氨酸受体介导各种兴奋性突触传递,且在参与脊髓感觉信息传递中起重要作用.谷氨酸受体分为离子型受体(iGluRs)和代谢型受体(mGluRs)两大类,N一甲基一D一天f-j#氨酸(NMDA)受体是谷氨酸离子型受体(iGluRs)的一个亚型.研究表明激活NMDA受体可使Gas内流并触发或/和增强细胞内的许多Ca2依赖性过程,引起神经元和李清等.脊髓背角NMDA/GABA受体在慢性神经病理痛中的交互作用?39l? 星形胶质细胞内游离ca"浓度升高,对神经元和星形胶质细胞信号传递产生深刻影响.NMDA受体具有以下特性:①它是受体门控离子通道并表现出其他门控离子通道不具备的特点,即受配体和膜电位双重调节;②通道介导的突触反应较缓慢,有利于突触后神经元进行时间整合;③通道对ca有较大的通透性.它的生理作用主要与意识维持,疼痛转导和学习记忆有关.NMDA受体在慢性神经病理痛的发生,发展和维持中发挥重要作用.在慢性神经病理痛等病理生理条件下,NMDA受体(NMDAR)过度兴奋,ca"大量内流,导致细胞内ca超载,从而产生一系列生化级联反应:包括激活蛋白激酶,磷脂酶A,磷脂酶C和一氧化氮合酶(NOS),兴奋多价不饱和脂肪酸,导致花生四烯酸(AA)代谢大大增强,钙泵活性降低,ATP能量产生不足等;促进突触前膜兴奋性氨基酸(EAAa)大量释放,激活突触后NMDAR操纵的ca"通道,使细胞内ca浓度进一步持续升高,加重ca"内环境稳态失衡,导致神经细胞损伤甚至死亡;同时胞内游离ca"升高激活星形胶质细胞合成释放大量神经递质和促炎性细胞因子,这些递质和促炎细胞因子通过受体作用于神经元和星形胶质细胞,形成慢性神经病的Wind—up现象. NMDA受体阻断剂(MK801,Ketamine等)可通过抑制受体活性,减弱兴奋性突触后电流,抑制谷氨酸受体介导的兴奋性突触传递,减少ca内流,降低胞内钙超载,从而降低NOS活性,NO生成减少,达到镇痛和神经保护作用.有关NMDA 受体在慢性神经病的作用机制有待深人研究.4GABA受体及其作用一氨基丁酸(GABA)是哺乳动物CNS中一种重要抑制性神经递质,与受体结合后使神经元产生突触前或突触后抑制.GABA受体分三类:GABA,GABAB和GABAc.GABA受体分布于整个神经系统,脊髓背角神经元和星形胶质细胞上都有大量受体存在,它属配体门控离子通道受体,由GA. BA识别位点,安定识别位点和cI一通道三部分组成,GABA 受体兴奋时打开cI一通道,cI一内流使突触后膜超极化,引起快IPSP.GABA受体不及GABA受体丰富,它是GABA自家受体,在脊髓水平对3一APPA敏感而对baclofen不敏感, 它与钾通道偶联,受体兴奋时通过激动细胞膜G蛋白,抑制ca内流,在突触前抑制兴奋性氨基酸的释放而产生抑制效应,同时通过G蛋白打开钾通道,使突触后膜超极化,引起慢IPSP.GABA受体对GABA较敏感,发生效应缓慢,作用持久不易失敏,其效应不能被(Bz)药物所加强.GABA受体接受神经细胞内第二信使ATP和ca"的调节,缺血等状态下能量耗竭使胞内ATP减少引起[I.BA]降低而导致ca"重摄取增加,ca的增加抑制了GABA受体的活动.在缺血,损伤等慢性神经病理状态下,GABA受体兴奋有助于神经元存活和功能重建,GABA受体激动剂及其拟似物具有神经保护作用¨...但在某些病理条件下GABA受体具有神经毒性作用,通常认为缺血使兴奋性氨基酸增加,胞内ca"聚集,继而引发一系列反应,最后导致神经元死亡,但现有大量证据表明,兴奋性细胞死亡是胞外cI一依赖性而非胞内ca"依赖性.在缺血情况下CI一外排机制受损,GABA受体使膜超极化并引起ca内流,此时GABA扮演了加重兴奋性毒性作用;同时,GABA受体过度活动也具有神经毒性作用.5NMDA和GABA受体之间的交互作用及其影响在脊髓背角神经元和星形胶质细胞上都同时存在大量NMDA和GABA受体,在突触信息传递中均发挥重要调节作用,Glu和GABA两种递质在突触问信号转导中扮演重要角色.长期以来推测NMDA和GABA受体之间存在某种直接或间接的交互作用关系,但无实验报道.新近研究证明,大鼠骶髓后连合核(sacraldorsalcommlssuralnucleus,SDCN)神经元表达功能性GABA12]和高ca通透性NMDA受体,用制霉菌素穿孔全细胞膜片钳记录方法,在新鲜分离的大鼠SDCN神经元上研究了NMDA对GABA受体间的交互作用(crosstalk)及其细胞内途径,在新鲜分离的大鼠SDCN神经元,NMDA可抑制GABA受体介导的全细胞电流(I.),且此作用可被NMDA受体特异性拮抗剂APV所阻断,这表明NMDA受体可下调GABA受体功能,这一作用是由于胞外ca通过NMDA受体通道内流,使[ca]i升高从而激活了钙一钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKII),CaMKII则通过某些未知位点的磷酸化过程抑制I.BA,因此,ca"和CaMKI1分别作为细胞内第二信使和第三信使将NMDA受体和GABA受体功能联系起来.GABA是脊髓中重要的抑制性神经递质,细胞内ca"对SDCN神经元GABA受体的调控可能具有重要的病理生理意义:NMDA受体介导的ca"内流可产生兴奋性毒性作用,导致神经细胞死亡,由于SDCN神经元接受谷氨酸能初级传人和脊髓背角GABA能中间神经元的双重支配,一旦NMDA和GABA受体被同时激活,NMDA受体介导的[ca]i浓度升高,可能进一步通过激活CaMKII来抑制GABA能的抑制性传人,导致突触后细胞的兴奋性过度升高,NMDA对GABA受体的抑制效应可能与谷氨酸引起的神经细胞死亡有关J.脊髓星形胶质细胞上也同时表达NMDA和GABA受体,它们之间的交互作用机制不清楚,有待深人研究.细胞之间NMDA和GABA受体的交互作用可通过神经递质(Glu,GABA等),能量代谢(ATP,乳酸盐穿梭等),星形胶质细胞等在突触部位以直接/间接方式来实现.脊髓背角神经元和星形胶质细胞的NMDA和GABA受体通过突触传递存在着广泛的电一化学网络联系,在慢性神经病理痛中发392?郧阳医学院(JYMC)2007年l2月,26(6):390挥着重要调控作用.脊髓星形胶质细胞的NMDA和GA.BA受体可通过神经递质和受体作用在突触信息传递中也起着重要调节作用,GABA激动剂使星形胶质细胞cI.外流产生去极化电位从而诱发ca内流,ca内流可增强NMDA受体激活,同时星形胶质细胞能被神经元释放的GABA所激活,从而诱发一系列理化变化【l.突触周围星形胶质细胞上有大量Glu运载体,对Glu在突触部位的运载和代谢起着重要作用,此过程中GABA能神经末稍参与协同调控,并在突触传递中扮演重要角色【1].乳酸盐穿梭是神经元和胶质细胞配合代谢的关键元素],还有A1P作为细胞能量代谢的直接能量来源,两者都可能是NMDA和GABA受体发生交互作用的桥梁.但在星形胶质细胞之问及神经元与星形胶质细胞之间NMDA和GABA受体发生交互作用的深刻机制尚无文献报道,有待深入研究.总之,脊髓背角NMDA和GABA受体在细胞内部和细胞之间都存在着广泛的交互作用,在慢性神经病理痛中起重要调控作用,但其作用关系复杂,其具体机制还需进一步探讨.[关键词]GABA;星形胶质细胞;NMDA[中图法分类号]Q426[文献标识码]B[文章编号]1006—9674(2007)06—0390—03[2][3][4][5][6][7][参考文献]周厚纶,蔡秋云,朱长庚.大鼠脊髓背角的GABA能神经末稍来源及其突触联系HRP追踪与免疫细胞化学结合法研究及免疫电镜观察[J].神经解剖学杂志,1994,10(1):43—48.WillisWD,CoggeshallRE.Sensor),mechanismsofthe spinalcord[M].NewY ork:PlenumPres,1991. 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背根神经节表达的N-甲基-D-天冬氨酸受体在神经病理性疼痛中的作用

背根神经节表达的N-甲基-D-天冬氨酸受体在神经病理性疼痛中的作用

㊀收稿日期:2021-12-06基金项目:国家自然科学基金(81971152)ꎻ辽宁省自然科学基金指导计划项目(2019-ZD-0742)作者简介:李金时(1997-)ꎬ女ꎬ辽宁本溪人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向:神经病理性疼痛.㊀∗通讯作者:方波ꎬE ̄mail:drunk0630@126.com.㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀㊀自然科学版第49卷㊀第2期㊀2022年JOURNALOFLIAONINGUNIVERSITYNaturalSciencesEditionVol.49㊀No.2㊀2022背根神经节表达的N-甲基-D-天冬氨酸受体在神经病理性疼痛中的作用李金时ꎬ范易听ꎬ方㊀波∗(中国医科大学附属第一医院ꎬ辽宁沈阳110002)摘㊀要:神经病理性疼痛(NeuropathicPainꎬNP)是由躯体感觉神经系统的损伤或疾病直接造成的疼痛ꎬ如多发性神经病㊁带状疱疹后神经痛㊁三叉神经痛和卒中后疼痛.目前ꎬNP的发病机制尚不明确ꎬ越来越多的学者认为中枢敏感化是慢性疼痛发生和维持所必需的.而背根神经节(DorsalRootGanglionꎬDRG)和脊髓背角突触的兴奋性及可塑性改变是中枢敏感化的关键.研究表明ꎬ中枢神经系统(CentralNervousSystemꎬCNS)中N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-asparticAcidReceptorꎬNMDAR)激活是中枢敏化所必需的ꎬ这一现象包括动物模型中NP样体征的各种病理生理机制.脊髓中的NMDAR被谷氨酸或N-甲基-D-天冬氨酸(N-Methyl-D-asparticAcidꎬNMDA)激活产生伤害感受或行为痛觉过敏ꎬ而其作用可被NMDAR拮抗剂阻断.本文将综述DRG中的NMDAR在NP中的研究进展ꎬ供从事相关领域研究的学者参考.关键词:神经病理性疼痛ꎻ背根神经节ꎻN-甲基-D-天冬氨酸受体中图分类号:R441.1㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1000-5846(2022)02-0172-11ResearchProgressofDorsalRootGanglionN ̄Methyl ̄D ̄AsparticAcidReceptorinNeuropathicPainLIJin ̄shiꎬFANYi ̄tingꎬFANGBo∗(TheFirstAffiliatedHospitalꎬChinaMedicalUniversityꎬShenyang110002ꎬChina)Abstract:㊀Neuropathicpain(NP)iscauseddirectlybyinjuryordiseaseofthesomatosensorynervoussystemꎬsuchaspolyneuropathyꎬpostherpeticneuralgiaꎬtrigeminalneuralgiaandpost ̄strokepain.AtpresentꎬthepathogenesisofNPisstillunclearꎬandcontinuouslyincreasingscholarsbelievethatcentralsensitizationisnecessaryfortheoccurrenceandmaintenanceofchronicpain.Theneuroexcitabilityofthedorsalrootganglion(DRG)andtheplasticityofsynapsesinthedorsalhornofthespinalcordarekeytocentralsensitization.PreviousstudieshaveshownthatactivationofNMDAreceptor(N ̄methyl ̄D ̄asparticAcidReceptorꎬNMDAR)inthecentralnervoussystem(CNS)isrequiredforcentralsensitizationꎬaphenomenonthatincludesvariouspathophysiological㊀㊀mechanismsforNP ̄likesignsinanimalmodels.NMDARinthespinalcordisactivatedbyglutamateorNMDAtoproducenociceptiveorbehavioralhyperalgesiaꎬwhoseeffectsareblockedbyNMDARantagonists.ThisarticlewillreviewtheresearchprogressofNMDARinDRGinneuropathicpain.Keywords:㊀neuropathicpainꎻdorsalrootganglionꎻN ̄methyl ̄D ̄asparticAcidReceptor0㊀引言背根神经节(DorsalRootGanglionꎬDRG)是各椎间孔内侧面附近脊髓背根的膨胀结节ꎬ由向心感觉纤维细胞构成ꎬ负责接收来自身体感受器的全部神经冲动ꎬ包括一般躯体感觉和内脏感觉ꎻDRG内含躯体初级感觉神经元(PrimarySensoryNeuronꎬPSN)胞体ꎬ这一细胞群由浅染的大细胞(Aα和Aβ神经元ꎬ传递非伤害性信息主要是触觉㊁振动和本体感觉)和深染的小细胞(Aδ和C神经元ꎬ负责伤害性感受的传递)组成ꎬ占比约15%[1-3].因此从解剖学和功能意义角度出发ꎬDRG位于外周和中枢神经系统(CentralNervousSystemꎬCNS)的交界处[4-5].在外周神经损伤的情况下ꎬ伤害性感受器对于正常的非伤害性刺激的阈值降低ꎬ进而诱发痛觉过敏[4].经过多年的研究ꎬ科研人员发现DRG的可塑性和形态的变化似乎是慢性疼痛的标志ꎬ可成为治疗干预的新靶点[5](见表1).N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-asparticAcidReceptorꎬNMDAR)因其具有兴奋性突触传递的功能和可塑性改变的特性ꎬ例如从记忆形成到慢性疼痛的各种神经活动过程中该受体都起到了关键作用ꎬ以至受到不同领域专家学者的特别关注[6].研究表明ꎬ神经病理性疼痛(NeuropathicPainꎬNP)可能是由于伤害性通路的长期可塑性改变所致ꎬ如外周伤害性纤维中的NMDAR可能通过介导外周敏化参与NP的发生[7-8].同时ꎬ在CNS众多区域的突触可塑性调节的过程中ꎬNMDAR的激活是普遍存在的.除此之外ꎬNMDAR在初级传入神经元的中枢和外周终末端均有表达[9].因此ꎬDRG中的NMDAR的可塑性改变对于NP有着重要的意义.本文对NMDAR的构成㊁分布㊁激活㊁调控及修饰的研究进展进行了综述ꎬ对于在DRG中表达NMDAR的神经可塑性调节机制研究具有一定的参考意义.表1㊀DRG神经元的主要慢性疼痛机制[5]机制描述外周敏化外周敏化表现为感觉神经纤维外周末端及其胞体的激动阈值降低和(或)反应性增强.这是对组织损伤部位释放的炎症介质的反应异常神经元电活动在组织和神经损伤后ꎬ离子流通过跨膜通道自发或异常地传播基因调控在组织和神经损伤后ꎬDRG神经元发生了剧烈的转录变化ꎬ导致慢性疼痛的发生和维持突触前调制神经损伤后伤害性感受器释放的神经递质增加ꎬ通过突触前调节促进突触可塑性感觉通道转换感觉神经元在受伤后获得新的模式.例如ꎬ机械感受器在神经损伤后开始传递伤害性信息(即机械性超敏)1㊀DRG中表达的NMDAR谷氨酸和γ-氨基丁酸(γ ̄aminobutyricAcidꎬGABA)是成年哺乳动物的2种主要的神经递质ꎬ分别发挥兴奋性和抑制性作用.上述神经递质通过2种不同类型的受体发挥作用:离子型受体和代谢型受体ꎬ离子型受体是参与快速突触传递的配体门控离子通道ꎬ代谢型受体属于G蛋白偶联受体371㊀第2期㊀李金时ꎬ等:背根神经节表达的N-甲基-D-天冬氨酸受体在神经病理性疼痛中的作用㊀㊀(GProtein-CoupledReceptorsꎬGPCRs)超家族ꎬ负责谷氨酸和GABA的神经调节作用.这些受体存在于痛觉神经轴的不同水平ꎬ进而调节伤害性信息传递和疼痛产生[10].CNS中的神经元胞膜上存在2种类型的GABA受体ꎬ分别为GABAA受体及GABAB受体[11].GABA是其中主要的抑制性递质ꎬ随着GABAA受体的激活ꎬ导致细胞膜超级化以阻止信号传递[12].CNS中ꎬDRG神经元胞膜上还存在着多种兴奋性受体ꎬ谷氨酸受体(GlutamateReceptorꎬGluR).离子型谷氨酸受体(IonicGlutamateReceptorsꎬiGluRs)根据其对激动剂的亲和性㊁自身的药理学和结构特性分为3种:NMDAR㊁海人藻酸受体和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑受体ꎬ它们与离子通道耦联ꎬ介导快速信号传递[12].代谢型谷氨酸受体(MetabolicGlutamateReceptorsꎬmGluRs)仅有一种ꎬ它与膜内G蛋白耦联ꎬ产生较为缓慢的生理反应.体内主要的兴奋性神经递质L-谷氨酸通过激活传入神经纤维外周和中央终末的2种受体来调节PSN的敏感性[13].上述的iGluRs被激活后ꎬ带正电的离子流入突触后膜ꎬ使神经元轻度去极化.而与iGluRs激活机制有所不同的是ꎬmGluRs亚型与Gq/11(一种G蛋白亚型)耦联ꎬ并且广泛地表达于DRG神经元胞体和周围组织中的无髓传入纤维.当全身应用mGlu1/5R的激动剂时ꎬ增加了对于伤害性热的敏感性ꎬ导致热痛觉过敏发生ꎻ相反ꎬ应用选择性的拮抗剂时则减轻了炎性疼痛[14].因此ꎬ有理由认为GluR是预防和治疗NP的潜在靶点.其中ꎬNMDAR是iGluRs中的一种ꎬ与上述其他GluR相比ꎬ具有独特性质.首先ꎬNMDAR通道具有独特的门控方式ꎬ既受配体门控ꎬ又受电压门控ꎬ在CNS中必须同时被谷氨酸和甘氨酸(或丝氨酸)结合ꎬ并且在合适的电压下ꎬ通道才会开放.其次ꎬ该受体耦连多种离子通道ꎬ如具有电压依赖的Mg2+通道ꎻNMDAR激动时ꎬ不仅对单价离子通透ꎬ还对Ca2+有高通透性ꎬ可触发各种细胞内信号级联的激活ꎬ是多种形式突触可塑性调节的基础[15].此外ꎬNMDAR也参与许多复杂的生理和病理机制ꎬ如诱导长时程增强作用(与学习和记忆机制相关)ꎬ控制发育过程中大脑神经元回路的结构和突触的可塑性㊁神经退行性病变㊁缺血缺氧导致的兴奋性毒性作用以及癫痫等疾病的发生发展[16].2㊀NMDAR的组成活化机制2.1㊀NMDAR亚基组成及其在DRG中的分布NMDAR是异四聚体组成的具有功能性的离子通道ꎬ它们共同形成一个中心离子通道孔ꎬ其形状特征与倒置的钾通道极为相似.NMDAR具有7种不同的亚单位ꎬ包括GluN1/NR1㊁GluN2/NR2(A-D)和GluN3/NR3(A㊁B)[16-18].现今ꎬNMDAR的亚基构成已经被确定为2个GluN1和2个相同或相异的GluN2(A-D)ꎬ偶尔也会包含与甘氨酸结合的可抑制受体兴奋功能的GluN3(A㊁B)亚基[19-21].如前文所述ꎬNMDAR必须同时被谷氨酸和甘氨酸(或丝氨酸)结合ꎬ并且在合适的电压下ꎬ才能激活ꎻ谷氨酸的结合位点在GluN2上ꎬ而甘氨酸的结合位点在GluN1上ꎬ从这个角度推测GluN1及GluN2是该功能性四聚体十分重要的亚单位[22].CNS中ꎬ普遍存在着NMDARꎬ通过介导外周和中枢敏化参与慢性疼痛反应.而DRG作为外周和中枢神经的交界神经节同样也表达该受体.Marvizón等[17]验证了大鼠DRG中所表达的NMDAR包含NR1㊁NR2B㊁NR2C和NR2D亚基ꎬ但并不表达NR2A.DRG中表达至少2种不同亚基组成的NMDARꎬ且具有不同的细胞定位:90%的DRG神经元(其中包括大多数A神经元)表达NR1和471㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2022年㊀㊀㊀㊀NR2ꎻNR2B则普遍表达于A和C神经元中ꎬ而NR2D则只表达于C神经元中.2.1.1㊀GluN1GluN1亚基与甘氨酸和d-丝氨酸结合ꎬ是功能性NMDAR的必须亚基ꎬ在中枢神经元中普遍表达.外显子5编码GluN1细胞外氨基末端结构域(Amino-TerminalDomainꎬATD)中21个高电荷态氨基酸的N1盒ꎬ外显子21和22编码细胞内C末端结构域(C-TerminalDomainꎬCTD)中的C1和C2盒.mRNA转录的选择性剪接是调节蛋白功能的一种常见途径ꎬGluN1亚基的可变剪接就发生于上述的ATD和CTD部位.NMDAR的标志性功能之一是含有ATD中外显子5编码的21个氨基酸残基的GluN1亚基的剪接变体ꎬ其对质子的敏感性显著降低且失活速度更快[23].外显子21和22发生的选择性剪接对NMDAR的功能和药理学特性没有明显影响ꎬ但可以改变其与细胞内蛋白的相互作用ꎬ从而影响NMDAR的亚细胞分布[24-25].与没有N1盒的GluN1亚单位(例如GluN1-1a)相比ꎬ由外显子5编码的包含N1盒的GluN1亚单位(例如GluN1-1b)可以减轻GluN2B选择性拮抗剂(依芬地尔)对NMDAR功能的抑制ꎬ并降低了细胞外Zn2+等离子的抑制敏感性作用ꎬ并几乎消除细胞外胺的增强作用[26-27].N1盒的存在加速了谷氨酸激活的NMDAR反应的失活ꎬ并缩短了兴奋性突触后电流的时程[28-29].与此同时ꎬRegan等[30]也报道了GluN1中外显子5基序的存在改变了异四聚体GluN1-GluN2的局部结构ꎬ并与GluN1和GluN2亚单位的配体结合域(LigandBindingDomainꎬLBDs)建立域间接触.这些独特的相互作用可能会影响ATD/LBD和LBD/LBD接口的稳定性ꎬ对离子敏感性和失活的控制至关重要ꎬ同时也反映了ATD与由外显子5编码的残基创建的GluN1和GluN2激动剂结合域(AgonistBindingDomainꎬABD)之间的相互作用关系.已知GluN1亚型具有不同的区域和发育表达模式[4]ꎬ对于单细胞的研究表明ꎬ编码GluN1剪接变异体的mRNA带N1盒和不带N1盒可以在神经细胞中共存[31].由此推测神经元NMDAR可能包含2种不同的GluN1亚型ꎬ但目前N1亚型并未在体内得到证实.Yi等[32]研究发现ꎬ在HEK293细胞表面可以形成2种不同GluN1亚型的NMDAR的组装(1b/1b/2及1a/1a/2)ꎬ同时神经元可以通过改变表达GluN1-1a和GluN1-1b亚型的比例调整NMDAR的激活和失活ꎬ含有1a/1a/2的受体要比含有1b/1b/2的受体具有更强的激动剂效力ꎬ并且其失活更慢.然而ꎬ仅含有一种GluN1-1a和一种GluN1-1b亚型(1a/1b/2)的NMDAR活性情况尚且不明确.2.1.2㊀GluN2(A-D)GluN2作为NMDAR重要的亚基之一存在于整个CNSꎬ而且它们在发育的时间和空间上都是以细胞和突触特异性的方式差异表达.GluN2亚基还使NMDAR对胞外Zn2+㊁精胺和其他药理激动剂㊁拮抗剂及变构调节剂具有不同的敏感性[33-34].例如ꎬ与GluN1/2C和GluN1/2D受体相比ꎬ双异构体GluN1/2A和GluN1/2B受体具有更高的单通道电导㊁Ca2+通透性及Mg2+敏感性.此外ꎬGluN1/2D受体对谷氨酸的亲和力最强ꎻ当激动剂与受体完全结合的时候ꎬ通道开放概率以GluN1/2A受体最高ꎬ其次是GluN1/2C和GluN1/2D受体.近年来ꎬ报道称三异构体GluN1/GluN2A/GluN2B受体ꎬ可能是成人前脑中最丰富的NMDARꎬ显示出中等水平的激动剂敏感性㊁通道开放概率和去激活动力学ꎬ以及对异丙苯地尔(GluN2B特异性阻滞剂)㊁Zn2+和质子的敏感性[35-36].由此ꎬGluN2亚型的组成不同ꎬNMDAR倾向于不同的功能ꎬ进而与核内产生不同的级联反应ꎬ又反过来导致含有不同种类亚基的NMDAR存在于不同功能的细胞中.NMDAR突触的数量和亚基组成受到生物合成㊁树突运输㊁胞吐㊁侧向扩散㊁内吞㊁循环和降解之571㊀第2期㊀李金时ꎬ等:背根神经节表达的N-甲基-D-天冬氨酸受体在神经病理性疼痛中的作用㊀㊀间的微妙平衡的严格控制[15].例如ꎬ与NMDAR转运相关的机制也涉及上述CTD端ꎬ受体通过CTD与细胞内转运㊁支架和信号分子建立蛋白质互作[37].GluN2亚基的CTD经历了各种翻译后修饰ꎬ其作用是调节突触位点的受体运输和NMDAR的稳定[38].因此ꎬ在哺乳动物CNS的神经元中ꎬ不同GluN2亚基之间的CTD多样性对于含GluN2的NMDAR的特异性转运至关重要.2.1.3㊀GluN3(A-B)GluN3A是NMDAR亚单位家族的非常规成员ꎬ与仅由GluN1和GluN2亚单位组成的NMDAR相比ꎬ它赋予了NMDAR通道低钙渗透性和降低镁敏感性.由于这些特性ꎬGluN3A亚基作为一个分子制动器ꎬ限制了兴奋性突触的可塑性和成熟度ꎬ这表明去除GluN3A是神经元电路发展的一个关键步骤[39].含有GluN3的NMDAR要比经典的NMDAR更为罕见ꎬ后者仅由GluN1和GluN2亚基组成ꎬ具有非常规的生物物理㊁转运和信号传递特性.GluN3A在出生后发育的特定时期广泛表达ꎬ在新皮质㊁海马区㊁嗅球㊁小脑以及杏仁核㊁丘脑㊁下丘脑均有高水平表达ꎬ如GluN3A的表达在妊娠期很低ꎬ出生后不久激增ꎬ并在青春期逐渐减弱.CNS疾病的基础科学研究表明ꎬ未能正确下调GluN3A或在超过生理时间窗的情况下重新激活GluN3A表达会导致突触功能障碍并损害认知和运动能力ꎬ是成瘾㊁神经退行性疾病和其他大脑疾病不适应性突触重排的基础[40].2.2㊀NMDAR的激活由GluN1/GluN2亚基组成的NMDAR的激活需要2个分子的辅佐剂甘氨酸和2个分子的激动剂谷氨酸[41-43].最近ꎬD-丝氨酸被描述为突触处的主要NMDAR的协同激动剂ꎬ而甘氨酸是突触外NMDAR协同激动剂[44].大多数突触后膜的[6]NMDAR在静止状态下会被Mg2+阻断ꎬ因此需要神经元去极化并与谷氨酸结合才使功能活跃ꎬCa2+通道被进一步激活ꎬ大量的钙离子进入细胞后ꎬ继而发生一系列的生化反应.以G蛋白为中介ꎬ活化磷酯酶C(PhospholipaseCꎬPLC[7])ꎬ催化磷脂酰肌醇水解为三磷酸肌醇(Inositol1ꎬ4ꎬ5-triphosphateꎬIP3)和甘油二酯(DiacylglycerolꎬDAG)ꎻ以IP3和DAG作为第二信使ꎬ引起细胞内激发效应ꎬIP3刺激内质网释放出Ca2+ꎬDAG在Ca2+的存在下ꎬ激活蛋白激酶C(ProteinKinaseCꎬPKC)ꎬ不仅提高突触后膜对递质的敏感性ꎬPKC还可以通过磷酸化蛋白质的方式ꎬ修饰核转录因子ꎬ进而引起核内相关靶蛋白基因的启动和转录[45]ꎬ如图1所示.图1㊀NMDAR激活后通道开放伴随Ca2+内流(示意图)671㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2022年㊀㊀㊀㊀2.3㊀NMDAR的修饰NMDAR的激活方式并不唯一ꎬ除了与胞外配体谷氨酸及协同激活剂甘氨酸结合产生激活效应以外ꎬ对于其胞内部分的修饰也同样可以产生激活效应ꎬ而当NMDAR激活后会进一步导致病理性疼痛的发生.上文提到ꎬ功能性的NMDAR通道是由2个GluN1加上2个GluN2或GluN3亚基组装而成.所有亚基具有相似的膜拓扑结构ꎬ具有3个跨膜结构域(TransmembraneDomainꎬTMD)㊁环区以及细胞外N末端和细胞内C末端.N末端与激动剂㊁拮抗剂和调节剂(如锌㊁质子和多胺)结合ꎬ最终可以控制离子通道的开放或调节离子通道功能及脱敏行为[46].C末端的尾部调节受体与多种胞浆蛋白的相互作用.同时ꎬ这些蛋白之间的相互作用决定了NMDAR在细胞内的精准运输和定位[47].更重要的是ꎬNMDAR亚基的C末端是翻译后修饰的底物ꎬ如磷酸化㊁泛素化或棕榈酰化[48].在NMDAR的亚基中ꎬGluN2B具有很长的C末端ꎬ并且在该亚基中发现许多丝氨酸㊁苏氨酸或酪氨酸的磷酸化位点[49].而磷酸化位点不同ꎬ其产生的效应并不相同.当S1480位点被酪蛋白激酶Ⅱ(CaseinKinaseⅡꎬCK2)磷酸化时ꎬ会介导GluN2B的内吞效应ꎬ同时增加GluN2A的表达ꎬ最终导致NMDAR亚基的组成发生变化[8ꎬ50-51].近20年ꎬ随着科研技术的不断提高ꎬ人们逐渐揭示各个磷酸化位点所对应的激酶ꎬ以及不同位点磷酸化后所产生不同的效应.综上ꎬGluN2B的磷酸化可能影响NMDAR的转运ꎬ控制细胞膜上NMDAR的数量和功能.当NMDAR膜上的转运数量增多ꎬ或其功能增强ꎬ则会导致痛觉过敏的发生.泛素是一种由76个氨基酸组成的蛋白质ꎬ可在ATP依赖的酶反应中以共价方式连接在底物上使其泛素化[9].泛素化需要泛素活化酶(E1)㊁泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3)的共同作用.泛素化在所有细胞中都受到严格调控ꎬ具有显著的时空精确度[52].研究表明ꎬ在培养的皮层神经元中ꎬ突触表达NMDAR的数量和亚单位组成不仅受刺激依赖的基因表达和蛋白质合成的调节ꎬ还受泛素-蛋白酶体系活性依赖的蛋白质降解的调节[53-54].棕榈酰化是蛋白质的另一种翻译后修饰ꎬ在调节蛋白质靶向膜和突触的过程中发挥重要作用[55].近来研究表明ꎬGluN2A和GluN2B亚单位在其C末端有2个不同的共识半胱氨酸簇(Cys簇Ⅰ和Ⅱ).第一个半胱氨酸簇(Cys簇Ⅰ)的棕榈酰化控制着表面NMDAR的稳定表达和组成性内化.第二个半胱氨酸簇(Cys簇Ⅱ)被蛋白质酰基转移酶棕榈酰化ꎬ该簇的去醛化作用调节NMDAR表面的递送.此外ꎬGluN2亚基的棕榈酰化受神经元活动的动态调节[56].由此ꎬNMDAR的棕榈酰化增强ꎬ该受体的稳定性和膜转运都会增强ꎬ进一步加剧NP的发生.3㊀NMDAR的上游调控机制NMDAR在神经细胞表面并不是孤立存在的ꎬ其激活途径被上游因子调控的同时ꎬ产生了多重效应.Kumar等[45]报道ꎬ当NMDAR和钙离子门控通道(Voltage-gatedCalciumChannelsꎬVGCCs)激活时ꎬ导致大量Ca2+涌入胞内激活钙信号.细胞内的钙信号诱导钙/钙调蛋白依赖激酶Ⅱ(calmodulindependentproteinkinaseⅡꎬCaMKⅡ)和PKC介导GluN2B-Ser1303的磷酸化ꎬ进一步激活NMDARꎬ导致兴奋性增强ꎬ则意味着更多的Ca2+流入细胞内ꎬ形成正反馈环路导致细胞的钙超载.在细胞内ꎬSer473位蛋白激酶B(proteinkinaseBꎬPKB)和Ser133位环磷腺苷效应元件结合蛋白771㊀第2期㊀李金时ꎬ等:背根神经节表达的N-甲基-D-天冬氨酸受体在神经病理性疼痛中的作用㊀㊀(cAMP-responseelementbindingproteinꎬCREB)的磷酸化是促进细胞存活的信号ꎻ当VGCC或NMDAR被激活后ꎬ大量的Ca2+可以螯合胞内的磷酸基团导致p-PKB和p-CREB均降低ꎬ表明NMDAR过度激活抑制PKB与CREB对细胞的保护作用并产生兴奋性毒性作用[45ꎬ57].当NMDAR的抑制剂处理后ꎬ由于激活了磷酸酶ꎬ从而引起NMDAR的去磷酸化过程发生ꎬ同时p-PKB和p-CREB的去磷酸途径关闭.由此ꎬ得出当NMDAR过分磷酸化会导致神经细胞过度兴奋产生毒性作用ꎬ最终导致细胞死亡[45].与此同时ꎬSong等[58]在2019年报道ꎬ瞬时受体电位香草酸亚型1(TransientReceptorPotentialVanilloid1ꎬTRPV1)受体参与了瑞芬太尼术后痛敏反应.TRPV1通过激活DRG神经元上的CaMKⅡ-PKC信号通路ꎬ使NMDAR磷酸化增强ꎬ从而参与瑞芬太尼诱导的术后痛敏的持续.此项研究证明ꎬNMDAR受体并不是独立发挥作用的ꎬ而是可以与其他的膜受体交互ꎬ联合发挥作用进一步加重NP.由此ꎬ我们猜想若切断痛觉相关受体间的交互作用ꎬ应该可以成为抑制NP发生的新靶点.与CaMKⅡα相同ꎬ死亡相关蛋白激酶(DeathAssociatedProteinKinase1ꎬDAPK1)也属于钙调蛋白家族的成员ꎬ结合GluN2B亚基ꎬ调节NMDAR通道电导.伴随着DAPK1-NMDAR的相互作用增加ꎬNMDAR的GluN2B在Ser1303位点的磷酸化水平增强ꎬNMDAR活性增强.Li等[59]在其研究中指出ꎬ选择性GluN2B拮抗剂㊁用腺相关病毒介导的短发夹状RNA或药物抑制剂敲除DAPK1以及DAPK1从NMDAR的GluN2B亚基解偶联后ꎬ可迅速产生抗抑郁药样作用.NMDAR是miRNA的靶标[60-61].GluN2A和GluN2BmRNA的3ᶄ-UTRs含有许多预测的miRNA结合位点ꎬ其中有几个已经得到了实验验证.Corbel等[62]曾经报道ꎬGluN2B是miR-539的靶标ꎬGluN2A是miR-19a的靶点.此外ꎬ同一研究小组表明ꎬmiR-539和miR-19a在发育过程中与GluN2B和GluN2A的表达成反比ꎬ似乎可以周期性地调节NMDAR表达.根据近年来的报道ꎬmiR-223可以控制GluN2B在兴奋性毒性发生时的表达[63]ꎬ而GluN2A3ᶄ-UTR中的miR-125b结合位点赋予该mRNA结合蛋白能力[64].Lee等[65]研究表明ꎬNMDAR和TRPV1在大鼠三叉神经感觉神经元中存在功能上的相互作用.其意义在于ꎬ这2个独立参与肌肉疼痛和痛觉过敏的重要配体门控离子通道直接相互作用ꎬ可能作为功能单位发挥作用ꎬ具有重要的科学和临床指导作用.同时也存在着间接作用机制ꎬ即当NMDAR被激活后会随之增强CaMKⅡ和PKC的作用ꎬ进而增加TRPV1的磷酸化水平.4㊀总结与展望NP显著影响患者的情绪㊁睡眠㊁饮食等生活中的方方面面ꎬ若难以控制ꎬ严重影响生活质量.而在多年的探索中ꎬDRG逐渐成为治疗NP的重要环节ꎬ而NMDAR也成为了新兴靶标.迄今ꎬ对NMDAR的功能㊁激活和修饰已经有了较为清晰认识.然而ꎬ对影响NMDAR基因的转录㊁翻译过程的调控机制鲜有报道.在本文中ꎬ我们较深入地讨论了NMDAR在DRG中的分布㊁分子组成与激活形式以及其上游的调节通路.此外ꎬ在众多NMDAR的修饰种类中ꎬ我们重点介绍了NMDAR的磷酸化机制.在NP中ꎬ最容易通过调节上游机制进而调节NMDAR的磷酸化减少ꎬ从而抑制该受体的激活作用ꎬ进一步导致Ca2+内流减少而减轻NP的发生.在多种NMDAR的亚基组成中ꎬ研究显示[11]ꎬ871㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2022年㊀㊀㊀㊀由于GluN2B在细胞内存在较长的C端ꎬ并存在许多丝氨酸㊁苏氨酸或酪氨酸磷酸化位点ꎬ易于进行磷酸化的调控ꎬ从而影响NMDAR的激活.基于此ꎬ在未来的研究中ꎬ应该深入探讨NMDAR的上游调节机制网ꎬ进一步为在DRG水平中阻断NP的发生奠定基础.参考文献:[1]㊀LiemLꎬvanDongenEꎬHuygenFJꎬetal.Thedorsalrootganglionasatherapeutictargetforchronicpain[J].RegionalAnesthesiaandPainMedicineꎬ2016ꎬ41(4):511-519.[2]㊀GuhaDꎬShamjiMF.Thedorsalrootganglioninthepathogenesisofchronicneuropathicpain[J].Neurosurgeryꎬ2016ꎬ63(sup1):118-126.[3]㊀KramesES.Thedorsalrootganglioninchronicpainandasatargetforneuromodulation:Areview[J].Neuromodulation:TechnologyattheNeuralInterfaceꎬ2015ꎬ18(1):24-32.[4]㊀KramesES.Theroleofthedorsalrootganglioninthedevelopmentofneuropathicpain[J].PainMedicineꎬ2014ꎬ15(10):1669-1685.[5]㊀BertaTꎬQadriYꎬTanPHꎬetal.Targetingdorsalrootgangliaandprimarysensoryneuronsforthetreatmentofchronicpain[J].ExpertOpiniononTherapeuticTargetsꎬ2017ꎬ21(7):695-703.[6]㊀ZhuoM.Glutamatereceptorsandpersistentpain:TargetingforebrainNR2Bsubunits[J].DrugDiscoveryTodayꎬ2002ꎬ7(4):259-267.[7]㊀ZhuoM.PlasticityofNMDAreceptorNR2Bsubunitinmemoryandchronicpain[J].MolecularBrainꎬ2009ꎬ2:4.[8]㊀ZhuoM.Neuronalmechanismforneuropathicpain[J].MolecularPainꎬ2007ꎬ3:14.[9]㊀LiuHꎬMantyhPWꎬBasbaumAI.NMDA 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脊髓谷氨酸转运体GLAST在骨癌痛中的作用
夏小萍1,2,曾因明2,马正良1,朱魏1,周锦勇 1
1 南京大学附属鼓楼医院210008
2 江苏省麻醉学研究所221002
目的谷氨酸是中枢神经系统的主要神经递质,在疼痛传导通路中参与脊髓痛信号的传递和敏化状态的维持。

细胞外谷氨酸的稳态和浓度的调控仅由谷氨酸转运体所控制,GLAST是主要表达在胶质细胞膜上的一种转运体。

在癌痛发生过程中转运体GLAST如何参与和扮演何种角色目前尚无相关文献报道。

本研究拟在骨癌痛小鼠模型上,观察脊髓水平谷氨酸转运体GLAST在骨癌痛发生过程中的表达的改变。

方法35只C3H/HeJ小鼠随机分为2组:假手术组(Sham 组,n=5)和骨癌痛组(Ca组n=30)。

骨癌痛组是将含2×105个NCTC2472细胞的20µl的最小必需培养基(α-minimal essence media, α-MEM)注入股骨远端骨髓腔中制备癌痛模型,Sham组不作任何处理。

Ca组分别在右股骨注射肿瘤细胞后1d、3d、7d、10d、14d、21d 处死小鼠取同侧腰段脊髓,Sham组直接取腰段脊髓。

采用Western blot 方法测定GLAST在脊髓的蛋白表达。

结果与术后第1天相比,术后第10天骨癌组脊髓GLAST蛋白含量开始减少,第14天明显减少,持续降低至术后21天(P<0.01)。

讨论谷氨酸转运体是一种糖蛋白,目前已克隆出五种亚型,其中GLAST主要分布在中枢神经系统的胶质细胞膜上。

本研究发现小鼠股骨末端接种肿瘤细胞后的早期,脊髓谷氨酸转运体的表达量没有变化,而在注射肿瘤细胞后第10天,谷氨酸转运体的蛋白表达出现变化,而此时正是癌痛小鼠出现自发痛
敏、机械痛敏、热痛敏以及触诱发痛敏的时段,这表明谷氨酸转运体参与癌痛的形成。

本研究中发现在注射肿瘤细胞后第10天,谷氨酸转运体GLAST的蛋白浓度出现下降,持续降低至病程的第21天。

这种变化趋势表明在癌痛中谷氨酸转运体的活性被抑制,即其转运突触间谷氨酸的能力下降,导致谷氨酸在局部堆积,作用于谷氨酸受体引起脊髓背角神经元引起短暂去极化和导致中枢痛觉通路激活,从而引起中枢敏化和疼痛过敏。

结论谷氨酸转运体GLAST蛋白表达随着癌症痛的病程发展下降,提示脊髓谷氨酸转运体参与骨癌痛的形成。

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