皮肤和脊髓中Eph/Ephrin B3信号调节小鼠疼痛的实验研究

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目的:
  Eph/Ephrin Bs信号通路作为一条多环节、多作用位点的双向信号通路,在外周和中枢神经系统神经性痛、炎性痛、中枢敏化以及癫痫、帕金森等相关神经性疾病方面中起重要作用。课题组在前期实验中发现Efnb3基因敲除可抑制小鼠的疼痛行为。在前期工作基础上,本课题利用CreERT2M+基因敲除和敲入小鼠、Efnb3-/-基因敲除小鼠以及Efnb3LacZ/LacZ基因敲除小鼠,结合疼痛行为学实验和多种生化实验方法,初步探讨Eph/Ephrin B3信号系统在小鼠脊髓和皮肤中调控疼痛所起的作用。
  方法:
  第一部分:分别在第2周和第7周通过腹腔注射他莫昔芬激活小鼠体内插入的Cre重组酶拯救小鼠Efnb3基因的表达。采用热刺激模型(热板、热辐射甩尾)和机械刺激模型(Von Frey纤毛机械丝)检测小鼠的痛阈,并通过透射电镜观察小鼠脊髓L4-6段髓鞘的形态变化;Western blot检测第8周Efnb3基因敲除小鼠脊髓髓鞘相关蛋白的变化,RT-qPCR检测Efnb3基因敲除小鼠第8周脊髓髓鞘相关蛋白mRNA水平的变化。通过鞘内注射AAV腺相关病毒过表达和干扰小鼠脊髓PLP蛋白的表达,采用免疫荧光实验和western blot验证干扰模型是否建立成功,并进行行为学实验检测小鼠的疼痛阈值。
  第二部分:采用正向信号保留逆向信号敲除的Efnb3LacZ/LacZ小鼠进行热板、热辐射甩尾、Von Frey机械丝疼痛行为学实验,并考察相应脊髓髓鞘相关蛋白在蛋白水平是否发生变化。
  第三部分:利用Elisa以及western blot实验方法分别检测Efnb3基因敲除组与野生组,以及足底皮下注射2%甲醛溶液后2hEfnb3基因敲除组以及正常对照组两组小鼠足底皮肤与炎症相关的蛋白TNF-α以及IL-6的表达。另外,预先半个小时皮下注射Ephrin B3-Fc进行预处理,激活Eph/Ephrin B3信号通路,观察小鼠的疼痛行为。
  结果:
  第一部分:通过拯救实验恢复Efnb3基因的表达,结果显示无论是在第2周或第7周注射TAM,均可使CA GG-Cre+;Efnb3-/-小鼠的痛阈降低,小鼠在热辐射甩尾以及机械丝中表现出的异常疼痛反应可以被恢复到同窝野生型小鼠的正常痛阈水平。但是CAGG-Cre-;Efnb3-/-小鼠由于不能恢复Efnb3基因的表达,小鼠依然表现出异常的痛阈升高现象。透射电镜实验结果显示,恢复了Efnb3的表达,CA GG-Cre+;Efnb3-/-小鼠脱髓鞘的现象有很大程度改善,髓鞘损伤程度较CA GG-Cre-;Efnb3-/-基因敲除组小鼠大幅降低。Western blot中第8周Efnb3基因敲除组小鼠脊髓髓鞘脂质蛋白PLP蛋白表达水平明显降低,而MAG、MBP、NR2B、Nogo A的蛋白含量没有发生变化。在mRNA水平,Efnb3基因敲除组与正常组相比无统计学意义。免疫荧光实验显示鞘内注射AAV腺相关病毒过表达和干扰脊髓髓鞘PLP蛋白表达的模型建立成功。在疼痛行为学实验结果中,过表达PLP病毒组与正常对照组相比第10周时小鼠在热刺激模型和机械刺激模型中的痛阈明显降低,而干扰PLP病毒组痛阈明显升高。
  第二部分:Efnb3LacZ/LacZ小鼠与野生组相比,热板、热辐射甩尾以及机械刺激行为学实验中,小鼠的行为学均无明显差异。Western blot实验中髓鞘相关蛋白PLP、MAG、MBP、NR2B在蛋白表达水平上无明显差异。
  第三部分:Elisa与Western blot实验结果显示,Efnb3基因敲除组足底皮肤中的IL-6和TNF-α蛋白水平较野生组明显降低,皮下注射甲醛后,激活IL-6和TNF-α的表达,蛋白水平均明显升高,但Efnb3基因敲除组IL-6和TNF-α的含量仍明显低于野生组。甲醛实验中预先皮下注射Ephrin B3-Fc后进行观察,与正常对照组相比,小鼠的舔足时间显著增加。
  结论:
  1.Efnb3基因可能通过抑制脊髓髓鞘PLP蛋白的表达参与小鼠疼痛行为的调节。
  2.Efnb3作为配体通过正向信号通路调节小鼠的疼痛行为。
  3.Efnb3基因敲除抑制小鼠足底皮下IL-6和TNF-α的蛋白表达水平。
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