维生素D受体对小鼠急性内脏痛的调节作用机制

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前言:  内脏痛(Visceral pain,VP)是临床上常见的疼痛现象,常伴有情绪和防御反应。其明显特征是对切割、灼烧等刺激不敏感,而对机械牵拉、缺血、炎症等刺激比较敏感。内脏痛发生缓慢、持久、且定位不清,持续的内脏痛可以引起痛觉过敏。内脏痛给人类带来巨大的痛苦,但其机制十分复杂,是临床研究和基础研究的一大难题。  维生素D受体(Vitamin D receptor,VDR)是核受体家族的一员,广泛存在于各种组织和器官中,受活化形式的维生素D-1,25(OH)2D3调控。1,25(OH)2D3-VDR通路的激活有多种功能,除了调节水盐代谢、骨钙代谢外,还参与调控脂代谢、糖代谢、免疫应答等,此外还可通过调节肾素-血管紧张素系统对心血管、肾、脑、肺以及动物的行为等功能进行调控。  最近有22项研究显示慢性痛与维生素D缺乏相关。特别是Harri等人最新的研究显示:疼痛患者经过3周日光照射治疗,随着患者血清维生素D水平的提高,肌肉、骨痛的疼痛程度有所减轻。尽管部分流行病学调查研究表明维生素D可以减轻各种疼痛如关节痛、骨痛、肌肉痛、神经痛等,但其对疼痛的调节作用尚未被肯定,机制亦不清楚。  本课题的预实验结果显示急性内脏痛小鼠脑内VDR表达较正常小鼠低,提示VDR参与内脏痛的生理过程,为了进一步为明确维生素D及VDR在急性内脏痛过程中的作用,利用腹腔注射维生素D类似物(paricalcitol,Pari)构建VDR高表达小鼠模型;用1%醋酸诱导VDR高表达小鼠及VDR敲除小鼠急性内脏痛,通过对行为学观察、评估及Western blot、RT-PCR、免疫荧光等分子生物学技术手段,探究VDR在急性内脏痛过程中的作用及可能存在的调节机制,为临床内脏痛的治疗提供新方向,新靶点。  实验方法:  1、动物模型构建及分组:  腹腔注射paricalcitol2周诱导VDR高表达小鼠模型(pari组);腹腔注射60%丙二醇2周的构建安慰剂组小鼠(PE组);腹腔注射1%醋酸盐溶液诱导急性内脏痛小鼠(疼痛组);腹腔注射生理盐水构建对照组小鼠(对照组);VDR敲除小鼠(VDR敲除组);野生组小鼠(野生组)。  2、行为学的观察:  记录以上各种小鼠开始扭体时间(潜伏期)及第一次扭体开始后15分钟内的扭体数,评价内脏痛痛觉程度。  3、分子水平的检测:  利用realtime-PCR、Westernblot、免疫荧光检测小鼠脑、脊髓组织VDR、c-fos、SubstanceP(SP)、somatostatin(SS)等分子水平的改变。  4、统计分析:  实验结果除免疫荧光结果外均用均数±标准差(X±S)来表示,用t检验对各组差异进行比较,以P<0.05定义为差异有统计学意义,以上统计学分析在SPSS.16.0软件进行。  实验结果:  一、用1%醋酸诱导内脏痛时,VDR高表达小鼠不易引起痛感,VDR敲除小鼠痛感强烈  1、VDR高表达小鼠的行为学观察:  用1%醋酸诱导急性内脏痛小鼠模型时,发现VDR高表达组小鼠较安慰剂组小鼠扭体数明显减少(46.07±15.63次/60.00±16.67次),差异有统计学意义,P<0.05,提示VDR高表达小鼠不易引起痛感;但两组小鼠扭体潜伏期差异不显著,无统计学意义。  2、VDR敲除小鼠的行为学观察:  对VDR敲除小鼠及同背景的野生鼠诱导急性内脏痛模型时,发现VDR敲除小鼠扭体数明显多于野生鼠(53.67±2.31次/30.00±11.53次),痛感明显,差异有统计学意义,P<0.05。VDR敲除组小鼠扭体潜伏期较野生组扭体潜伏期短,差异有统计学意义(3.40±0.17min/5.17±0.76min)。  二、小鼠脊髓、脑VDR表达受急性内脏痛的负反馈调节  1、小鼠脊髓VDR的表达变化:  1%醋酸诱导内脏痛后,分别于0h、2h、6h、12h、24h检测小鼠脊髓VDR的表达水平,发现随时间推移两组小鼠脊髓表达均上调,且脊髓的VDR表达上调明显先与脑VDR表达上调,Pari组注射致痛物质开始扭体时脊髓既已经有一定水平的VDR表达,在注射致痛物质12h后PE组和Pari组脊髓VDR表达达峰值,随后开始下降。  2、小鼠脑VDR的表达变化:  1%醋酸诱导内脏痛后,分别于0h、2h、6h、12h、24h检测小鼠脑VDR的表达水平,发现随时间推移两组小鼠脑VDR表达均上调。而Pari组注射致痛物质开始扭体时脑内既已经有一定水平的VDR表达。在注射致痛物质12h24h后,PE组小鼠脑VDR反馈性增高,近VDR高表达小鼠水平。  三、VDR在小鼠脊髓后根、脑内侧缰核、丘脑的神经元细胞核表达  1、VDR的脊髓定位:  通过免疫荧光染色定位检测,VDR在小鼠脊髓后根表达,且Pari疼痛组小鼠脊髓后根VDR表达显著高于PE疼痛组。  2、VDR的脑定位:  急性内脏痛时,VDR在小鼠脑内侧缰核、丘脑均有表达,其中Pari疼痛组小鼠内侧缰核表达的VDR显著多于PE疼痛组小鼠,且所有表达的VDR均位于神经元的细胞核。  四、急性内脏痛时,VDR高表达组与安慰剂组小鼠脊髓后根SS、SP的表达差异  1、SS表达差异:  小鼠急性内脏痛时,脊髓后根SS显著高表达,高于对照组,但两疼痛组的组间差别不明显。  2、SP的表达差异:  急性内脏痛时,小鼠脊髓后根SP显著高表达,高于其对照组,且Pari疼痛组SP表达显著高于PE疼痛组。  五、VDR高表达疼痛组小鼠大脑内侧缰核表达c-fos的神经元显著多于其对照组  Pari疼痛组小鼠内侧缰核表达c-fos神经元显示多于其对照组,提示VDR高表达小鼠接受1%醋酸腹腔刺激时,内侧缰核感觉神经元被高度兴奋。  实验结论:  维生素D受体参与小鼠急性内脏痛的调节;VDR表达高,不易引起痛感,VDR表达低或不表达,痛感强烈;且VDR的表达受内脏痛的负反馈调节;VDR对急性内脏痛的调节作用机制可能与促进脊髓背根P物质表达有关,而与生长抑素无关;VDR对急性内脏痛的中枢调节可能是通过兴奋痛阈中枢内侧缰核,提高痛阈而发挥作用。
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