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目的:
神经病理性疼痛(Neuropathic Pain,NPP)一般理解为多种原因所致的躯体或感觉系统引起的身体的疼痛,据最新流行病学研究显示,这种类型的疼痛在人群中发病率为7%左右,这种心理和身体上的痛苦感受常常严重影响患者的日常生活,也是脊髓损伤后致残的主要原因之一。另外脊髓损伤后出现NPP的患者其生活质量也较差,因此极有必要进行彻底的治疗。去氢紫堇鳞茎碱(Dehydrocorybulbine,DHCB)是从紫堇属植物延胡索中提取的一种生物碱,既往的动物实验发现它能有效地缓解炎性疼痛和NPP。在本研究中,我们通过在大鼠中进行实验,评估基于P2X4受体(P2X4R),DHCB对脊髓损伤后发生的慢性的NPP的影响,并探索其可能的作用机制。
方法:
1.动物实验:
为了探索脊髓损伤对脊髓中P2X4R水平和伤害感受性白细胞介素产生的影响,我们通过挫伤大鼠脊髓制作了脊髓损伤的动物模型,将其随机分为三组:①脊髓损伤组;②DHCB(2nM)治疗组;③DHCB(20nM)治疗组;另外设置假手术组(即为对照组),使用触觉测量套件(2.0g,North Coast Medical,USA)测定不同组别之间的大鼠对无害性机械刺激的敏感性。采取爪回缩反应发生率(PWF%)来确定不同组别之间的大鼠对无害的机械刺激的疼痛反应。以此评估DHCB的应用是否对会对大鼠脊髓损伤后产生的相关疼痛起到一定的镇痛作用,并通过对比DHCB(2nM)治疗组与DHCB(20nM)治疗组确定不同浓度的DHCB是否会对镇痛效果产生影响。
处死大鼠获取损伤脊髓部位及腰段的脊髓组织,通过Westernblot对比脊髓损伤组与假手术组的实验数据,观察P2X4R,IL-1β,IL-18和MMP9的表达水平的高低,以此证实脊髓损伤是否会对脊髓中P2X4R表达水平和伤害感受性白细胞介素的表达水平产生影响,并通过大鼠尾静脉注射DHCB观察其在大鼠体内对P2X4R,IL-1β,IL-18和MMP9的表达水平产生的影响。
为评价盐酸喹吡罗和ATP在活体动物内对DHCB的影响,将21只SCI大鼠随机分为3组,按实验设计给予相应组分。DHCB(5mg/Kg/天)或盐酸喹吡罗(1mg/Kg/天)或ATP(2mg/Kg/天)每三天经尾静脉注射一次。以等量生理盐水注射同途径注射作为对照组。采取爪回缩反应发生率(PWF%)来确定不同组别之间的大鼠对无害的机械刺激的疼痛反应。
2、细胞学实验:
在我们的研究中,对实验动物注射DHCB显著减少了脊髓损伤后的脊髓中P2X4R的表达。为了证实DHCB对P2X4R在体外是否也能产生的这种影响,我们使用VSC4.1细胞和BV-2细胞确定DHCB是否能在细胞水平调节了P2X受体的数量或功能。因为P2X4R对Ca2+具有高渗透性,通过Fura-2示踪测定细胞内Ca2+的溶度,以此确定DHCB对P2X4R的影响。
为了确定DHCB发挥作用的确切途径,将VSC4.1分为两组,一组利用多巴胺D2受体(D2R)激动剂喹吡罗(10μM)处理,另一组不经任何处理,通过western blot确定两组细胞中P2X4R中表达的高低。
为了确定D2R对DHCB作用的的影响,将VSC4.1分为3组(均加入100μMATP):①DHCB处理组;②DHCB+D2R激动剂喹吡罗处理组;③对照组;通过测定细胞内Ca2+的溶度,进一步确定DHCB发挥作用的确切途径。
结果:
在大鼠脊髓损伤的模型中,我们的实验发现在脊髓损伤后第7天大鼠出现NPP症状,并确认了脊髓损伤后大鼠脊髓中P2X4R水平的上调。另外,脊髓损伤组IL-1β,IL-18和MMP-9的表达水平显著的高于对照组。而通过每3天通过脊髓损伤后的大鼠尾静脉注射给予DHCB,显著的减轻了脊髓损伤导致的机械异常性疼痛。此外,注射DHCB显著抑制了脊髓损伤后P2X4R,IL-1β,IL-18和MMP-9的蛋白质表达水平的增加。细胞内Ca2+通过仪器测量结果还显示,在VSC4.1和BV-2细胞经过持续12小时(图2A和2B)的DHCB处理后,(100μM)ATP诱导的细胞内Ca2+流入显著降低,提示DHCB下调了VSC4.1细胞本身的P2X4R的表达。
在确定DHCB发挥作用的确切途径的相关实验中,多巴胺D2R激动剂喹吡罗(10μM)增加了VSC4.1细胞中的P2X4R的表达,且喹吡罗同时也逆转了DHCB对ATP诱导的钙内流的抑制作用。因此喹吡罗和ATP均可以拮抗了DHCB的镇痛作用,进一步确定了DHCB通过影响D2R,间接影响P2X4R发挥镇痛功能。
另外,我们通过动物实验证实不管喹吡罗(1mg/kg)还是ATP(1mg/kg)单独应用对于脊髓损伤后疼痛均没有任何镇痛作用。
结论:
DHCB以剂量依赖性方式显著减轻脊髓损伤模型中大鼠的NPP并可以改善其运动功能;DHCB是通过调节多巴胺D2R间接调节P2X4R的功能,从而发挥其对NPP的镇痛作用的。
神经病理性疼痛(Neuropathic Pain,NPP)一般理解为多种原因所致的躯体或感觉系统引起的身体的疼痛,据最新流行病学研究显示,这种类型的疼痛在人群中发病率为7%左右,这种心理和身体上的痛苦感受常常严重影响患者的日常生活,也是脊髓损伤后致残的主要原因之一。另外脊髓损伤后出现NPP的患者其生活质量也较差,因此极有必要进行彻底的治疗。去氢紫堇鳞茎碱(Dehydrocorybulbine,DHCB)是从紫堇属植物延胡索中提取的一种生物碱,既往的动物实验发现它能有效地缓解炎性疼痛和NPP。在本研究中,我们通过在大鼠中进行实验,评估基于P2X4受体(P2X4R),DHCB对脊髓损伤后发生的慢性的NPP的影响,并探索其可能的作用机制。
方法:
1.动物实验:
为了探索脊髓损伤对脊髓中P2X4R水平和伤害感受性白细胞介素产生的影响,我们通过挫伤大鼠脊髓制作了脊髓损伤的动物模型,将其随机分为三组:①脊髓损伤组;②DHCB(2nM)治疗组;③DHCB(20nM)治疗组;另外设置假手术组(即为对照组),使用触觉测量套件(2.0g,North Coast Medical,USA)测定不同组别之间的大鼠对无害性机械刺激的敏感性。采取爪回缩反应发生率(PWF%)来确定不同组别之间的大鼠对无害的机械刺激的疼痛反应。以此评估DHCB的应用是否对会对大鼠脊髓损伤后产生的相关疼痛起到一定的镇痛作用,并通过对比DHCB(2nM)治疗组与DHCB(20nM)治疗组确定不同浓度的DHCB是否会对镇痛效果产生影响。
处死大鼠获取损伤脊髓部位及腰段的脊髓组织,通过Westernblot对比脊髓损伤组与假手术组的实验数据,观察P2X4R,IL-1β,IL-18和MMP9的表达水平的高低,以此证实脊髓损伤是否会对脊髓中P2X4R表达水平和伤害感受性白细胞介素的表达水平产生影响,并通过大鼠尾静脉注射DHCB观察其在大鼠体内对P2X4R,IL-1β,IL-18和MMP9的表达水平产生的影响。
为评价盐酸喹吡罗和ATP在活体动物内对DHCB的影响,将21只SCI大鼠随机分为3组,按实验设计给予相应组分。DHCB(5mg/Kg/天)或盐酸喹吡罗(1mg/Kg/天)或ATP(2mg/Kg/天)每三天经尾静脉注射一次。以等量生理盐水注射同途径注射作为对照组。采取爪回缩反应发生率(PWF%)来确定不同组别之间的大鼠对无害的机械刺激的疼痛反应。
2、细胞学实验:
在我们的研究中,对实验动物注射DHCB显著减少了脊髓损伤后的脊髓中P2X4R的表达。为了证实DHCB对P2X4R在体外是否也能产生的这种影响,我们使用VSC4.1细胞和BV-2细胞确定DHCB是否能在细胞水平调节了P2X受体的数量或功能。因为P2X4R对Ca2+具有高渗透性,通过Fura-2示踪测定细胞内Ca2+的溶度,以此确定DHCB对P2X4R的影响。
为了确定DHCB发挥作用的确切途径,将VSC4.1分为两组,一组利用多巴胺D2受体(D2R)激动剂喹吡罗(10μM)处理,另一组不经任何处理,通过western blot确定两组细胞中P2X4R中表达的高低。
为了确定D2R对DHCB作用的的影响,将VSC4.1分为3组(均加入100μMATP):①DHCB处理组;②DHCB+D2R激动剂喹吡罗处理组;③对照组;通过测定细胞内Ca2+的溶度,进一步确定DHCB发挥作用的确切途径。
结果:
在大鼠脊髓损伤的模型中,我们的实验发现在脊髓损伤后第7天大鼠出现NPP症状,并确认了脊髓损伤后大鼠脊髓中P2X4R水平的上调。另外,脊髓损伤组IL-1β,IL-18和MMP-9的表达水平显著的高于对照组。而通过每3天通过脊髓损伤后的大鼠尾静脉注射给予DHCB,显著的减轻了脊髓损伤导致的机械异常性疼痛。此外,注射DHCB显著抑制了脊髓损伤后P2X4R,IL-1β,IL-18和MMP-9的蛋白质表达水平的增加。细胞内Ca2+通过仪器测量结果还显示,在VSC4.1和BV-2细胞经过持续12小时(图2A和2B)的DHCB处理后,(100μM)ATP诱导的细胞内Ca2+流入显著降低,提示DHCB下调了VSC4.1细胞本身的P2X4R的表达。
在确定DHCB发挥作用的确切途径的相关实验中,多巴胺D2R激动剂喹吡罗(10μM)增加了VSC4.1细胞中的P2X4R的表达,且喹吡罗同时也逆转了DHCB对ATP诱导的钙内流的抑制作用。因此喹吡罗和ATP均可以拮抗了DHCB的镇痛作用,进一步确定了DHCB通过影响D2R,间接影响P2X4R发挥镇痛功能。
另外,我们通过动物实验证实不管喹吡罗(1mg/kg)还是ATP(1mg/kg)单独应用对于脊髓损伤后疼痛均没有任何镇痛作用。
结论:
DHCB以剂量依赖性方式显著减轻脊髓损伤模型中大鼠的NPP并可以改善其运动功能;DHCB是通过调节多巴胺D2R间接调节P2X4R的功能,从而发挥其对NPP的镇痛作用的。