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研究背景:骨癌痛(cancer-induced bone pain,CIBP)是一种机制复杂的慢性疼痛,不仅涉及炎性痛和神经病理性疼痛,还和酸中毒以及自身骨质破坏等病理机制有关。骨癌痛患者遭受着巨大折磨,但目前并无有效缓解疼痛的方法。近年来研究发现α7烟碱乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptors,n ACh Rs)分布在与疼痛相关的信号通路中,并在多种疼痛模型中表现出良好的镇痛效果,有望成为新型非阿片类镇痛药物,但是α7烟碱乙酰胆碱受体在骨癌痛中的作用尚不清楚。研究目的:本研究旨在探讨α7-n ACh Rs在大鼠骨癌痛发生和发展机制中的作用。研究方法:1.骨癌痛模型大鼠脊髓内α7-n ACh Rs的表达变化及细胞定位1.1骨癌痛模型的建立雌性SD大鼠随机分为3组:空白对照组(Naive组)、假手术组(Sham组)和骨癌痛组(CIBP组),其中CIBP组又分为day3、day7、day14和day21组。建立假手术组和骨癌痛组模型,于造模前(0天)和造模后第3、7、14、21天进行大鼠后足机械缩足反射阈值(paw withdraw thresholds,PWTs)检测。1.2脊髓腰段水平内α7-n ACh Rs的表达变化造模后第3、7、14、21天测完PWTs后取骨癌痛大鼠脊髓腰膨大(L4-L6)节段,运用蛋白印迹分析检测脊髓中α7-n ACh Rs的表达情况。1.3脊髓腰段水平内α7-n ACh Rs表达的细胞定位于造模后第21天,分别取Sham组和CIBP组大鼠的L4-L6脊髓节段,通过双重免疫荧光标记技术,检测大鼠脊髓中α7-n ACh Rs在小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元上的表达情况。2.单次激活α7-n ACh Rs对骨癌痛大鼠的镇痛作用2.1 PNU-282987对CIBP大鼠PWTs的作用雌性骨癌痛大鼠随机分为5组:(1)NS(2)0.5mg/kg PNU-282987(3)0.25mg/kg PNU-282987(4)0.1mg/kg PNU-282987(5)0.5mg/kg PNU-282987+MLA(PNU-282987为α7-n ACh Rs选择性激动剂,MLA为α7-n ACh Rs竞争性拮抗剂甲基牛扁亭)。鞘内置管7天后建造骨癌痛模型,造模后第14天测量大鼠PWTs后鞘内给药,然后分别于0.5、1、1.5、2、2.5、3小时测量大鼠PWTs并记录。2.2α7-n ACh Rs阳性变构调节剂对PNU-282987的作用雌性骨癌痛大鼠随机分为4组:(1)DMSO(2)PNU-282987(3)PNU-120596(4)PNU-282987+PNU-120596(PNU-120596为α7-n ACh Rs变构调节剂)。鞘内置管7天后建造骨癌痛模型,造模后第14天鞘内给药,然后分别于0.5、1.5、2.5小时测量大鼠PWTs并记录。3.重复激动α7-n ACh Rs对大鼠机械痛及脊髓内α7-n ACh Rs表达的影响3.1骨癌痛模型的建立及分组和行为学机械痛阈值的测定雌性SD大鼠随机分为4组:(1)假手术+NS组(Sham+NS组)(2)假手术+PNU(Sham+PNU组)(3)骨癌痛+NS组(CIBP+NS组)(4)骨癌痛+PNU组(CIBP+PNU组)。鞘内置管7天后建造骨癌痛模型和假手术模型后,造模后13天测量大鼠PWTs,第14、15、16、17、18天每天鞘内注射0.5mg/kg PNU-282987,2小时后测量大鼠PWTs并记录。3.2重复给予PNU-282987后脊髓内α7-n ACh Rs表达变化测量完PWTs后,立即获取大鼠脊髓腰膨大(L4-L6)节段,运用蛋白印迹分析和免疫荧光技术检测脊髓中α7-n ACh Rs的表达。4.脊髓NF-κB在骨癌痛中的表达变化及重复激动α7-n ACh Rs对NF-κB表达的影响4.1脊髓腰段水平内NF-κB的表达变化通过上述1.2中的提取的脊髓组织,运用蛋白印迹分析技术定量造模前(0)和造模后第21天NF-κB的蛋白表达量。4.2重复给予PNU-282987对NF-κB表达的影响通过上述3.2中获取的大鼠脊髓组织,运用蛋白印迹分析技术检测脊髓中NF-κB的表达变化。研究结果:1.骨癌痛模型大鼠脊髓内α7-n ACh Rs的表达变化及细胞定位与Sham组和Naive组相比,CIBP组大鼠造模后第7天PWTs明显降低,并至少持续至第21天;造模后第14天和第21天,CIBP大鼠脊髓L4-L6节段内α7-n ACh Rs表达量明显下调;免疫荧光技术显示大鼠α7-n ACh Rs主要表达于神经元内,少数表达于小胶质细胞和星形胶质细胞。通过对与Neu N/GFAP/Iba 1共表达的细胞在α7-n ACh Rs阳性细胞中的比例发现,CIBP大鼠脊髓中约80.2%、Sham组大鼠脊髓中约75.2%的α7-n ACh Rs阳性细胞表达于神经元,CIBP大鼠和Sham组大鼠脊髓中不到5%的α7-n ACh Rs阳性细胞表达于星形胶质细胞和小胶质细胞。2.单次激活α7-n ACh Rs对骨癌痛大鼠的镇痛作用α7-n ACh Rs激动剂可呈剂量依赖性地提高CIBP大鼠的PWTs;MLA提前30分钟鞘内注射后可拮抗α7-n ACh Rs激动剂的疼痛缓解作用;PNU-120596提前30分钟鞘内注射后可加强PNU-282987镇痛作用。3.重复激动α7-n ACh Rs对大鼠机械痛及脊髓内α7-n ACh Rs表达的影响重复给予激动剂PNU-282987后,CIBP大鼠PWTs明显增加,CIBP和Sham组大鼠脊髓内α7-n ACh Rs明显上调。4.骨癌痛模型大鼠脊髓NF-κB表达变化及重复激动α7-n ACh Rs对NF-κB表达的影CIBP大鼠脊髓内NF-κB水平显著增加,但在重复给予激动剂PNU-282987后,CIBP大鼠脊髓内NF-κB表达量明显下降。研究结论:本研究证明了脊髓α7-n ACh Rs在骨癌痛大鼠脊髓中表达显著下调,单次激动α7-n ACh Rs在骨癌痛大鼠上具有剂量依赖的镇痛效应,重复激动α7-n ACh Rs可以恢复α7-n ACh Rs表达、抑制NF-κB信号通路,部分缓解骨癌痛大鼠机械痛敏状态。我们推测α7-n ACh Rs可能作为骨癌痛的非阿片药物治疗的潜在靶点。