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本文采用药理学、行为学、组织病理学、免疫组化和免疫印迹等技术和方法对富含特异性钠离子通道调制剂的东亚钳蝎(BmK)毒液致痛相关的外周和中枢敏化的分子细胞机制进行了较系统的研究,主要结果如下:
1.肥大细胞脱颗粒和组胺部分介导BmK粗毒诱导的痛相关行为和水肿大鼠经足底注射BmK粗毒和类α样蝎毒素多肽BmK I,可诱发肥大细胞脱颗粒。BmK粗毒诱导的自发痛、双侧后足机械痛敏、原发性热痛敏和后足水肿以及脊髓浅层c-Fos的表达可被compound 48/80慢性耗竭肥大细胞以及外周共施加组胺受体H1或H2受体拮抗剂部分压抑。提示肥大细胞脱颗粒和组胺部分介导了BmK粗毒诱导的痛相关行为以及水肿反应。
2.脊髓谷氨酸受体参与BmK粗毒诱导的痛相关行为的诱导和维持大鼠经鞘内注射MK-801(NMI)A受体拮抗剂),CNQX(非NMDA受体拮抗剂),DL-AP3(I组mGluR受体拮抗剂),APDC(II组mGluR受体激动剂)等谷氨酸受体拮抗剂或激动剂研究了脊髓谷氨酸受体在BmK粗毒诱导的痛相关行为中的作用。药物前处理实验发现,BmK粗毒诱导的自发痛行为可被MK801和CNQX所压抑,被DL-AP3和APDC轻微压抑,原发性热痛敏可被MK-801或DL-AP3压抑,双侧机械痛敏可被CNQX或DL-AP3压抑,而仅镜像机械痛敏可被APDC压抑。药物后处理实验发现,原发性热痛敏可被MK-801,CNQX,DL-AP3或APDC所逆转,而双侧机械痛敏仅被APDC所逆转。提示脊髓谷氨酸受体参与了BmK蝎毒诱导的不同痛相关行为。
3.脊髓-氧化氮参与BmK粗毒诱导的痛相关行为和脊髓c-Fos表达大鼠足底注射BmK粗毒可诱发双侧脊髓背角浅层(Ⅰ-Ⅱ)、深层(Ⅴ-Ⅵ)和中央管附近(Ⅶ-Ⅹ)nNOS阳性神经元数目显著增加,注射同侧比对侧强,但在腰椎固有层(Ⅲ-Ⅳ)没有明显的增加。免疫印迹结果表明,BmK粗毒诱导脊髓nNOS的表达上调。BmK粗毒注射前10分钟用L-NAME(一种NOS抑制剂)预处理,显著性地压抑自发痛行为、原发性热痛敏、双侧机械痛敏以及脊髓背角c-Fos的表达。提示脊髓一氧化氮参与了BmK粗毒诱导的痛相关行为和脊髓c-Fos表达。
4.脊髓胶质细胞的激活参与BmK诱导的痛相关反应大鼠足底注射BmK粗毒3天后,脊髓星形胶质细胞标志物GFAP免疫染色强度开始增加,7天达到峰值并在14天后逐渐恢复。免疫印迹结果表明,BmK粗毒可诱导脊髓GFAP表达上调。小胶质细胞标志物OX-42的免疫染色强度在BmK毒素注射4小时后开始增加,峰值出现在1天,并在3到7天消退。鞘内注射胶质细胞抑制剂Fluorocitrate或腹腔注射小胶质细胞特异性抑制剂Minocycline预处理,可以有效地压抑BmK粗毒诱导的自发痛反应、双侧机械痛敏和原发性热痛敏。提示脊髓星形胶质细胞和小胶质细胞的激活参与了BmK粗毒诱导的痛相关反应。
5.脊髓胞外信号调节激酶(ERK)信号通路激活参与BmK粗毒诱导的痛相关行为大鼠足底注射BmK粗毒2分钟激活了注射侧L4-L5脊髓节段的ERK,峰值在30-60分钟,4小时后基本消失。免疫印迹结果表明,BmK粗毒可诱导的脊髓磷酸化ERK表达的增加。预先鞘内注射MEK特异性抑制剂U0126抑制了BmK粗毒诱导的自发痛行为、原发性热痛敏和双侧机械痛敏,且剂量依赖性的抑制脊髓c-Fos的表达。预先鞘内注射MK-801或CNQX显著压抑BmK粗毒诱导的脊髓ERK的激活。以上结果提示,脊髓NMDA受体和非NMDA受体部分介导的胞内ERK信号通路的激活参与BmK粗毒诱导的痛相关行为。
综上所述,本研究发现肥大细胞和组胺参与蝎毒诱导的外周敏化机制,而脊髓谷氨酸受体、一氧化氮通路、胶质细胞激活以及胞内ERK信号通路的激活都被涉及到蝎毒诱导的脊髓中枢敏化机制中。对蝎毒致痛的分子细胞机制的系统解析,将丰富我们对炎症痛的理解,从而有助于寻求更好的镇痛策略用于包括蝎蜇伤在内的多种临床炎症痛的治疗。