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外周神经损伤可以诱导长时程的神经病理性痛。发生在包括受损神经、初级感觉神经元和相应支配的脊髓背角区域的多重的病理改变导致了神经病理性痛的起始、发展和长时程的维持。对外周神经损伤引起的初级感觉神经元基因表达改变的研究有助于更好地理解神经病理性痛的分子机制。为了更深入地了解初级感觉神经元的特性,想了解那些相对特异性的表达在背根神经节的初级感觉神经元中的基因。先前基因芯片的筛选结果显示SPARC(富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白)蛋白家族中的FstlI(卵泡抑素样蛋白1)基因相对特异性的表达在背根神经节中。Western印迹结果也显示FSTL1在神经系统中特异性地高表达在背根神经节中。免疫组织化学的结果显示,FSTL1在成年大鼠的背根神经节主要表达在中小神经元中,与CGRP(降钙素基因相关肽)和IB4(同工凝集素B4)都有部分共存。高倍镜视野下FSTL1呈囊泡状分布,且不与CGRP共存于大致密性囊泡。电镜研究结果显示FSTL1在神经元胞体、背根神经和脊髓末梢都定位于清亮囊泡。组分分离结果显示FSTL1所在组分在背根神经提取组分中与突触囊泡前体分布一致,在脊链背角的提取组分中与突触囊泡分布一致。为了研究FSTL1可能与哪一种突触囊泡的相关蛋白共存,取背根神经作免疫组织化学研究,结果显示FSTL1在背根神经中主要包含在VGluT2(囊泡型谷氨酸转运体)或VAMP2(囊泡膜缔合蛋白)阳性的突触囊泡前体中。想了解包含FSTL1的囊泡的分泌方式,因此检测了FSTL1的分泌。研究结果显示FSTL1既可自发分泌,也以刺激依赖的方式分泌。为了研究FSTL1的功能,做了离体脊髓薄片电生理记录,检测FSTL1蛋白对脊髓背角Ⅱ层固有神经元的突触传递的影响,结果显示外源重组的FSTL1蛋白可以抑制脊髓Ⅱ层固有神经元的自发兴奋性突触后电流的频率和幅度,更进一步的电生理结果显示FSTL1蛋白只抑制脊髓Ⅱ层固有神经元的微小兴奋性突触后电流的频率。外周神经损伤后FSTL1在背根神经节的表达显著降低。行为学结果显示脊髓鞘内给予外源FSTL1蛋白可减缓神经损伤诱导的病理性痛行为。上述结果提示初级感觉神经元表达的FSTL1可通过作用于突触前而调节感觉信息的传递。
进一步研究了SPARC家族其它成员在背根神经节的表达分布。目前己知的SPARC家族成员包括:SPARC、SPARCLl(SPARC样蛋白1)、FSTL1、SMOC1(分泌性模块化钙结合蛋白1)、SMOC2、Testicanl、Testican2和Testican3。免疫组化和原位杂交的实验结果显示SPARCL1仅表达在中大神经元中,与CGRP和IB4没有共存,且外周炎症和神经系统损伤都不影响SPARCL1的表达分布;原位杂交结合免疫组化的实验结果显示Testican1主要表达在CGRP阳性的中小细胞中,且外周神经损伤不影响其表达分布;原位杂交结合免疫组化的实验结果显示Testican2表达在所有背根神经节的神经元中,外周神经损伤也不影响其表达分布;原位杂交结合免疫组化的实验结果显示Testican3在背根神经节仅表达不到30%的初级感觉神经元中,且主要表达在CGRP阳性的肽类中小神经元中,外周神经损伤后Testican3的表达量显著减少。SPARCL1、Testicanl和Testican2的功能都待进一步研究。Testican1和Testican3都可以抑制MMP14(基质金属蛋白酶14)或MMP16介导的MMP2激活,而MMP2在神经病理性的维持过程中起着重要作用,想了解MMP14和MMP16在神经病理性痛中的作用。RT-PCR结果显示坐骨神经横断可导致MMP16在背根神经节长时程地高表达,而MMP14的表达未有改变。采用原位杂交实验检测了神经病理性痛模型(SNI)中MMP16的表达,结果显示MMP16长时程地高表达在神经元中。采用小干扰RNA预处理抑制MMP16表达后发现,预先降低MMP16的表达水平可显著减缓神经病理性痛的发生发展。上述结果提示Testican3可能通过作用于MMP16而在神经病理性痛中发挥作用。
综上所述,相对特异性地高表达在背根神经节中FSTL1通过作用于突触前而发挥着抑制脊髓突触传递的功能。因此更多的了解背根神经节中相对特异高表达的基因将有助于更好的理解背根神经节神经元的特性,如能从中筛选出治疗疼痛的药物靶点可能会有更好的特异性和更小的副作用。