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背景与目的:神经病理性痛是一种以神经系统损伤或功能障碍为原发因素的疼痛,由于其机制不明致使临床缺乏有效的镇痛手段。通过转录组测序和蛋白质谱分析发现,线粒体解偶联蛋白4(Uncoupling protein4,UCP4)通过介导线粒体可塑性参与脊髓水平慢性痛调控。本实验在神经病理性痛模型(Spared nerve injury,SNI)小鼠上,综合运用形态学、行为学以及线粒体功能检测等方法,探讨脊髓背角线粒体UCP4参与神经病理性痛的过程,以期为临床镇痛提供新的策略。方法:1.利用免疫荧光组织化学染色方法,观察小鼠腰段脊髓UCP4的表达分布情况,及其与星形胶质细胞特异性标志物GFAP(Glial fibrillary acidic protein,胶原纤维酸性蛋白)和小胶质细胞特异性标志物Iba1(Ionized calcium-binding adapter molecule 1,离子钙接头蛋白抗原)的双标情况。2.利用神经病理性痛SNI小鼠模型建立、动物痛行为学检测、转录组测序、Western-Blot、RT-q PCR以及线粒体生物学功能检测等方法,观察SNI小鼠脊髓背角UCP4的表达变化以及线粒体功能的改变。3.利用脊髓背角浅层UCP4病毒定位注射的方法干预UCP4的表达水平,然后利用动物痛行为学检测和线粒体生物学功能检测方法,观察UCP4对小鼠痛行为学及线粒体生物学功能的影响。结果:1.免疫荧光组织化学染色结果显示,脊髓背角UCP4主要表达于神经元中,且UCP4表达水平呈神经元体积依赖型。同时可见部分星形胶质细胞表达UCP4,但是在小胶质细胞中未见UCP4表达。2.Western-Blot、RT-q PCR、动物痛行为学检测以及线粒体生物学功能检测结果显示,与sham组小鼠相比较,SNI小鼠脊髓背角UCP4蛋白和m RNA表达明显上调;同时伴随线粒体功能障碍,表现为:ATP产生降低、氧自由基清除能力降低以及线粒体膜电位水平降低。3.Western-Blot、RT-q PCR、动物痛行为学检测以及线粒体生物学功能检测结果显示:正常小鼠脊髓背角浅层定位注射UCP4过表达(UCP4 Over-expression,UCP4OE)OE病毒14 d后建立SNI模型,SNI 14 d后检测发现,与SNI小鼠相比较,UCP4OE病毒注射小鼠脊髓背角UCP4蛋白和m RNA水平均显著增加,而线粒体ATP产生、氧自由基清除能力以及线粒体膜电位水平显著升高,小鼠机械缩足反射阈值(Paw withdrawal mechanical threshold,PWMT)明显提高。4.Western-Blot、RT-q PCR、动物痛行为学检测以及线粒体生物学功能检测结果显示:正常小鼠脊髓背角浅层定位注射UCP4干扰(UCP4 RNA interference,UCP4RNAi)病毒14 d后结果发现,与正常小鼠相比较,UCP4 RNAi病毒注射小鼠脊髓背角UCP4蛋白和m RNA水平显著降低,而线粒体ATP产生、氧自由基清除能力以及线粒体膜电位水平相比降低,小鼠机械缩足反射阈值明显降低。结论:1.UCP4表达于所有脊髓神经元和部分星形胶质细胞中,几乎不表达于小胶质细胞中,而且UCP4表达模式呈神经元体积依赖性分布。2.脊髓背角线粒体UCP4可能通过控制ATP产生效率、清除氧自由基以及维持线粒体膜电位稳定性等神经元保护作用缓解神经病理性痛的发生和发展。