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背景及目的糖尿病(diabetes mellitus DM)作为一种非传染性慢性疾病已成为威胁全世界人类健康的主要原因,造成的全球性公共卫生问题也日益严峻,据不完全估计,仅2010年全世界因DM死亡的人数就增加到130万[1]。糖尿病神经病变(diabetic neuropathy)是DM最常见的慢性并发症之一,病变易累及周围神经,其中痛性糖尿病神经病变(painful diabetic neuropathy PDN)是DM患者最为严重、花费及致残率最高的并发症,部分患者在受到机械刺激时会出现显著的异常疼痛,常见表现为烧灼痛、电击痛、刺痛和痛觉过敏,称之为糖尿病机械性痛(diabetic mechanical allodynia,DMA),异常疼痛会引发焦虑、抑郁及睡眠障碍,严重影响其生活质量[2]。目前,对DMA发病机制的研究尚未明确,缺乏有效的治疗措施。因此,本研究通过给雄性Sprague-Dawley大鼠(简称SD大鼠)腹腔内一次性注射对胰岛β细胞有破坏作用的毒素-链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)的方式,诱导出实验所需的1型DM大鼠模型[3]。瞬时感受器电位(transient receptor potential TRP)通道对温度变化非常敏感,这几个TRP通道在外周组织及离体研究中被证实,可作为机械敏感性通道参与机械刺激、化学物质等产生的痛觉形成,在DMA的发病机制中有举足轻重的地位。通过观察大鼠模型的行为学和分子生物学等研究方法,在脊髓背根神经节(dorsal root ganglia DRG)水平对TRPV1、TRPA1、TRPM8通道mRNA和蛋白质发生的表达变化进行研究,作为医学领域的前沿研究为PDN有效的临床治疗提供了新思路。实验方法(1)将70只大鼠随机分为正常对照组(n=10)和实验组(n=60),通过给实验组成年健康雄性SD大鼠腹腔内一次性注射STZ的方式,诱导出1型DM大鼠模型;(2)应用von Frey丝测定DM大鼠模型的机械性后爪回缩阈值(paw withdrawal threshold,PWT),按照科学的实验方法,观察并记录PWT的变化,筛选出符合实验研究条件的DMA大鼠模型;(3)将筛选出来的DMA大鼠模型进行分组,随机分为1周组(1w组)、2周组(2w组)、3周组(3w组)、4周组(4w组),每组6只,按组别取DMA大鼠模型的双侧DRG,保存到﹣80℃冰箱;(4)运用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR)的方法检测各周组DMA大鼠模型DRG中TRPV1、TRPA1、TRPM8 mRNA的表达变化;(5)运用Western blot方法检测各周组DMA大鼠模型DPG中TRPV1、TRPA1、TRPM8蛋白表达变化。结果(1)实验结果显示对照组SD大鼠血糖平均值为6.1-8.4mmol/L;注射STZ 3天后DM大鼠的血糖平均为22.3mmol/L,随后1、2、3、4w组的DM大鼠血糖波动在22.3-25.7mmol/L,均显著大于16.7mmol/L,与正常对照组血糖水平相比,P<0.01,差异有统计学意义。(2)DM大鼠3d、1w、2w、3w、4w组的体重波动在233.5-280.2g,与正常对照组体重相比,P<0.01,差异有统计学意义;DM大鼠模型的体重增长速度较适应性喂养前明显减慢,甚至部分DM大鼠模型的体重出现下降情况。(3)造模后1周,约60%DM大鼠模型的双侧后爪呈现DMA。测定正常对照组的机械性痛阈值(PWT)平均在10-15g。给大鼠腹腔注射STZ造模后3d,与正常对照组相比,DM大鼠模型PWT降低,在第7d明显降低,在第21d降到最低,并且维持到第28d,7d到28d PWT值变化不明显,与正常对照组PWT相比,P<0.01,差异有统计学意义。(4)与正常对照组相比,PCR结果显示DMA第7d时,TRPV1的mRNA表达即明显增多,之后稍降低但仍处于高水平;应用Western blotting方法检测蛋白质水平时发现在DMA 7d时蛋白质水平达到顶峰,之后水平变化与mRNA水平变化同步。TRPA1的mRNA和蛋白质的表达量随时间推移逐步升高,21d和28d水平最高。TRPM8的mRNA和蛋白质的表达水平在7d时开始升高,14d升至最高,以后维持在高水平。结论(1)通过给雄性SD大鼠腹腔内一次性注射STZ的方式可以成功制备DM大鼠模型,与正常对照组相比,DM组大鼠的血糖、体重、PWT均发生变化,且差异有统计学意义。DM大鼠模型可出现多饮、多食、多尿等DM相关症状,与DM患者的临床表现相符,有助于在DRG水平对TRPV1、TRPA1、TRPM8通道发生的表达变化进行研究,为DM患者诊治提供新思路。(2)DMA大鼠模型DRG中TRPV1、TRPA1、TRPM8mRNA和蛋白质的表达水平在DMA不同时间点呈现增高趋势,TRPV1、TRPM8的mRNA和蛋白质在早期就出现升高趋势,与之不同的是TRPA1的mRNA和蛋白质在晚期才开始明显升高。综上,不同的TRP通道在不同的时程出现升高,提示DMA的产生和机制是一个十分复杂的过程,多种因素参与其中,而本研究涉及的3种不同的机械敏感性TRP通道均参与了DMA的发展。