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慢性顽固性疼痛、癌性疼痛的治疗是临床工作中日益受到重视而又棘手的问题,目前实施的各种治疗方法都存在一定的局限性。疼痛的转基因治疗是将外源性阿片肽基因转移至体内表达并发挥生物学效应,这种方法可能提供满意的镇痛效果,且没有目前药物治疗方面的限制,是一种值得深入探讨的治疗措施。转基因治疗的方法很多,其中以复制缺陷的病毒载体转移目的基因的治疗方法在理论上具有高效、安全和稳定的特点,具有良好的应用前景。因此,本研究利用HSV-Ⅰ扩增子载体转移人前脑啡肽基因(HPPE),观察其在体转染的表达和对炎性疼痛大鼠的镇痛效应及免疫功能的影响。
目的:本研究采用嗜神经性的单纯疱疹病毒Ⅰ型扩增子载体经脑内注射和蛛网膜下腔注射两种不同的转基因途径转移HPPE到大鼠中枢神经元细胞中,观察报告基因LacZ和外源HPPE的共表达及对福尔马林炎性疼痛和热痛刺激的抗伤害作用。并观察转基因治疗对大鼠免疫功能的影响。为恶性疼痛的生物治疗探索有效途径及提供理论依据。
方法:构建含外源HPPE的重组单纯疱疹病毒Ⅰ型扩增子载体,用温度敏感型(31℃)HSV-Ⅰ病毒株包装和扩增,获得用于基因转染研究的假病毒颗粒。检测假型病毒滴度,原位组织化学染色检测报告基因LacZ的表达,用RT-PCR方法和放射免疫法检测HPPE的表达。
利用脑立体定向技术将包装后的重组HSV-Ⅰ扩增子载体、空白载体或生理盐水注入大鼠中脑导水管周围灰质(PAG)和蛛网膜下腔,观察在大鼠福尔马林炎性疼痛及热痛刺激中的抗伤害作用。通过检测脾脏指数、T淋巴细胞增殖转化水平、NK细胞活性和T淋巴细胞亚群及NK细胞表型分析观察转基因对大鼠免疫功能的影响。
结果:酶切鉴定构建的重组扩增子载体pHSVIRES-HPPE-LacZ(SHPZ)后,经包装、扩增和感染金黄地鼠肾细胞系(BHK-21)细胞,检测出假型病毒滴度为8×105pfu/ml。在体感染大鼠中枢神经细胞后用原位组织化学染色、RT-PCR和放免检测证实了外源脑啡肽基因的有效表达。
热痛阈测定发现蛛网膜下腔(鞘内)注射和PAG注射SHPZ组缩腿反应潜伏期(PWL)较基础PWL明显延长,于第1w开始延长有显著性差异,鞘内注射组于第3w达到高峰,至第5w基本恢复到基础痛阈值;PAG注射组于第2w到达高峰,至第6w基本恢复到基础痛阈值。对福尔马林诱发的炎性疼痛中,鞘内注射组疼痛累计评分(PIS)于第1w、2w、3w、4w时在第一相和第二相与对照组比较有显著性差异,于第5w时第二相PIS累计评分值接近对照组,对福尔马林的抗伤害作用可以被鞘内注射纳洛酮拮抗。PAG注射组则PIS于第1w、2w、3w、4w、5w时在第一相和第二相与对照组比较有显著性差异,于第6w时第二相PIS累计评分值接近对照组,对福尔马林的抗伤害作用可以被腹腔注射纳洛酮拮抗。
对细胞免疫功能的影响:鞘内和PAG注射1w后,SHPZ组、SHZ组与NS组比较,对脾脏指数均没有显著性差异。鞘内SHPZ注射组与鞘内吗啡注射组比较有显著性差异,吗啡组脾脏指数抑制显著。鞘内注射及PAG注射SHPZ组与SHZ组比较:发现SHPZ组T淋巴细胞增值转化水平和NK细胞活性均有显著性差异,T淋巴细胞亚群中CD3+CD4+细胞CD4+/CD8+、CD161+细胞百分率升高且有显著性差异,鞘内注射SHPZ组同SHZ组比较CD3+CD8+细胞百分率有升高且有显著性差异,鞘内及PAG注射SHPZ组、SHZ组同NS组比较,T淋巴细胞增值转化水平和NK细胞活性均有显著性升高,CD3+、CD3+CD4+、CD3+CD8+及CD161+细胞百分率均升高,差异有显著性;鞘内注射吗啡组与NS组比较,以上各项细胞免疫指标均明显下降。
结论:本研究成功构建了重组扩增子载体pHSVIRES-HPPE-LacZ(SHPZ),并成功地将外源基因HPPE转染到脊髓及PAG神经元细胞中,使之有效表达,提示重组扩增子载体SHPZ是良好的慢性疼痛转基因治疗工具;转移HPPE的表达对大鼠热痛和福尔马林炎性痛产生显著的镇痛效应;脑啡肽基因表达产物在产生显著镇痛效应同时对机体免疫功能不产生抑制作用,而在一定程度上促进机体细胞免疫功能。本研究为慢性疼痛转基因治疗的临床应用提供了理论依据。