去甲基化酶TET1参与奥沙利铂诱导的神经病理性疼痛的机制

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奥沙利铂(Oxaliplatin OXA)是临床常用的一种化疗药,主要用于睾丸、卵巢、子宫颈、结肠和前列腺癌症的治疗。但很多化疗患者在接受OXA治疗后会出现周围神经病变,部分患者会发展为慢性周围神经病变。冷触痛是OXA引起周围神经病变最特异的症状。OXA诱导的神经病理性疼痛严重影响患者生活质量,因目前并没有有效的预防和治疗方法,极大限制了OXA的临床应用,为了解决这一难题需要加深对OXA诱导神经病理性疼痛发病机制的研究,为临床治疗提供理论依据。本研究在小鼠体内腹腔注射OXA来诱导出周围神经病理性疼痛,检测到OXA诱导的周围神经病理性疼痛小鼠背根神经节(Dorsal Root Ganglion DRG)中神经元的钠离子电流增加、钠离子通道Nav1.6的表达增加的同时去甲基化酶TET1表达减少,因此,进一步研究Nav1.6表达增加的机制与TET1的调控是本研究的主要内容,该研究将为OXA诱导的周围神经病理性疼痛的治疗提供靶点。  研究目的:  探讨由OXA诱导的周围神经病理性疼痛中,神经元钠离子电流增加和Nav1.6表达增加的调控机制,为OXA诱导的周围神经病理性疼痛的临床治疗和预防提供理论依据。  研究方法:  1.建立由OXA诱导的周围神经病理性疼痛的小鼠模型  模拟临床上的用药方案,每周2次,共4次,给予C57BL6小鼠腹腔注射OXA建立动物模型,检测小鼠0d、1d、2d、6d、8d、10d、14d、17d的行为学变化。  2.电生理检测急性分离的DRG神经兴奋性  急性分离及培养小鼠双侧L4~L6背根神经节神经元,用全细胞电流钳记录神经元的静息膜电位、动作电位最小刺激电流、动作电位阈值、动作电位峰值、幅度、超射值等数据分析OXA诱导的神经病理性疼痛中DRG神经元的兴奋性变化。  3.电生理检测OXA模型小鼠DRG神经元钠离子电流变化  急性分离及培养小鼠双侧L4~L6背根神经节神经元,利用全细胞电压钳技术,检测细胞膜上的钠离子电流变化。  4.检测OXA模型小鼠DRG中钠离子通道表达变化  注射OXA17d后取材,应用qRT-PCR检测模型小鼠DRG组织中的Nav1.3、Nav1.6、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9的mRNA的表达变化。  5.检测注射不同剂量的OXA小鼠DRG中Nav1.6表达的变化  根据小鼠注射OXA的剂量差异,分组为3mg/kg、4mg/kg、5mg/kg三个剂量组,造模成功后取L4~L6DRG,用western-blot的方法检测Nav1.6的表达变化。  6.检测不同剂量OXA模型小鼠DRG中TET1的表达变化  根据小鼠注射OXA的剂量差异,分组为3mg/kg、4mg/kg、5mg/kg三个剂量组,造模成功后取L4~L6DRG用western-blot的方法检测TET1的表达变化。  7.检测OXA模型小鼠DRG中miR-30b的表达变化和miR-30b启动子区的羟甲基化水平变化,并用双荧光素酶报告基因载体验证miR-30b与SCN8A的3UTR结合  利用qRT-PCR的方法检测OXA模型小鼠DRG中miR-30b的表达变化,取模型鼠L4~L5的DRG组织并提取DNA,利用hMeDIP-PCR的技术方法,来检测OXA诱导的周围神经病变模型中miR-30b启动子区的羟甲基化水平变化。构建SCN8A3UTR区的双荧光素酶报告基因载体质粒,在PC12细胞中共转染miR-30b agomir和质粒,然后检测荧光强度变化,确定miR-30b是否与SCN8A的3UTR端结合。  8.敲除小鼠DRG中TET1后对疼痛的影响  在TET1LoxP小鼠左侧L4~L5DRG显微注射携带Cre酶基因的慢病毒,条件性敲除TET1,检测TET1表达是否降低,并检测成功敲除小鼠的行为学变化。  研究结果:  1.建立OXA诱导的周围神经病理性疼痛模型成功。  腹腔注射OXA后,检测其0d、1d、2d、6d、8d、10d、14d、17d机械痛、冷痛行为,结果显示在打药后第6天开始,OXA模型小鼠的机械痛阈值和冷痛阈值均明显下降(P<0.001),并在打药后10d降到最低值(P<0.001)。  2.电生理检测OXA模型小鼠DRG神经元兴奋性增加  急性分离及培养小鼠双侧L4~L6背根神经节神经元,用全细胞电流钳记录神经元的静息膜电位、动作电位最小刺激电流、动作电位阈值、动作电位峰值、幅度、超射值等数据,分析结果显示OXA诱导的神经病理性疼痛小鼠DRG神经元的动作电位数量增加,静息膜电位升高(P<0.05)、诱发动作电位的最小输入电流降低(P<0.001)。  3.OXA模型组DRG神经元中的钠离子电流发生变化  将小鼠L4~L6DRG神经元急性分离及培养,利用全细胞电压钳记录单个神经元的总钠电流及Nav1.6电流,统计结果显示,与sham组小鼠相比,OXA模型组小鼠的DRG神经元的总Nav电流(P<0.05)和Nav1.6电流(P<0.05)均显著增加。  4.OXA模型组DRG神经元中的钠离子通道表达发生变化  取第17天OXA动物模型的DRG组织,检测到模型组Nav1.6的mRNA表达明显升高,与对照组相比有统计学差异(P<0.001),Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9的mRNA水平没有发生变化,与对照组相比没有统计学差异(P>0.05)。  5.注射不同剂量的OXA小鼠DRG中Nav1.6表达升高  在注射OXA后17d取小鼠L4~L6DRG组织,检测不同打药剂量小鼠DRG神经元中Nav1.6蛋白的表达水平均明显升高,差异具有统计学意义,5mg/kg组比3mg/kg和4mg/kg组升高,差异有统计学意义(P<0.05),3mg/kg与4mg/kg组之间无统计学差异。  6.检测不同剂量OXA模型小鼠DRG中TET1的表达变化  取小鼠L4~L6DRG组织,检测到与对照组相比,模型组小鼠DRG中TET1蛋白表达是明显下降的,与对照组相比有统计学意义(P<0.001),但不同剂量组之间TET1蛋白表达无统计学差异(P>0.05)。  7.检测OXA模型小鼠DRG中miR-30b的表达下调和miR-30b启动子区的羟甲基化水平降低,并用双荧光素酶报告基因载体验证miR-30b与SCN8A的3UTR结合  取小鼠L4~L6DRG组织,检测miR-30b的表达水平,与对照组相比,miR-30b的表达明显下降,差异有统计学意义(P<0.001),利用hMeDIP-PCR的技术方法检测到miR-30b启动子区的羟甲基化水平是明显下调的,与对照组相比差异有统计学意义(P<0.05)。在PC12细胞中用双荧光素酶报告基因验证miR-30b是否与SCN8A的3UTR结合,结果显示只有野生型载体加入miR-30b agomir组的荧光强度下降,与对照组比有统计学差异(P<0.001)。  8.敲除TET1后对疼痛行为学产生影响  在TET1FoxP小鼠左侧L4、L5的DRG中显微注射cre酶腺相关病毒,条件性敲除TET1后,检测小鼠的行为学变化,结果显示条件敲除小鼠在打cre酶后的21d出现机械痛敏和冷痛敏(P<0.05)。  研究结论:  TET1在OXA诱导的神经病理性疼痛模型中起着重要作用。在OXA诱导的神经病理性疼痛中,TET1可能是通过影响miR-30b的启动子区甲基化水平,来影响miR-30b的表达,进而调控Nav1.6的表达参与疼痛。研究OXA诱导的神经病理性疼痛的表观遗传机制,为OXA诱导的神经病理性疼痛的临床治疗和干预提供新的靶点和理论依据。
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