文章信息
- 宋敏,孟宇,常志伟. 2014.
- SONG Min, MENG Yu, CHANG Zhiwei. 2014.
- 外周神经组织中Nav1.7的表达在奥沙利铂诱发神经病理性疼痛中的作用
- Effects of Nav1.7 Expression on Neuropathic Pain Induced by Oxaliplatin
- 肿瘤防治研究, 2014, 41(09): 971-975
- Cancer Research on Prevention and Treatment, 2014, 41(09): 971-975
- http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2014.09.004
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文章历史
- 收稿日期:2013-10-19
- 修回日期:2014-03-18
奥沙利铂作为第三代铂类抗肿瘤药物,联合5- 氟尿嘧啶及亚叶酸钙(5-Fu/CF)组成的FOLFOX方案已成为进展期及转移性结直肠癌(metastatic colorectal cancer,CRC)的一线化疗方案[1]。其特 征性不良反应为外周神经剂量限制性毒性,在 接受奥沙利铂治疗期间,疼痛症状发生率高达 85%~95%[2,3,4],以痛觉过敏、痛觉超敏或异常性疼 痛为主要特征,严重影响患者生活质量并限制了其 临床广泛应用。研究指出,奥沙利铂作用主要靶器 官为背根神经节(dorsal root ganglions,DRG) [5,6], 但其具体机制目前尚不明确。
Navl.7是河豚毒素敏感性(tetrodotoxin- sensitivity,TTX-S)钠通道,主要表达在DRG伤 害性感受器的小神经元。调控编码Navl.7α亚基基 因为SCN9A,近年的研究指出SCN9A基因不同位 点突变导致了疼痛相关疾病的发生:红斑性肢痛症 (inherited erythromelalgia,IEM)[7]、先天性无痛症 (congenital insensitivity to pain,CIP)[8]以及阵发性剧 痛症( paroxysmal extreme pain disorder,PEPD)[9]。 本研究拟通过观察Nav1.7在DRG表达变化,探讨 Nav1.7在奥沙利铂诱发神经病理性疼痛发生发展中 的作用,为疼痛治疗寻找特异的分子靶点。 1 材料和方法 1.1 模型建立及分组
清洁级成年雄性SD大鼠96只(购自河南省实 验动物中心),体重约190~230 g。购回后在实验 室动物房适应性饲养1周,光照08:00~20:00,室 温维持在25℃左右,自由进食水。所有试验操作 均在08:00~20:00完成。按随机数字表法随机均分 为两组。OINP组:奥沙利铂(购自江苏恒瑞医 药股份有限公司)溶于5%葡萄糖(浙江济民制 药股份有限公司)注射液中,以奥沙利铂6 mg/kg 即1 ml/100 g体积比一次性腹腔注射给药;Vehicle 组:按1 ml/100 g体积比一次性腹腔注射给予5%葡 萄糖注射液。 1.2 疼痛评价
采用von Frey纤维丝以“up and down”法[10,11]对大 鼠给药前及给药后1~10 d 50%缩足阈值进行测定。 1.3 标本获取
大鼠于造模后第3、7、10 d以10%水合氯醛 350 mg/kg腹腔注射麻醉,取其第L3~5 DRG,用于 后续实验。其中各组用于IHC、RT-PCR、Western blot大鼠分别为6只、4只、6只。 1.4 免疫组织化学法
获取新鲜标本于4%多聚甲醛磷酸盐缓冲液中 固定,脱水,石蜡包埋,3 μm厚连续切片。脱蜡, 高压修复,滴加3%H2O2,37℃培养箱孵育20 min, 滴加山羊血清工作液,37℃培养箱孵育20 min,滴 加Nav1.7一抗(美国abcam公司,1:100),4℃过夜; PBS洗片,滴加二抗,37℃培养箱孵育30 min,滴加 辣根酶标记卵霉链白素,37℃培养箱孵育30 min, DAB显色,自来水中止;苏木精对比染色;常规洗 片、脱水、透明、封片。同时设置阴性对照片。 1.5 RT-PCR法
引物设计:内参β-actin基因引物(452 bp): 上游5'-GAGAGGGAAATCGTGCGTGAC-3'; 下游5'-CATCTGCTGGAAGGTGGACA-3'; Nav1.7基因SCN9A引物(193 bp):上游 5'- GAGAGGGAAATCGTGCGTGAC-3' ;下游 5'-TCCCGTCAGGAAATGAGATG-3'。总RNA提 取:取新鲜DRG标本,以Trizol Reagent提取总 RNA;应用Tkara反转录试剂盒:基因组DNA去除 反应→反转录反应→PCR。反应参数:引物94℃预 变性5 min;94℃变性40 s,54℃(SCN9A)/6 0℃ (β-actin)退火30 s,72℃延伸40 s,进行35个循环, 72℃延伸5 min。取β-actin及SCN9APCR扩增产物 各5 μl行1%琼脂糖凝胶电泳,并采集图像。 1.6 Western blot法
总蛋白的提取→蛋白含量的测定→SDS-PAGE 电泳(8%分离胶,10%浓缩胶;浓缩胶时电压为 100 V,分离胶时电压为120 V,电泳总共大约需时 为100 min)转膜(恒压110 V,90 min)→免疫反应 (一抗稀释比Nav1.7 1:500,β-actin 1:1 000;二抗稀 释比为1:3 000)→化学发光(曝光时间Nav1.7 约1 h,β-actin 1~5min)→显影,定影→图像采集。 1.7 图像分析
所有采集图像以Biosens Digitl Imaging System v1.6图像分析软件进行阳性区平均积分光密度值 (IOD)采集。 1.8 统计学方法
采用SPSS 17.0软件进行统计分析。定量资料 以均数±标准差(x±s)表示,多组间比较采用单 因素方差分析(ANOVA),若不符合正态性或方 差齐性,则行非参数检验(Kruskal-Wallis test), 若有统计学意义再行LSD-t检验。以P<0.05表示差 异有统计学意义。 2 结果 2.1 给药前后大鼠痛域变化
OINP组与Vehicle组给药前50%缩足阈值差异 无统计学意义。OINP组从注射奥沙利铂后第1天起 即出现明显的下降,并且持续到给药后第7天,分别 与给药前及相应天数Vehicle组相比差异有统计学 意义(P<0.05);从第8天开始,OINP组50%缩 足阈值较给药前及相应天数Vehicle组变化的差异 无统计学意义;而Vehicle组给予葡萄糖注射液前 后50%缩足阈值变化差异无统计学意义,见图 1。
2.2 免疫组织化学法检测Nav1.7的表达Nav1.7在OINP组与Vehicle组DRG中均有表 达,表达于神经元细胞胞质,呈棕黄色颗粒状染 色。给药后3、7、10天 Vehicle组Nav1.7表达差异 无统计学意义;与Vehicle组比,OINP组3、7、10 天Nav1.7表达增强,差异有统计学意义(P<0.05)。 且OINP组3天 Nav1.7表达最强,7天次之,10天最 弱,差异有统计学意义(P<0.05),见图 2、3。
2.3 RT-PCR法检测Nav1.7的表达Nav1.7 mRNA在OINP组与Vehicle组DRG均有 表达。Vehicle组与OINP组给药后3、7、10天, Nav1.7mRNA相对表达量差异均无统计学意义;与 Vehicle 3、7、10天组Nav1.7 mRNA相对表达量分 别相比,OINP组3、7、10天Nav1.7 mRNA相对表 达量差异无统计学意义,见图 4。
2.4 Western blot结果Nav1.7蛋白在OINP组与Vehicle组DRG中均有 表达,分子量为226 kD。给药后3、7、10天 的 Vehicle组Nav1.7相对表达量差异无统计学意义;与 Vehicle组相比,OINP组3、7、10天 Nav1.7相对表 达量增加,差异有统计学意义(P<0.05),且于给 药3天Nav1.7相对表达量最多,7天组次之,10天组 最少,差异有统计学意义(P<0.05),见图 5。
3 讨论目前已克隆出九种电压门控钠离子通道亚 型,Nav1.1~Nav1.9。其中Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8 及Nav1.9四种亚型在伤害性感受及慢性疼痛的研 究比较多。尤其是Nav1.7,2004年我国学者杨勇 等[7]首次报道SCN9A基因突变造成Nav1.7功能增 强导致红斑性肢痛症(IEM)的发生;2006年 Cox等[8]报道SCN9A突变导致人类先天性无痛症 (CIP),但患者其他功能均正常;随后的研究[9] 指出,Nav1.7功能增强性突变亦可导致阵发性剧痛 症(PEPD)的发生。由此表明 Nav1.7可能是治疗 疼痛的高效特异靶点。
Nav1.7是TTX-S钠离子通道,主要分布在背根 神经节(DRG)及交感神经节神经元[12,13,14]。最近 的研究指出,Nav1.7亦是嗅觉感觉神经元中主要钠 离子通道亚型[15,16]。在DRG内,Navl.7表达在A类 与C类纤维,主要定位于小直径的传导伤害性感觉 的神经元胞质,参与疼痛信号的传递[14]。此外, 与其他TTX-S钠通道亚型一样,Navl.7具有快激活 及快失活特性[17,18]。不同的是[19,20],Navl.7具有慢 速从快失活状态恢复的特性,这一特性使其区别 于其它TTX-S钠通道亚型,使Navl.7在神经元兴奋 性的产生中起了关键作用。此外,Navl.7具有缓慢 关闭状态失活的特性,此特性可产生弱的钠电流 导致弱而慢的去极化。这些特性使得Navl.7钠通道 放大发生器电位,并因此作为判定动作电位敏感 性的一个阈值通道[21]。在伤害性感受神经元,增 加Nav1.7钠通道活性或者密度,如功能增强性突变 和炎性痛,会降低动作电位阈值并放大伤害性刺 激,从而导致疼痛感觉的增强[22]。
本研究参考Ling等[23]的研究方法,一次性腹 腔注射给予SD大鼠奥沙利铂6 mg/kg,建立奥沙利 铂诱发神经病理性疼痛模型。对于给药量的考虑 为:在临床化疗中,奥沙利铂给药剂量通常为每 周期85 mg/kg,每两周为一个化疗周期;或者是 每周期给药130 mg/kg,每三周一个化疗周期。而 奥沙利铂最大可耐受剂量为200 mg/m2 ,恰好约折 合以体重为参考的给剂量6 mg/kg[24]。von Frey纤 维丝测定结果显示:奥沙利铂诱发神经病理性疼 痛模型组(OINP组)从注射奥沙利铂之后第1天 起50%缩足阈值即出现明显的下降,第3天达最低 值,并且阈值下降持续到给药后第7天,与给药前 及Vehicle组相比差异有统计学意义(P<0.05); 从第8天开始,50%缩足阈值较给药前及Vehicle组 变化差异无统计学意义;而Vehicle组50%缩足阈 值给药前与葡萄糖注射液组相比差异无统计学意 义。Ling等研究[23]指出:给药奥沙利铂6 mg/kg大 鼠从第2d起开始出现缩足阈值明显下降且持续至 第8d,而我们的模型是持续下降到第7d,结果基 本一致,分析其不同之处可能是不同实验条件及 人为因素造成。
成功建立奥沙利铂诱发神经病理性疼痛动物 模型后,我们采用免疫组织化学及Western blot方 法对Nav1.7在DRG的表达情况做出研究,且这两 种方法分析结果一致。结果显示:Nav1.7在OINP 组与Vehicle组DRG中均有表达。与Vehicle组相 比,OINP组给药后3、7、10天组,Nav1.7表达均 增加,差异有统计学意义(P<0.05);且OINP组 3天模型Nav1.7表达最强,7天组次之,10天组最 弱,差异有统计学意义(P<0.05)。我们分析, 在OINP模型大鼠,Nav1.7表达上调,提示Nav1.7可 能参与了奥沙利铂诱发神经病理性疼痛的发生与 维持。其中OINP模型3d组Nav1.7表达水平最高, 与行为学测定结果在给药后第3天大鼠50%缩足阈 值达到最低值相一致;而Nav1.7在第10天表达明显 减弱,这与行为学测定第10天大鼠疼痛行为基本 恢复至给药前水平相符,这些结果均间接支持了 Nav1.7可能参与了奥沙利铂诱发神经病理性疼痛的 发生与维持。但本研究结果指出,OINP模型10天 组Nav1.7水平高于对照组,但行为学检测未见明显 疼痛行为,考虑当Nav1.7水平高于某一特定阈值方 可诱发疼痛行为。结合既往研究,我们推测:奥 沙利铂可能蓄积在背根神经节,造成周围神经的 损伤,导致伤害性感受发生,Nav1.7表达上调,通 过降低动作电位阈值并放大伤害性刺激,最终导 致疼痛感觉甚至异常性疼痛的发生。
此外本研究还采用RT-PCR的方法对Nav1.7 mRNA的表达予以研究,但结果显示:与蛋白表 达不同,在奥沙利铂诱发神经病理性疼痛模型 组,Nav1.7 mRNA表达没有显著变化。据此我们 分析,Nav1.7的表达在mRNA水平没有变化而在蛋 白水平发生了改变,提示神经病理性疼痛状态下 Nav1.7的表达上调可能在转录后调控;另一方面, 也可能是我们一次性给予奥沙利铂,诱发出神经 病理性疼痛持续时间较短,mRNA水平尚未做出 调控。具体机制还需进一步深入研究。
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