BDNF-TrkB下调BK通道在膀胱过度活动症中的发生机制研究

Overactive bladder (OAB) is a kind of syndrome characterized by urgency urinates. Although high prevalence of OAB, the mechanism still need to clarify. Large conductance Ca2+-activated K+ channel (BK) trigger increased contractility of bladder detrusor by maintain initial resting membrane potential and action potential depolarization and was also innervated by brain-derived nerve factor (BDNF). Our research groups have already confirmed that BDNF expression increased in patients with OAB which can lead to abnormal excitatory of afferent fiber. BDNF combined with TrkB receptor and activated cAMP response element-binding protein (CREB) through classical Ras-MEK-ERK pathway. CREB also have been proved involve in the development of OAB. Therefore, we hypothesis that BDNF combined with tropomyisin-related kinase (TrK) receptors, released cAMP response element-binding protein (CREB), and then down-regulate the expression of BK channel, which can lead to occur of OAB. In current project, we aim to low and over expression of CREB, then observe the electric current of BK channel in the level of cell line model. We also want to know the mechanism of CREB regulate the expression of BK channel in gene level involve in the development mechanism of OAB.

膀胱过度活动症（OAB）是一种尿急综合征，发病率高，其发生机制尚未明确。大电导钙激活钾通道（BK）通过维持静息膜电位和偶发动作电位的初始去极化，引起膀胱逼尿肌阶段性的收缩导致膀胱兴奋异常，并且受脑源性神经营养因子（BDNF）的调控。本课题组前期研究发现BDNF在OAB患者中表达增加，从而引起膀胱感觉传入神经元的兴奋性异常。BDNF可以结合膀胱逼尿肌细胞上的肌球蛋白相关激酶（TrkB）受体，通过经典的Ras-MEK-ERK途径上调环一磷酸腺苷反应元件结合蛋白（CREB）的表达，同时CREB也证实与OAB的发生发展有密切关联。因此推测，BDNF-TrkB结合后可能通过诱导CREB的产生，下调BK通道表达活性参与OAB的发生。本研究拟在细胞水平上检测CREB的过表达和沉默与BK通道的电流活性改变之间的关系，以及探讨CREB在核酸水平调控BK通道蛋白的表达参与OAB发生机制中的作用机理。

膀胱过度活动症（OAB）是一种尿频、尿急症候群，发病率高，其发生机制尚未明确。本项目在前期工作基础上，拟探讨脑源性神经营养因子（BDNF）调控大电导钙激活钾通道（BK）致梗阻性OAB的发生机制，具体内容包括在细胞水平上检测CREB的过表达和沉默与BK通道的电流活性改变之间的关系，以及探讨CREB在核酸水平调控BK通道蛋白的表达参与OAB发生机制中的作用机理。大鼠尿道口部分堵塞建立梗阻致膀胱过度活动（BPOO）模型，四周后模型膀胱的形态学、尿动力学、组织HE染色，以及masson染色结果均显示OAB相似的病理生理学改变，主要表现为膀胱体积和重量明显增加（P<0.001），并且有增加的排尿频率和排尿幅度（P<0.001）；HE染色显示局部肌纤维增生肿大，胞质疏松淡染，间质中可见颗粒状的肥大细胞，血管中可见少量中性粒细胞。Masson染色显示平滑肌细胞肥大和间质细胞增生。BPOO大鼠外周血内BDNF呈现抛物线式增长，在梗阻第四周达到最大值，然后逐渐回落，因此BDNF在致OAB中发挥关键作用，且可能作为BPOO发生发展的潜在标志物。深入RNA-seq研究显示，BPOO模型中有137个基因表达上调，288个基因表达下调，并且这些上调基因与细胞外基质组成，肌成纤维细胞增生，以及粘附链接相关；下调基因涉及到离子通道活性及其调控；整体基因（n=455）通路调控涉及到表面黏附，肌肉细胞收缩，缝隙连接，细胞循环，以及细胞骨架发育等细胞通路相关信号。结合单细胞测序和RNA-seq研究结果，发现改变的基因主要表达在平滑肌细胞，神经元内皮细胞，以及成纤维细胞和肌成纤维细胞，并且特异通路富集显示平滑肌细胞增生分化和肌纤维收缩增强，上皮细胞屏障功能破坏以及线粒体水肿引起的细胞凋亡，成纤维细胞导致细胞外基质增生，Mki67+细胞参与乙酰辅酶A代谢和细胞循环增殖。当前的研究结果可为诊断BPOO患者进展提供重要的分子标志物，为研究膀胱代偿到失代偿的转变提供关键信号分子，也为临床BPOO患者治疗提供重要的靶点。