TRPC3/6通道介导BDNF在糖尿病神经病理性痛发生中的作用及其机制研究

One of most prominent features of diabetic neuropathic pain is mechanical hyperalgesia, which always leads to serious influence on quality of life in patients. effective treatment and drug depend on the understanding of the mechanism underlying the development of DNP. Evidences suggest that Brain-derived neurotrophic factor (BDNF)-TrkB pathway and modulation of Ca2+ contribute to the development of mechanical hyperalgesia, but the mechanism are barely understood. Our early studies found that TRPC3 has a negative regulatory effect on mechanical hyperalgesia in DNP rats while TRPC6 has a positive one. Moreover, the regulatory effect depends on the modulation of Ca2+ by heterooligomers of TRPC3/6. Here, we proposed that the interaction bewteen TRPC3 and TRPC6 modulate the concentration of Ca2+, as well as BDNF/TrkB-ERK which consequently contribute to the development of mechanical hyperalgesia in DNP rats. The present study was performed to investigate the contribution of BDNF and TRPC3/6 to modulation of Ca2+ in DNP related to mechanical hyperalgesia. Behavioral test、electrophysiology record and molecular biology technology were used in our experiments and the interaction between BDNF and TRPC3/6 in DRG and spinal cord injury neurons were both tested in vivo and vitro. Our experiments demonstrate the mechanism of mechanical hyperalgesia in DNP from a new perspective and provide a new analgesic strategy for diabetic neuropathic pain.

机械性痛敏是糖尿病神经病理性痛（DNP）的主要症状之一，发病率高，严重影响患者生活质量。理想治疗方法和药物的开发依赖于对DNP发生机制的认识。研究表明，BDNF/TrkB系统及其对胞内Ca2+浓度的调节参与不同原因所致的机械性痛敏的形成和发展，但其详细机制仍不清楚。我们在DNP模型大鼠上发现，经典瞬时受体电位通道3和6（TRPC3/6）在机械性痛敏的调节中发挥相反作用，二者对热痛敏都没有影响；TRPC3/6的作用是通过二者形成的异聚体协同调节Ca2+浓度实现的。因此，我们提出BDNF/TrkB系统可能通过TRPC3/6介导对胞内Ca2+浓度的调节参与DNP机械性痛敏的形成。本研究拟以Ca2+浓度调节作为切入点，结合行为学、电生理、细胞和分子生物学等多种研究手段，在我们原有工作基础上进一步明确BDNF 和TRPC3/6通道及二者之间的关系在DNP机械性痛敏发生中的重要作用及其机制。

机械性痛敏是糖尿病神经病理性痛的主要症状之一，发病率高，严重影响患者生活质量。因此，探索糖尿病神经病理性痛痛敏的具体发生机制，有助于寻找针对糖尿病神经病理性痛的理想治疗方法和药物，对糖尿病神经病理性痛的基础研究和临床治疗具有重要意义。研究表明，脑源性神经营养因子(BDNF)/TrkB系统及其对神经细胞内钙离子浓度的调节参与不同原因所致的机械性痛敏的形成和发展，但其详细机制仍不清楚。本项目以链脲佐菌素(STZ)致糖尿病神经病理痛模型大鼠为基础，以钙离子浓度调节作为切入点，结合行为学、电生理、细胞和分子生物学等多种研究手段，在我们原有工作基础上进一步明确BDNF 和TRPC3/6通道及二者之间的关系在糖尿病神经病理性痛机械痛敏中的重要作用及其机制。研究结果表明： STZ致糖尿病神经病理性痛模型大鼠机械性痛敏阈值在STZ皮下注射后逐渐降低，21天左右降幅最大并趋于稳定，同时伴随TRPC6和BDNF蛋白表达增加以及TRPC3蛋白表达减少，同时免疫荧光显示TRPC6和BDNF荧光强度均升高，而TRPC3蛋白荧光强度降低；鞘内注射给予（Pyr3、GsMTx-4、BTP2、OAG、K252a和TrkB/FC）分别抑制TRPC3/6和BDNF后，DNP大鼠的机械性痛敏阈值发生改变。鞘内注射TRPC6的反义寡核酸AS ODN后给予BDNF使得DNP大鼠机械性痛敏减轻，但在正常大鼠痛敏机械性痛敏阈值明显降低。同时钙离子成像技术显示，经过TRPC6通道AS ODN处理后，BDNF不引起DRG神经元钙离子内流的增加。本项目的研究工作探明了TRPC3和6通道活化影响调控影响钙离子浓度，改变DRG和脊髓背角神经元可塑性，从而介导BDNF/TrkB-ERK通路等细胞和分子机制参与了糖尿病神经病理性痛的发生发展过程。本研究为神经病理性痛治疗药物的研发提供了潜在靶点，为糖尿病神经病理性痛的基础研究和临床治疗提供了可靠的实验基础和理论依据。