Nrf2维持线粒体稳态抑制奥沙利铂诱发的外周神经损伤的机制研究

Mitochondrial dysfunction acts as a key factor in oxaliplatin induced peripheral neuropathy (OIPN). Moreover recent studies have found nuclear factor erythroid 2 P45 related factor 2 （Nrf2） is particularly critical in mitochondrial homeostasis restore in cell stress model. Our previous studies have found that oxaliplatin stimulated Nrf2 nuclear translocation in dorsal root ganglion（DRG） neurons, and further Nrf2 gene knockout exacerbated oxaliplatin induced mitochondrial membrane potential decreasing, intracellular reactive oxygen free radicals level elevating as well as the sensibility of pain in animal model. All these date suggest that Nrf2 might have a protection role in OIPN through regulation of mitochondrial homeostasis. Therefore we will apply primary DRG neuron cells in OIPN model, and analysis the mitochondrial homeostasis restore mechanism of Nrf2-ARE signaling pathway in OIPN. Furthermore we will apply Nrf2 gene knockout mice to study the relationship between Nrf2 and DRG mitochondrial homeostasis in animal OIPN models. This study will provide experimental basis for understanding the protective role of Nrf2 in peripheral nerve, and lay the foundation for the discovery of new drugs for OIPN treatment.

线粒体功能紊乱是奥沙利铂诱发的外周神经系统损伤（OIPN）的重要诱因，而近来研究发现转录因子-Nrf2对应激条件下线粒体的稳态调控起关键作用。申请者前期研究发现，奥沙利铂诱导DRG神经元细胞中Nrf2的细胞核转运，在动物水平Nrf2基因的敲除加剧了奥沙利铂诱发的DRG神经元细胞线粒体膜电位下降、胞内活性氧自由基升高以及动物模型的疼痛反应。提示Nrf2可能通过线粒体途径抵御OIPN。因此申请者拟利用原代DRG神经元细胞构建OIPN损伤模型，分析Nrf2-ARE信号通路在奥沙利铂诱发的DRG神经元损伤中的作用，阐明Nrf2通过维持线粒体的稳态而保护神经元的作用及分子机制。进一步利用Nrf2基因敲除小鼠，探讨Nrf2在OIPN动物模型中的保护作用与DRG神经元线粒体稳态的关系。本课题将为认识Nrf2在保护外周神经中的作用提供实验依据，并为发现治疗OIPN的新型药物奠定基础。

奥沙利铂诱导的外周神经病变（OIPN）是与癌症化疗过程中剂量限制性毒性反应，而目前直接抗氧化剂在治疗OIPN中的应用存在争议，多数抗氧化剂的疗效并没有在大规模的临床试验中得到证实。除了抗氧化作用外，NF-E2-相关因子2（Nrf2）在维持线粒体稳态中起着至关重要的作用，而线粒体功能紊乱是OIPN的重要诱导因素。在此，本课题研究了Nrf2在OIPN中的保护作用和分子机理。在OIPN诱发模型中，Nrf2-/-小鼠呈现出更为严重的机械性痛觉异常和冷刺激敏感性增加，并比Nrf2+/+小鼠表现出更为严重的外周神经系统病理性损伤。此外，Nrf2基因敲除加重了奥沙利铂诱导的ROS产生，降低了线粒体膜电位，导致细胞内钙水平异常，并诱导DRG神经元中细胞色素c释放诱发的相关凋亡水平增加和TRP家族成员的过度表达。萝卜硫素诱导的Nrf2信号通路激活缓解了小鼠背根神经节神经元的形态学损伤改变、线粒体功能紊乱和伤害性感觉敏感性增加。本课题的研究结果表明，Nrf2可能通过保护线粒体功能来改善OIPN，其作用与其降低氧化应激损伤并抑制TRP家族表达相关。本课题研究初步表明Nrf2的药理学或诱导性激活可作为预防或减缓OIPN进展的治疗策略。