趋化因子CXCL13在神经病理性疼痛中的作用和表达调控机制

Neuropathic pain is very common in clinic but the current therapies offer very limited pain relief. Recent studies have implicated that neuroinflammation in the central nervous system plays an important role in the development and maintenance of neuropathic pain. However, the underlying mechanisms are largely unknown. By using gene array, we investigated the expression of more than 30000 genes in the L5 spinal cord after spinal nerve ligation-induced neuropathic pain. The results showed there are 10 chemokines whose mRNA expression were increased by more than 2 times. Particularly,the CXCL13 mRNA was increased by more than 30 times. In this project, we will investigate the role and the regulation mechanism of CXCL13 in neuropathic pain by using behavioral, morphological, and molecularbiological approaches, including: (1) The mRNA and protein expression and distribution of CXCL13 in the spinal cord in neuropathic pain;(2) The transcrional regulation mechanism of CXCL13 expression; (3)The effect of regulation of CXCL13 expression on the development and maintenance of neuropathic pain;(4)The expression and distribution of CXCR5,the major receptor of CXCL13 in the spinal cord and the role of CXCR5 in neuropathic pain.This project will reveal a novel mechanism of CXCL13-mediated neuroinflammation in neuropathic pain and provide new strategy for the development of novel analgesics.

神经病理性疼痛在临床上很常见，但治疗效果不佳。近年的研究提示发生于中枢神经系统的神经炎症反应在神经病理性疼痛的产生和维持中有重要作用，但机制不够清楚。我们用基因芯片检测了脊神经结扎诱导的神经病理性疼痛中脊髓中3万多个基因的表达，结果显示有10种趋化因子的mRNA表达变化在2倍以上，特别是CXCL13的表达增加了30多倍。本项目中将采用行为学、形态学、分子生物学等方法，从整体和离体水平研究脊髓中CXCL13在神经病理性疼痛中的作用和表达调控机制，内容包括：（1）神经病理性疼痛中脊髓CXCL13在基因水平和蛋白水平表达的时空分布（2）CXCL13表达的转录调控机制（3）调节CXCL13的表达对神经病理性疼痛发生和维持的作用（4）CXCL13的受体CXCR5的表达分布及在神经病理性疼痛中的作用。本项目将揭示CXCL13介导的神经炎症反应参与神经病理性疼痛的新机制，也为开发新的镇痛药提供思路。

神经病理性疼痛是临床上难治的疼痛，最近研究证明趋化因子参与神经病理性疼痛调节。我们采用基因芯片检测了神经损伤后脊髓内趋化因子的表达差异，发现CXCL13是神经损伤后表达变化最大的趋化因子。CXCL13最初发现在外周参与B细胞的归巢，但CXCL13 在慢性疼痛中的作用未见报道。我们围绕CXCL13和受体CXCR5在神经病理性疼痛、炎症性疼痛、三叉神经痛中的作用进行了研究。结果显示：（1）神经损伤诱导CXCL13在脊髓神经元持续性表达上调，抑制CXCL13的表达降低了神经病理性疼痛；CXCL13的表达受miR-186的负向调控，miR-186在神经损伤后表达下降且与CXCL13在脊髓背角共存；而且过表达miR-186降低CXCL13的表达并缓解神经病理性疼痛；神经损伤诱导CXCR5在脊髓星形胶质细胞表达增加；CXCR5敲除（KO）小鼠神经损伤诱导的神经病理性疼痛减轻，而且星形胶质细胞和小胶质细胞的激活都减轻；鞘内注射CXCL13足以引起CXCR5/ERK依赖的痛觉过敏和星形胶质细胞激活；鞘内注射CXCL13激活的星形胶质细胞能有诱导疼痛。（2）在完全弗氏佐剂（CFA）诱导的炎症性疼痛模型，CXCL13和CXCR5在背根神经节（DRG）神经元内表达增加；在CXCR5 KO动物，CFA引起的痛觉过敏减轻。而且，CFA处理的WT动物动作电位数量显著增加，而KO动物没有显著变化，且WT动作电位的增加能被Nav1.8的阻断剂所抑制，后者能缓解鞘内注射CXCL13引起的痛觉过敏行为。CXCL13增加DRG神经元上Nav1.8电流增强，并能被p38抑制剂所抑制，p38的抑制剂能缓解CXCL13引起的疼痛。（3）在部分眶下神经结扎诱导的三叉神经痛模型，CXCL13和CXCR5在三叉神经节（TG）神经元表达升高。TG内注射慢病毒包装的CXCL13 shRNA或CXCR5 shRNA，有效减轻动物的三叉神经痛症状；在CXCR5 KO动物，神经结扎引起的疼痛也显著缓解。而且，神经损伤使TG内ERK激活，并诱导ERK依赖性的TNF-a和IL-1b表达增加。以上结果揭示了CXCL13/CXCR5在慢性疼痛中的重要作用并揭示了其机制，为临床上开发靶向该信号通路的镇痛药物提供了思路。