三叉神经节神经元1型神经介素U受体参与偏头痛发生及机制研究

Migraine is one of the most common neurological disorders. However to date, the underlying mechanisms remain largely unclear. Our previous studies showed that neuromedin U type 1 receptors (NMUR1) were highly expressed in small diameter trigeminal ganglion (TG) neurons. Activation of NMUR1 in TG robustly inhibited the elevated expression of calcitonin gene related peptide (CGRP) induced by cortical spreading depression (CSD) treatment. These results strongly suggest that NMUR1 is involved in the pathophysiological process of migraine. In the present study, by using animal behavior tests, histochemical and molecular methods, and electrophysiological recording, we will first study the effects of NMUR1 on light avoidance and CSD parameters of migraine. Secondly, we will investigate the endogenous expression of NMUR1 in TG and the co-localization of NMUR1 with noceciptors such as substance P (SP) and CGRP. Finally, we will further examine the effects of NMUR1 on neuronal excitability and voltage-gated ion channel currents as well as the detailed mechanisms in small-diamether TG neurons. Our studies will help to clarify the cellular and molecular mechanisms of the pathophysiology of migraine. Moreover, we hope to translate our studies to the development of novel therapeutic targets and new regimens for clinical treatment of migraine.

偏头痛是一类周期性发作的神经系统疾病，其发病机制至今仍未明确。我们的前期研究结果显示，1型神经介素U受体(NMUR1)在小鼠小直径三叉神经节(TG)神经元中大量表达。激活NMUR1可显著抑制偏头痛先兆诱导的TG内降钙素基因相关肽（CGRP）的表达升高，提示NMUR1可能参与偏头痛病理生理。本项目在前期研究的基础上，应用行为学、组织化学、分子生物学及全细胞膜片钳等方法，首先，研究NMUR1对小鼠偏头痛行为学及皮层扩散性抑制的影响；其次，阐明TG内NMUR1的表达、共定位，以及NMUR1对TG神经元功能活动和信号通路蛋白磷酸化的作用；最后，揭示NMUR1对TG神经元神经兴奋性的改变、离子通道的调节及信号转导机制。研究结果将不仅揭示NMUR1参与偏头痛发生的细胞及分子机制，有助于完善和发展偏头痛的病因学说，而且还将为偏头痛的临床治疗和研发理想的药物提供新的分子靶标。

在本项目中，基于1型神经介素U受体（Neuromedin U type 1 receptor, NMUR1）探讨了NMUR1参与偏头痛发生及其潜在的分子机制，并在功能学水平进行了验证。通过从整体、组织、细胞及分子水平研究NMUR1参与TG神经元功能调节及其与偏头痛的相关性，并阐明其作用机制，深化了对NMUR1在偏头痛中枢调节功能中的认识。我们的研究结果显示：1）应用腹腔注射硝酸甘油成功建立小鼠偏头痛模型。在光强度（500 lux）刺激下，NMUR1对硝酸甘油诱发的偏头痛畏光现象具有明显的抑制作用。2）带有eGFP序列的NMUR1干扰基因shRNA能有效感染并抑制TG神经元NMUR1蛋白的表达。在畏光反应中，NMUR1干扰质粒shRNA不改变小鼠自主运动能力，但在500 lux光强度刺激下对硝酸甘油诱发的偏头痛畏光反应明显增强。3）建立偏头痛先兆性发作模型CSD，可导致TG内NMUR1蛋白表达显著升高。4）小鼠三叉神经血管系统激活后，TG及TNC组织中p-ERK表达显著升高；干扰NMUR1表达，可显著加强p-ERK表达的升高。5）三叉神经节（TG）神经元中，NMUR1与降钙素基因相关肽及植物凝结素IB4共定位，且在TG神经末梢TNC背角中，NMUR1与CGRP也共表达。激活NMUR1可调控Kv4.2在三叉神经元（TG）中表达，进而调控A-型电压门控型钾通道电流。6）应用全细胞电流钳方法，揭示了激活NMUR1可降低小直径TG 神经元兴奋性，且该兴奋性降低在超级化电位时更为明显，提示NMUR1通过调节不同离子通道参与小直径TG 神经元功能调控。7）全细胞电压钳结果表明，激活NMUR1引起TG神经元T-型钙电流及P/Q-型钙通道电流变化，而对TTX-敏感的钠通道电流并无影响。NMUR1活化可显著升高A-型电压门控性钾通道电流。本项目阐明了激活NMUR1参与偏头痛发生，并对其发生的的分子机制进行了深入探讨，阐明了NMUR1受体亚型参与偏头痛的病理生理及机制，从而为临床预防和开发治疗偏头痛提供新的思路。