脊神经节和脊髓背角钙结合蛋白介导电针缓解慢性炎性痛机制的研究

Although it has shown that electro-acupuncture is effective to alleviate chronic inflammatory pain, the mechanism still remains unclear due to the complexity of chronic pain and analgesic mechanism. Studies have shown that intracellular free calcium concentration and the state of voltage-sensitive calcium channel in the sensory neurons of dorsal root ganglion (DRG) play a key role in peripheral and central sensitization of chronic inflammatory pain. Moreover, calcium-binding proteins (CaBPs), which have a high affinity for calcium ions, can regulate the conduction of pain signaling by reducing intracellular calcium levels. Therefore, we are more likely to speculate that CaBPs play a mediating role in electro-acupuncture relieving chronic inflammatory pain. In this study, chronic inflammatory pain model rats will be used as the research object, and the effects of electro-acupuncture on chronic inflammatory pain model were studied by using nerve tracing, behavior, morphology, molecular biology, microdialysis, electrophysiology and calcium imaging. Additionally, the impact of electro-acupuncture on the expression of CaBPs in the dorsal root ganglion and spinal dorsal horn, the level of calcium and calcium channels in neurons, the release of neurotransmitters ,the number of membrane receptors and neuronal excitability will be studied to explore the neurobiological mechanism underlying electro-acupuncture induced anti-hyperalgesia effects.

电针缓解慢性炎性痛的有效性已经在临床和实验研究得到证实，由于慢性疼痛及镇痛机制的复杂性，目前电针抗炎镇痛的机制尚未完全明确。最近研究表明伤害性感觉神经元内游离钙离子浓度和电压敏感型钙离子通道状态在慢性炎性痛外周敏化和中枢敏化过程中发挥了关键作用，而与钙离子有高度亲合性的缓冲型钙结合蛋白（calcium-binding proteins，CaBPs）可以通过降低胞内钙离子浓度来调节疼痛信号传导。为了评价电针在这个过程中可能发挥的作用，我们拟以慢性炎性痛模型大鼠为研究对象，综合运用神经示踪、行为学、形态学、分子生物学、微透析、电生理和钙成像技术深入研究电针对慢性炎性痛模型大鼠脊神经节和脊髓背角中CaBPs的影响，分析电针是否通过调节CaBPs的表达来改变胞内钙离子水平和钙离子通道状态，进而调节神经递质的释放和突触后膜受体数量，最终改善脊髓背角中枢敏化状态，为揭示电针抗炎镇痛机制提供新的切入点。

慢性炎性痛病程反复迁延，治疗难度较大，因此其发生的外周和中枢机制一直是国内外疼痛研究的热点。电针缓解慢性炎性痛的有效性在临床和实验研究均得到证实，由于慢性疼痛及镇痛机制的复杂性，目前电针抗炎镇痛的机制尚未完全明确。为了从分子水平上揭示电针缓解慢性炎性痛的作用机制，本研究以正常和慢性炎性痛模型大鼠为研究对象，综合运用神经示踪、行为学、形态学、分子生物学、电生理和共聚焦显微镜钙成像等技术，通过观察电针对脊神经节（dorsal root ganglion，DRG）和脊髓背角中钙结合蛋白（calcium-binding proteins，CaBPs）的影响，分析电针是否通过调节DRG中伤害性感觉神经元中CaBPs的表达来改变神经元内游离钙离子水平，进而调节神经递质的释放和突触后受体数量，最终改善脊髓背角突触可塑性和中枢敏化的状态。研究结果显示电针可以显著提高慢性炎性痛模型大鼠的机械痛阈和热痛阈，而给予L型钙离子通道激动剂抵消了电针的镇痛作用。离体实验也证实电针可以调节DRG中外周伤害感受神经元内游离钙离子浓度，表明伤害性感觉神经元内游离钙离子浓度在电针缓解慢性炎性痛过程中发挥了关键作用。进一步形态学和分子生物学研究显示电针可以增加缓冲型CaBPs的表达，如小清蛋白（parvalbumin，PV）和维生素D依赖性钙结合蛋白（calbindin-D28k，CB），并减少伤害性感觉神经元上辣椒素受体1的数量，二者共同降低胞内游离钙离子浓度，进而改善外周敏化状态；同时，电针也调节了脊髓背角中PV、CB、NECAB1/2的表达。神经元内游离钙离子数量的减少，减弱了神经冲动的传导，使慢性炎症时过度释放到脊髓背角突触间隙的神经递质如谷氨酸、P物质和降钙素基因相关肽减少，三者在突触后受体的数量亦减少。最后电生理结果显示电针诱导了脊髓背角突触传递的长时程抑制，表明电针可以改善脊髓背角突触可塑性和中枢敏化状态，最终起到缓解慢性炎性痛的作用。因此该项目为在分子水平上揭示电针缓解慢性炎性痛的作用机制奠定了基础，也为更好的理解针刺镇痛机理和提高针灸临床疗效提供了科学依据。