脊髓和海马突触长时程增强及PKMζ在慢性功能性内脏痛中枢敏化中的作用

Early studies demonstrated that spinal and hippocampal central sensitization were implicated with formation of chronic visceral pain. Recent studies indicated that long-term potentiation ( LTP ), as a cellular model for synaptic plasticity, is proposed as an important mechanism underlying central sensitization，and protein kinase M ζ (PKMζ) may contribute to the LTP maintaining. Therefore, we hypothesize that spinal and hippocampal LTP play important roles by PKMζ mediated signaling pathways in chronic visceral hypersensitivity. In this project, rats with chronic functional visceral pain were chosen as research objects, and the spinal cord and the hippocampus as pointcuts. On the basis of preliminary work, using method of electrophysiology, pharmacology, molecular biology, behavioristics and so on, first, we are going to further confirm that spinal and hippocampal LTP play important roles in chronic visceral hypersensitivity. Secondly, we will prove to effects of PKM ζ on LTP in chronic visceral hypersensitivity. At last, PKMζ mediated signaling pathways in LTP will be studied in order to clear the mechanism of LTP in central sensitization of chronic functional visceral pain. This study is original and essential for clearing the pathogenesis of chronic functional visceral pain, which may provide a new target for the treatment. Therefore, this project has not only important theoretical significance but also scientific value, and it has potential application prospect.

先前研究表明脊髓和海马中枢敏化均参与慢性内脏痛的形成。最近研究提示：突触长时程增强(LTP)可能在中枢敏化中起重要作用，而且PKMζ可能是LTP维持的关键效应分子。据此我们假设,脊髓和海马LTP通过PKMζ介导的信号通路在慢性功能性内脏痛中枢敏化中发挥重要作用。因此本项目拟采用慢性功能性内脏痛模型大鼠，以脊髓和海马为切入点，应用电生理、药理、分子生物学、行为学等相关技术手段，在前期研究的基础上，首先进一步明确突触LTP在慢性功能性内脏痛中枢敏化中的作用；其次求证PKMζ是否为LTP维持的关键效应分子；最后探讨PKMζ参与慢性内脏痛LTP维持的可能机制，以期揭示LTP在慢性内脏痛中枢敏化中的作用及其机制。结果不仅有助于进一步阐明慢性功能性内脏痛的发病机制，而且有望拓展该病的防治思路，为其治疗药物研发提供新的靶点。因此，开展本项目研究不仅具有重要的理论意义和科学价值，而且具有潜在的应用前景。

肠易激综合征（IBS）是慢性功能性内脏痛的典型代表。慢性内脏痛觉敏化是IBS患者腹痛、腹泻等病症的主要原因，可因外周敏化和中枢敏化所致。长时程增强( LTP)这类突触传递效能的改变是中枢敏化的主要原因。蛋白激酶Mζ是非典型的蛋白激酶C的亚组，可催化多种蛋白质分子上的Ser/Thr磷酸化，在跨膜信号传递过程中起重要作用。研究发现多种蛋白激酶有诱导LTP形成和初步整合信息的作用，但只有PKMζ能够引起突触持久性改变，参与LTP的维持。慢性疼痛是一种伤害性记忆，海马在记忆中发挥至关重要作用。本课题研究发现，慢性功能性内脏痛大鼠海马突触传递效能较正常大鼠均显著增强。脊髓是疼痛感觉和传递的初级中枢，在疼痛信息传递中发挥重要因素。研究发现IBS患者参与疼痛感知的脊髓兴奋性显著提高。谷氨酸是介导痛觉信息传递兴奋性神经递质，通过离子型或代谢型受体发挥突触后效能。AMPARs是离子型谷氨酸受体，介导快速兴奋性传导，存在中枢神经系统。NSF是四聚体化合物，在细胞内囊泡转运神经肽类激素或突触后膜神经递质释放过程中起重要作用的蛋白组分。相关研究表明，PKMζ通过转运蛋白N-乙基马来酰亚胺敏感因子（NSF）改变突触后AMPARs的分布。本课题采用行为学、分子生物学、组织形态学、电生理学等多种方法研究，揭示脊髓和海马长时程增强参与慢性功能性内脏痛敏化形成，且磷酸化PKMζ在脊髓和海马LTP的维持中发挥着至关重要作用。新生期母婴分离应激导致大鼠海马AMPARs的GluR2亚型上调及CA1区长时程增强易化，导致大鼠成年后内脏痛敏。海马NSF参与母婴分离所致的慢性内脏痛觉敏化, 其机制可能是PKMζ磷酸化后通过NSF/GluR2相互作用增加AMPARs的效应，进而最终导致慢性功能性内脏痛觉敏化。因此p-PKMζ-NSF-AMPARs有望成为慢性功能性内脏痛治疗的新机制靶点，PKMζ抑制剂ZIP，NSF抑制剂pep2m，AMPARs抑制剂CNQX可有效的抑制慢性功能性内脏痛，有望成为慢性内脏痛临床治疗的潜在药物。