APC-Cdh1在神经病理性疼痛前扣带回皮层可塑性变化中的作用

中枢敏化是神经病理性疼痛产生的基础，前扣带回皮层可塑性变化是中枢敏化的重要体现。细胞周期末期促进复合物（anaphase promoting complex, APC）与其调节亚基Cdh1是泛素蛋白酶小体系统中的一种泛素连接酶，最近研究显示其参与谷氨酸受体密度、突触功能及神经元存活的调控。本研究拟观察神经病理性疼痛大鼠前扣带回皮层神经元APC-Cdh1及其下游底物表达和灰质密度的变化规律。通过慢病毒感染，分别上调与下调该脑区神经元中APC-Cdh1活性。建立离体脑片培养和在体大鼠神经病理痛模型，分别从分子水平、电生理学、功能影像学、行为学等方面观察APC-Cdh1活性调节对前扣带回皮层神经元谷氨酸敏感性、突触可塑性及存活的影响和机制，评价APC-Cdh1在这些变化中的作用。本研究从功能影像学出发，首次探讨APC-Cdh1对前扣带回皮层可塑性的影响，为阐明神经病理性疼痛的机制提供科学依据。

神经病理性疼痛是慢性难治性疼痛的常见类型，表现为自发性疼痛、痛觉过敏和痛觉超敏。中枢敏化是神经病理性疼痛产生的基础，前扣带回皮层作为与慢性疼痛相关的关键脑区，其可塑性变化是中枢敏化的重要体现。细胞周期末期促进复合物（APC）与其调节亚基Cdh1是细胞内泛素蛋白酶体系统中重要的E3泛素连接酶，最近研究显示其在谷氨酸受体密度、突触功能及神经元存活的调控中起着重要作用。但其是否参与神经病理性疼痛的皮层可塑性机制，尚不清楚。首先，本研究建立坐骨神经保留性损伤（SNI）神经病理性疼痛模型，通过观察模型大鼠痛觉行为学变化，免疫组化检测大鼠前扣带回皮层疼痛相关蛋白c-Fos的表达，证实模型构建成功。免疫组化、Western blot检测发现神SNI大鼠前扣带回皮层Cdh1总表达减少，且部分蛋白出核转入细胞浆；其下游底物Skp2、SnoN表达升高，上游负性调节激酶Cdk5/p35表达明显增加，表明前扣带回皮层内Cdh1的活性下调与神经病理性疼痛痛觉超敏的形成有关。其次，本研究发现神经病理性疼痛大鼠前扣带回皮层发生可塑性变化，神经元兴奋性增高。前扣带回皮层内兴奋性氨基酸谷氨酸含量升高，突触功能蛋白及谷氨酸受体表达上调；星型胶质细胞显著增多，而神经元数量明显减少，可见大量细胞核呈棕黄色-TUNEL阳性的凋亡细胞。第三，神经病理性疼痛大鼠前扣带回皮层APC-Cdh1相关蛋白EphA4表达减少。免疫共沉淀检测发现，EphA4与APC-Cdh1及GluR1蛋白间存在相互作用。前扣带回皮层内立体定位注射Cdh1过表达慢病毒可部分缓解神经病理性疼痛痛觉超敏，逆转SNI导致的突触结构改变及前扣带回皮层内EphA4、突触功能蛋白PSD95和谷氨酸受体GluR1的表达变化，表明APC-Cdh1可能通过与EphA4、GluR1相互作用参与神经病理性疼痛突触可塑机制。最后，本研究发现前扣带回皮层内GABA能神经元凋亡与神经病理性疼痛痛觉超敏的维持密切相关。而Cdh1过表达慢病毒注射入前扣带回皮层，上调其内APC-Cdh1活性，可降低其凋亡相关底物Cyclin B1的表达，抑制SNI引起的前扣带回皮层神经元凋亡。综上所述，本研究结果表明APC-Cdh1在神经病理性疼痛前扣带回皮层可塑性变化中起重要作用，通过APC-Cdh1活性调节，抑制中枢敏化的形成，有可能成为神经病理性疼痛治疗的新靶点。