脊髓GABA能中间神经元铁死亡在大鼠骨癌痛中的作用及机制研究

The mechanism of bone cancer pain (BCP) is complex, the pain is severe and the clinical treatment effect is not good, which seriously affects the living quality of cancer patients. GABAergic interneurons in the spinal cord play an important role in the spinal cord inhibition circuit. In previous experiments we found that the number of GABAergic neurons in the dorsal horn of BCP rats decreased, and cystine glutamate transporter (system Xc-) subunit SLC7A11 was up-regulated, with the activation of ERK pathway, It suggested that the system Xc-/ERK pathway was involved in the ferroptosis of GABAergic interneurons which lead to bone cancer pain. Therefore, we hypothesized that: glutamate was released to the spinal cord dorsal horn from the injured primary afferent nerve during the process of tumor invasion, thereby activating system Xc-/ERK pathway and causing the ferroptosis of GABAergic interneurons, which may lead to imbalanced Inhibition circuit in the spinal dorsal horn and bone cancer pain. In this study, immunofluorescence, electron microscopy, molecular biology and electrophysiology techniques will be used to prove the above hypothesis. Finally we want to clarify the pathogenesis of cancer pain and find potential therapeutic targets which may help to improve the living quality of cancer patients.

骨癌痛机制复杂，疼痛剧烈且临床治疗效果不佳，严重影响癌症患者生存质量。脊髓内GABA能中间抑制神经元在脊髓内抑制环路中发挥重要作用。我们在前期实验中发现骨癌痛大鼠脊髓背角GABA能中间神经元数目缺失，且铁死亡相关胱氨酸谷氨酸逆转运体（systemXc-）亚基SLC7A11表达上调，同时ERK通路激活，提示癌痛形成中systemXc-/ERK通路参与介导了GABA能中间神经元铁死亡过程。因此，我们提出假说：初级传入神经因肿瘤侵袭损伤后，脊髓背角内谷氨酸释放增加，进而激活systemXc-/ERK通路，介导GABA能中间神经元铁死亡，引起脊髓背角内抑制环路失衡，导致癌痛痛觉过敏发生。本研究中将综合采用免疫荧光、电镜、分子生物学及电生理等技术，对上述假说加以证明，为阐明癌痛发病机制，全面控制癌性疼痛、提高患者生活质量寻找潜在的治疗靶点。

恶性肿瘤是困扰全世界的重要社会健康难题。中国2015年新诊断恶性肿瘤患者429万余例，是目前首要的死亡病因。癌性疼痛是许多肿瘤患者主要的临床症状，甚至是部分患者的首发症状。临床发病率位居前列的前列腺癌、乳腺癌及肺癌等恶性肿瘤晚期往往伴随骨转移，导致严重的骨质破坏及癌性疼痛。目前癌痛疼痛临床治疗效果欠佳，75-90%的中晚期恶性肿瘤患者遭受明显的癌性疼痛，严重影响中晚期肿瘤患者的生存质量。因此，阐明癌痛发生发展的机制，寻求有效控制癌性疼痛的方法具有迫切的临床意义和巨大的社会效益。.慢性癌痛以痛觉过敏及触诱发痛等异常痛觉为首要临床表现。伤害性感受信息从从初级传入神经元传递到高位的大脑疼痛感知中枢，有赖于兴奋和抑制信号的平衡的调节。组织损伤后，从突触末梢释放的谷氨酸增加，NMDA受体持续活化，介导脊髓背角（SDH）神经元的敏化，而脊髓背角神经元的的“去抑制”可引起疼痛信号的进一步增强，进而导致痛觉过敏和异常痛觉。γ-氨基丁酸(GABA)能中间神经元作为脊髓背角内主要的抑制性中间神经元，通过调控脊髓内兴奋与抑制的平衡参与慢性疼痛的产生。我们的前期实验中发现骨癌痛大鼠脊髓背角GABA能中间神经元数目减少，但目前癌痛过程中脊髓中间抑制神经元死亡缺失的具体机制及作用尚不清楚。.铁死亡（Ferroptosis）是近年来新发现的一种依赖于铁离子的非细胞凋亡性的细胞死亡形式，其以脂质活性氧（ROS）堆积为特点。当细胞抗氧化能力降低，ROS堆积，进而引起细胞氧化性死亡即铁死亡。既往研究发现，中枢神经系统内，中间抑制神经元对于缺氧、谷氨酸堆积等氧化应激的敏感性阈值较其他类型的神经元更低，因此更易发生氧化应激损伤甚至死亡。.在本项目中，我们通过观察骨癌痛大鼠脊髓背角GABA能中间神经元铁死亡相关形态学及分子生物学改变并采用特异性抑制剂及诱导剂干预GABA能中间神经元铁死亡过程，明确其通过影响脊髓内抑制环路参与骨癌痛大鼠痛觉过敏的产生，再进一步验证COX2/ERK信号通路在骨癌痛脊髓背角GABA能中间神经元铁死亡中的作用。通过上述研究，为揭示骨癌痛的发病机制提供重要的理论依据，为其防治提供可靠靶点，具有重要的理论及临床转化意义。