山羊α2D-肾上腺素能受体介导镇静和镇痛的特性与机制

α2-adrenoceptor (α2R) agonists are the major class of drugs used in animals for its analgesic and sedative effects, which are more potent in ruminant compared to those in other animals, but still have prominent side effects. The effects of α2R agonists are related to their receptor subtypes and functional characteristics. Studies showed that besides α2BR and α2CR, which were found in all other domestic animals, ruminants (such as cattles and goats) have special α2DR subtype. In this project, we will use healthy adult goats as a representative of ruminants. The distribution and density of α2DR in the central nervous system will be investigated through immunofluorescence staining and western blot. The functional characteristics of α2DR in presynaptic and postsynaptic signal inhibition will be evaluated by the patch-clamp technique. The mechanisms of α2DR-mediated sedative and analgesic effects will be studied by observing the changes of pain threshold, Bispectral index, Entropy index, physical and biochemical parameters after intracerebroventricular, intrathecal or cerebral nucleus injection with α2DR subtype antibodies, which would block the effect of α2R agonists on α2DR . Comparing the α2DR with α2BR and α2CR, we expect to clarify the functional characteristics and mechanisms of α2DR mediated sedative and analgesic effect in ruminant, which would also lay a foundation for developing α2R agonist with higher potency and less side effect.

α2-肾上腺素能受体（α2R）激动剂是最主要的动物镇静与镇痛药物之一。该类药物在反刍动物镇静与镇痛作用较其他动物强，但仍存在明显副作用。α2R激动剂的镇静、镇痛和副作用与其受体亚型的种类和特性密切相关。研究表明反刍动物（牛、羊）除存在与其它家畜共有的α2BR和α2CR外，还存在特殊的α2DR。本项目拟选取山羊为试验动物，采用免疫荧光和Western blot，确定中枢α2DR的分布和密度；膜片钳法研究α2DR突触前膜和后膜神经信号抑制特性；侧脑室、鞘内或核团微注射α2DR亚型特异性抗体，阻断α2R激动剂与受体结合，观测山羊痛阈、脑电双频指数、熵指数和生理生化指标的变化。分析α2DR与其它亚型作用的关系，确定反刍动物α2DR的功能特性，阐明α2DR介导的镇静和镇痛作用机制，并为开发和应用高效且副作用小的α2R亚型激动剂奠定基础。

α2-肾上腺素能受体（α2R）激动剂是动物主要的镇静与镇痛药物，研究表明反刍动物（羊、牛）与其他家畜相比，除存在α2BR和α2CR外，还存在特殊的α2DR亚型。α2R亚型的种类和特性与其激动剂的镇静、镇痛和副作用密切相关。. 本项目制备三种α2R亚型特异性抗体。通过Western blot和RT-PCR检测山羊α2R亚型在中枢神经和外周组织的分布密度关系，结果显示不同亚型受体有显著不同的分布特征。α2DR在疼痛相关核团或区域中，特别是蓝斑（镇静调节的主要核团）中呈高表达，显示其在镇静和镇痛中起重要作用。α2CR在尾核、伏核和丘脑室旁核（主要控制情绪的核团）等高表达，表明其可能与疼痛的情绪成分调节相关。α2BR在中枢中含量少，推测其中枢镇静镇痛作用可能较小。外周组织中，α2DR在动脉和巨噬细胞中表达量最高，在其它组织中则主要为α2BR和α2CR。由于α2R受体主要副作用表现为动脉血压降低和肺部巨噬细胞激活导致的肺水肿，推测α2DR亚型可能与α2R受体介导的副作用有关。我们利用鞘内和脑室内注射三种α2R亚型抗体后注射α2R激动剂（赛拉嗪），研究不同亚型介导的功能特性，结果与受体分布密度的推测相一致，α2DR特异性抗体显著抑制赛拉嗪产生的镇静和镇痛作用，而α2BR和α2CR特异性抗体抑制赛拉嗪产生的镇静和镇痛作用较差；α2CR特异性抗体显著抑制赛拉嗪产生的体温降低作用。我们运用受体激动剂或采用不同镇痛方式抑制山羊伤害性感受的传导，通过与α2R受体激动剂比较，研究α2R受体介导山羊镇静镇痛特性。发现α2R介导镇静和镇痛效果优于γ-氨基丁酸A型受体（GABAAR）和腺苷A型受体（AR），但引起更显著心血管和呼吸系统的副作用。同时我们发现长期使用α2R激动剂可引起耐受现象。与针刺通过调节miRNA引起耐受机制不同，α2R激动剂主要激活SGK1/NF-кB通路，进而上调N-甲基-D-天冬氨酸受体引起耐受现象。