外周神经损伤导致脑内组蛋白去乙酰化改变参与神经病理性痛的机制研究

Peripheral nerve injury can induce sensory disturbance, such as pain. Synaptic plasticity was observed on the GABAergic neurons in the lateral capsular division of central nucleus of amygdala (CeC) in chronic pain. And previous studies showed that Histone acetylation (HAC)/deacetylation (HDAC) is a common mechanism of gene expression change and synaptic plasticity. Our preliminary data indicated that the expression of HDAC was significantly increased and co-localized in the GABAergic neurons in the neuropathic pain rats. Together with other studies, we thus hypothesized that the up-regulation of HDAC in the CeC can modulate the expression of GABA and then contribute to the synaptic plasticity and abnormal emotional respnses induced by chronic pain. Based on neuropathic pain model and molecular biological, behavioral, morphological, and electrophysiological methods, we plan to first observe expression of HDAC and global HAT and HDAC in the premotor region of GABA in CeC during chronicity of pain. Then we evaluated the effects of HDACsinhibitor on the functional and morphological synaptic plasticity in the CeC and related physiological consequences. We also observe the effects of HDAC inhibitors on the synaptic plasticity after selectively local GABA knock-out by using GAD67-Cre mouse and.then analyze the upstream mechanism of changes in HDACs. Our proposed study may be helpful for the further interpretation of the mechanism of synaptic plasticity and abnormal emotion in chronicity of pain and to provide new strategies for chronic pain treatment.

周围神经损伤能导致神经支配区域感觉障碍，出现疼痛。中央杏仁核（CeC）内GABA能神经元在慢性痛时发生突触可塑性变化，而组蛋白乙酰化/去乙酰化改变是突触可塑性发生的重要分子机制之一。我们前期实验观察到神经病理性痛状态下CeC内GABA能神经元高表达组蛋白去乙酰化酶（HDAC），推测CeC内HDACs通过调控GABA表达，引起脑内兴奋-抑制失衡从而参与疼痛引起的突触可塑性及情绪异常。本课题拟综合运用行为药理学、电生理学及三维重塑等技术方法，观察HDAC在慢性痛不同阶段的表达变化、GABA启动子区域组蛋白去乙酰化位点、HDAC抑制剂对痛行为的影响；研究抑制HDACs的表达对神经元功能和结构可塑性的影响；敲除CeC内的GABA后，观察HDAC抑制剂对可塑性的影响，分析导致HDAC表达改变的信号通路。希望通过上述研究，为阐明慢性痛引起的突触可塑性及情绪改变的机制提供新思路，为疼痛的治疗提供新策略。

周围神经损伤能导致神经支配区域感觉障碍，出现疼痛。脊髓背角浅层和中央杏仁核内GABA能神经元在慢性痛时发生突触可塑性变化，而组蛋白乙酰化/去乙酰化改变是突触可塑性发生的重要分子机制之一。我们前期实验观察到神经病理性痛状态下脊髓背角内GABA能神经元高表达组蛋白去乙酰化酶（HDAC），推测脊髓背角内HDACs通过调控GABA表达，引起脑内兴奋-抑制失衡从而参与疼痛引起的突触可塑性及情绪异常。本课题拟综合运用行为药理学、电生理学及三维重塑等技术方法，观察HDAC在慢性痛不同阶段的表达变化、GABA启动子区域组蛋白去乙酰化位点、HDAC抑制剂对痛行为的影响；研究抑制HDACs的表达对神经元功能和结构可塑性的影响；敲除CeC内的GABA后，观察HDAC抑制剂对可塑性的影响，分析导致HDAC表达改变的信号通路。希望通过上述研究，为阐明慢性痛引起的突触可塑性及情绪改变的机制提供新思路，为疼痛的治疗提供新策略。本项目中我们证实了对慢性痛有调控基因表达的组蛋白去乙酰化酶（HDACs）在慢性痛痛大鼠中扮演重要角色。慢性骨癌痛引发脊髓背角内位于星形胶质细胞和神经元内HDAC1和HDAC2的快速升高和长时间保持较高水平。组蛋白去乙酰化酶的上调进一步推动了IL-6、IL-1β和TNF-α等促炎因子的产生和释放。此外，SAHA通过阻断去乙酰化酶抑制剂抑制了骨癌痛的发展并且缓解了其伴随的骨质破坏。糖原合成激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）是平衡外周和中枢神经系统内促炎与抗炎因子的重要调节分子，并且GSK-3β的活性在骨癌痛晚期阶段不断升高。特异性抑制剂AR-A014418通过抑制GSK-3β活性降低神经炎症反应进而有效缓解骨癌痛。我们发现SAHA能够通过上调磷酸化GSK-3β（GSK-3β的失活形式）达到缓解骨癌痛的目的，表明SAHA可能通过抑制GSK-3β活性缓解骨癌痛。此外SAHA还可以显著增加脊髓背角及背根节内MOR的表达，提高吗啡的镇痛效果。而中药雷公藤的提取物T10可以通过抑制HDAC的表达从而发挥镇痛效果。以上实验结果指出了一条病理性痛状态下的表观遗传学改变机制并且证实了SAHA可能是治疗慢性病理性痛的重要分子。