雌激素上调酸敏感离子通道：疼痛性别差异的一个新分子机制

It has been confirmed to have sex differences in pain, which leads to greater complexity for clinical analgesia. Women are more sensitive to pain and more likely to suffer from pain. Estrogen therefore is considered to be the main cause of the sex differences in pain, but its mechanism is not very clear. In preliminary work, we found sex differences in acid-induced pain by activating acid sensing ion channels (ASICs) and the potentiation of ASICs current by estrogen in primary sensory rat neurons. Acid sensing ion channels (ASICs), extracellular H+ sensors, are abundantly expressed in primary sensory and spinal dorsal horn neurons and involve in a variety of pain. So we put forward a hypothesis: estrogen up-regulates ASICs, which is a novel molecular mechanism underlying sex differences in pain. This project intends to study: First, we observe the sex differences in nociceptive behaviors induced by intraplantar injection of acid. And the effects of ovariectomy and estrogen replacement on the sex differences in pain induced by acidosis are investigated. Second, estrogen potentiates the electrophysiological activity of ASICs via the estrogen receptors located in the plasma membrane and signaling pathway in the primary sensory and spinal dorsal horn neurons. Third, estrogen increases the expression of ASICs mRNA and protein through a genomic mechanism (nucleus estrogen receptor) in nociceptive afferent pathway. Finally, we investigate that up-regulation of ASICs by estrogen contributes to the sex differences in chronic inflammatory pain. The present project reveals a novel important molecular mechanism underlying sex differences in pain by up-regulating ASICs by estrogen.

已证实疼痛存在性别差异，给临床镇痛带来更大的复杂性。女性对痛更敏感更易发生，雌激素因此被认为是性别差异产生的主要原因，但其作用机制尚不太清楚。我们在前期工作中发现：酸激活酸敏感离子通道（ASICs）产生的疼痛存在雌雄性别差异，ASICs介导的电流可被雌激素增强。ASICs是细胞外H+感受器，在初级感觉和脊髓背角神经元丰富表达，参与多种疼痛过程。本项目提出假说：雌激素上调ASICs是产生疼痛性别差异的一个重要分子机制。拟研究：①酸引起的痛行为存在的雌雄性别差异，切除卵巢及外源性雌激素替代对该性别差异的影响；②在初级感觉和脊髓背角神经元，雌激素激活细胞膜（质）受体及胞内信号通路快速增强ASICs介导的电生理活动；③雌激素通过基因组机制（核受体）上调痛觉通路ASICs的表达水平；④雌激素上调ASICs参与慢性炎性痛存在的性别差异。雌激素上调ASICs为揭示疼痛性别差异提供了一个新的重要分子机制。

已证实疼痛存在性别差异，女性对痛更敏感，雌激素被认为是性别差异产生的主要原因，但其作用机制尚不太清楚。在阻断H+对TRPV1激活后，外周给予不同pH值的醋酸可引起由ASICs介导的痛行为反应。本研究第一次表明这种醋酸引起的痛行为反应存在雌雄性别差异，雌性反应更强。雌激素参与涉及这种性别差异的产生，因为除去大鼠双侧卵巢（OVX），醋酸引起的痛行为反应显著减轻，而去睾丸大鼠痛行为反应没有变化。在OVX大鼠，足趾预处理外源性雌二醇（E2）可以营救去卵巢引起的痛行为学改变，增强雄性大鼠醋酸引起的痛行为反应。E2的作用是通过雌激素受体ER α，而不是ER β介导。在分离的雌性大鼠背根神经节（DRG）神经元，E2剂量和预处理时间依赖地增强ASICs介导的内向电流，E2上移H+的浓度-反应曲线，增加ASICs的最大反应效能但不改变对H+的亲和力。E2也增强DRG神经元的膜兴奋性，包括酸引起的动作电位和膜电位反应。E2敏化ASICs涉及ER α及胞内ERK1/2信号通路。E2增强ASICs电生理功能活动在几分钟内快速发生，因此是一个非基因组作用机制。在293T细胞共表达ASIC3和ER α，发现预处理E2剂量和时间依赖地增加ASIC3的蛋白表达水平，E2上调ASIC3的表达涉及ER α及基因组机制。在DRG神经元，ASIC3的表达水平雌性显著高于雄性，呈现雌雄性别差异。除去大鼠卵巢，ASIC3的表达水平显著减低。催乳素，另一种性激素，通过其受体及胞内PKC和PI3K信号通路对ASICs介导的电生理活动及痛行为也有增强作用。催乳素敏化ASICs具有雌雄性别差异，对雌性的作用更加明显。以上发现表明：ASICs介导的痛行为反应存在雌雄性别差异，雌性反应更强，雌激素上调ASICs是这种疼痛性别差异产生的一个重要分子机制。雌激素一方面通过激活初级感觉神经元ER α及胞内信号转导通路，快速增强ASICs介导的电生理功能活动；另一方面激活其核受体，经基因组机制增加ASICs的表达。本项目研究成果“雌激素上调ASICs”有助于解释疼痛性别差异中女性对痛更敏感，痛反应更大的现象，为疼痛性别差异的产生揭示了一个新的重要分子机制。