mTOR激活对吗啡耐受的调控及其分子机制

Mammalian target of rapamycin (mTOR)是蛋白质合成翻译水平调控的重要激酶。研究发现mTOR激活在以突触可塑性为基础的学习记忆和慢性痛形成过程发挥重要作用。吗啡耐受的形成可能依赖新蛋白的合成，但mTOR激活在吗啡耐受形成中的作用迄今未见报道。我们最近发现mTOR及其下游靶分子在正常大鼠DRG和脊髓神经元有表达，抑制mTOR激活可有效延缓吗啡耐受的产生。因此设想mTOR信号系统可能参与介导吗啡耐受的形成。为验证该设想，本项目拟采用在体和离体实验法，研究：①吗啡对mTOR信号系统激活的诱导；②mTOR信号系统激活在吗啡耐受形成中的作用；③吗啡诱导mTOR激活的细胞内信号转导途径；④mTOR激活介导吗啡耐受形成的蛋白分子机制；⑤mTOR抑制对临床预防吗啡耐受的可能应用价值。研究结果将进一步阐明吗啡耐受的分子机制，并可能为临床预防吗啡耐受提供新的药物作用靶点。

研究背景： 吗啡因其可靠的镇痛作用一直以来是治疗顽固性痛的金标准，但吗啡镇痛耐受的产生却大大限制了其作用效能。近年虽对其机制做了大量研究，但其产生的细胞分子基础仍然不清。Mammalin target of rapamycin (mTOR)是蛋白质合成翻译过程的重要调控激酶。以往研究发现mTOR激活在以突触可塑性为基础的学习记忆和病理性痛形成过程发挥重要作用。吗啡耐受与病理性痛可能有部分类似的形成机制，同样依赖于某些新蛋白质的合成，但mTOR激活在吗啡耐受形成和维持过程的作用迄今没有报道。课题目标： ①确定吗啡对mTOR信号系统的激活；②确定mTOR信号系统激活在吗啡耐受形成过程的作用；③确定吗啡诱导mTOR信号系统激活的细胞内信号途径；④确定mTOR激活介导吗啡耐受形成的蛋白分子机制；⑤初步评价mTOR抑制对临床预防吗啡耐受形成的可能应用价值。研究结果： ①鞘内连续注射吗啡可引起mTOR信号系统在大鼠脊髓背角神经元内激活；②离体和在体实验证明，吗啡是通过μ受体经PI3K-Akt信号途径引起mTOR信号系统激活；③鞘内注射mTOR激活抑制剂Rapamycin可剂量依赖性地延缓吗啡耐受的形成，并明显减轻停用吗啡后引起的大鼠痛觉过敏。鞘内注射Rapamycin还可使已经形成的吗啡耐受得到部分逆转。连续鞘内注射mTOR siRNA可通过特异性抑制mTOR的合成明显延缓吗啡耐受的形成。而鞘内注射mTOR活性负性调节蛋白TSC2 siRNA可降低吗啡的镇痛效能，并诱导大鼠产生痛觉过敏；④连续鞘内注射mTOR抑制剂Rapamycin或mTOR siRNA对大鼠运动功能、外周血细胞和刀豆蛋白刺激的离体T细胞增殖没有明显影响，表明鞘内微量应用Rapamycin对大鼠没有产生明显的毒副作用；⑤分子生物学实验表明mTOR激活通过驱动其下游靶分子p70SK和4E-BP1调控蛋白质翻译起始阶段的活性，进一步调节吗啡耐受相关蛋白如nNOS、CaMKII及PKCγ的合成参与介导吗啡耐受的形成。结论： μ-阿片受体通过激活PI3K-Akt-mTOR细胞内信号途径，调控翻译水平特异蛋白质的合成参与介导了吗啡耐受的形成及吗啡戒断引起的痛觉过敏。科学意义： 首次证明了mTOR信号系统激活在吗啡耐受形成过程的作用及机制。结果表明mTOR抑制可作为临床预防和逆转吗啡耐受的一个新的药物作用靶点。