Lnc-NR-001567通过调控AMPK/GR通路参与硼替佐米诱导痛觉过敏的作用及机制

Allodynia caused by bortezomib is an important trouble during chemotherapy, but the mechanism remains unknown. Our preliminary study showed that accumulation of methylglyoxal may activate the RAGE/STAT3 signaling pathway in dorsal horn, and contributes to the spinal central sensitization and persistent pain induced by bortezomib treatment. But the mechanism of methylglyoxal accumulation remained unclear. Our prior experiment showed that the level of lnc-NR-001567(lnc-NR) induced following downregulation of glutathione reductase (GR, a methylglyoxal metabolic rate-limiting enzyme) in spinal dorsal horn after bortezomib treated. Intrathecal injection of lnc-NR shRNA significantly reduced allodynia and GR level induced by bortezomib. These results indicated that bortezomib may upregulate lnc-NR that caused downregulation of GR protein expression, which further induced allodynia. Study shows that AMPK can mediate many biological functions by affecting the activity of transcription factor ATF1. Our prior experiment further showed that upregulated lnc-NR mediates allodynia by affecting AMPK/ATF1 and epigenetic regulation of GR protein expression. This project will provide new evidence to elucidate bortezomib-induced allodynia.

化疗药硼替佐米诱导的痛觉过敏严重影响肿瘤患者的治疗进程和生活质量。我们前期研究发现：脊髓背角丙酮醛上调，通过RAGE/STAT3通路介导硼替佐米诱导痛觉过敏，然而丙酮醛上调的机制不清。我们预实验发现：腹腔注射硼替佐米后，大鼠脊髓背角lnc-NR-001567（lnc-NR）表达水平显著升高；鞘内注射lnc-NR shRNA显著抑制硼替佐米诱导的痛觉过敏及谷胱甘肽还原酶（GR，丙酮醛代谢限速酶）的降低，提示硼替佐米可能通过上调lnc-NR抑制GR蛋白的表达，介导痛觉过敏。研究显示：AMPK可通过影响转录因子ATF1活性，介导多种生物学功能。预实验还发现：硼替佐米可增强lnc-NR和AMPK的结合，并显著下调了p-AMPK和ATF1的表达。据此我们推测：上调的lnc-NR通过影响AMPK/ATF1，表观遗传调控GR蛋白表达，介导痛觉过敏的发生。本项目将为阐明硼替佐米诱导痛觉过敏提供全新的证据。

脑区的自适应是神经系统疾病发展和维持的基础，而前额叶皮层（PrL）参与痛觉诱导的情绪产生。然而，PrL的自适应是否以及如何参与神经性疼痛和抑郁症的共病尚不清楚。我们通过使用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）、基因敲除或过表达、免疫组化、电生理学和行为学等方法，系统地研究了PrL区域在神经性疼痛/抑郁症共病发病机制。我们的研究发现，前额叶皮层PrL的活性和锥体神经元的兴奋性降低，PrL神经元中的破骨细胞抗酒石酸磷酸酶5（Acp5）表达上调，而敲除锥体神经元中Acp5可减轻抑郁样行为和机械性痛觉异常。此外，白细胞介素-6（IL-6）、磷酸化STAT3（p-STAT3）和乙酰化组蛋白H3（Ac-H3）的表达在大鼠获得共病后显著增加。STAT3与Acp5基因启动子的结合增加以及STAT3和p300之间的相互作用增强了组蛋白H3的乙酰化，并促进了Acp5在模型鼠PrL神经元中的转录。IL-6/STAT3通路的抑制抑制了Acp5的上调，并减轻了大鼠的共病样行为。.此外，由于化疗药物奥沙利铂可通过诱导DNA甲基化抑制基因转录，我们猜测这可能是奥沙利铂治疗后诱导的慢性疼痛的原因。这里，我们通过实验揭示转录抑制因子ZEB1诱导Ddr1基因启动子甲基化在奥沙利铂诱导的神经病理性疼痛之间的关系，即应用奥沙利铂治疗后，ZEB1将DNMT3b募集到Ddr1启动子，从而导致Ddr1表达水平下调，进而介导了奥沙利铂诱导的慢性疼痛。