NOX2介导的ROS释放在脊髓背角LTP及痛觉过敏中的作用及其机制

Long-term potentiation (LTP) of C-fiber evoked field potentials in spinal dorsal horn is believed as the synaptic model of neuropathic pain, the stimulation induced of LTP can cause persistent pathological pain on human and animal. Our preliminary experiments showed that high frequency stimulation on sciatic nerve induced the upregulation of NADPH oxidase 2(NOX2) in spinal dorsal horn, the key enzyme of oxidative stress reaction. Application of shRNA to knockdown NOX2 could blocked the ignition of LTP and the increase of sEPSC on projection neuron, and abolished the bilateral mechanical allodynia by high frequency stimulation (HFS). NOX2 is the main source of reactive oxygen species (ROS). Intrathecal injection of hydrogen peroxide (one kind of ROS) caused persistent mechanical allodynia. It indicate that the important role of NOX2 mediated ROS release in the spinal dorsal horn in LTP and allodynia, but its mechanism is unclear. In the present study, we are going to study the role of NOX2-ROS pathway in bilateral spinal dorsal horn projection neurons synaptic transmission and pain behavior. It will help to establish the NOX2 as a new therapeutic targets in pathological pain provided the scientific basis.

脊髓背角C纤维诱发电位LTP（Long-term potentiation）被认为是病理性疼痛的突触结构模型，诱导出LTP的刺激能够在人类和动物上引起持久的病理性疼痛。我们的预实验发现，高频电刺激坐骨神经（HFS）引起LTP后，脊髓背角上氧化还原信号的关键酶NADPH氧化酶2（NOX2）表达上调，使用NOX2-shRNA可阻断LTP的诱导和投射神经元sEPSC的改变，并翻转由HFS导致的双侧足底机械痛阈下降。NOX2是体内氧自由基（ROS）产生的主要来源，鞘内注射过氧化氢（ROS的一种）可以引起持续性的机械痛敏。提示NOX2-ROS途径在脊髓背角LTP及痛觉过敏中起关键作用，但其机制不清。本项目拟探究NOX2介导的ROS释放是否影响HFS后双侧脊髓背角投射神经元突触结构和传递效能，发挥对双侧足底痛觉过敏的调控作用，为确立NOX2作为病理性疼痛的新治疗靶点提供科学根据。

脊髓背角C纤维诱发电位LTP（Long-term potentiation）被认为是病理性疼痛的突触结构模型，诱导出LTP的刺激能够在人类和动物上引起持久的病理性疼痛。我们的实验发现，高频电刺激坐骨神经（HFS）引起LTP后，脊髓背角上氧化还原信号的关键酶NADPH氧化酶2（NOX2）表达上调，使用NOX2-shRNA可阻断LTP的诱导和投射神经元sEPSC的改变，并翻转由HFS导致的双侧足底机械痛阈下降。NOX2是体内氧自由基（ROS）产生的主要来源，鞘内注射过氧化氢（ROS的一种）可以引起持续性的机械痛敏。提示NOX2-ROS途径在脊髓背角LTP及痛觉过敏中起关键作用。使用神经病理性模型SNI手术，我们的实验发现，DRG上氧化还原信号的关键酶NADPH氧化酶2（NOX2）表达上调，使用NOX2阻断肽或NOX2-shRNA可以部分抑制痛觉过敏的产生，并反转由SNI导致的PKCε的上调和向细胞膜分布的转移。进一步实验显示阻断NOX2的激活可以抑制由SNI引起的DRG神经元上氧自由基（ROS）的产生。提示DRG中NOX2-ROS途径在痛觉过敏中起关键作用。由此，我们提出了DRG上PKCε上调的新机制，即：神经损伤导致NOX2的激活后释放ROS，过量的ROS直接调控PKCε的激活及在细胞膜上的表达。本项目探究证明了NOX2-ROS途径影响了脊髓背角兴奋性突触的传递，并在DRG中的激活了PKCε进而影响的DRG神经元动作电位的发放，从而介导了神经病理性疼痛的发生和发展。为确立NOX2作为神经病理性疼痛的新治疗靶点提供科学根据。