延髓背角星形胶质细胞参与偏头痛中枢敏化的机制研究

In recent years, it has been found that medulla dorsal horn astrocytes (MDHA) are involved in migraine, and MDHA may play an important role in the central sensitization of migraine, but the mechanism of central sensitization is not elucidated. As the basis of cell signaling, how does calcium ion change and what role do the cell connexins play in the process of central sensitization, which will be our subject. We speculated that the calcium influx increase in MDHA promoted the activation of neurons, leading to the trigeminal nervous system in hypersensitivity. We have successfully transfected CaMPARI protein into the trigeminal ganglia of migraine model mouse. In this study, we will determine the strongest duration of MDHA activation in the chronic process of migraine. The plasmid including CaMPARI protein and the photosynthetic protein gene will be used to observe the calcium signal transduction during MDHA activation. Finally, it will be explored that the effect of connexins Cx30 and Cx43 on the regulation of calcium signal in central sensitization using the migraine animal model prepared by protein Cx30 and Cx43 knockout mice. The aim is to explain the mechanism of astrocytes in the medulla dorsal horn in migraine central sensitization, and to provide a theoretical basis for the new anti- migraine drugs.

新近发现延髓背角星形胶质细胞（MDHA）参与偏头痛的发生，在偏头痛中枢敏化过程中发挥重要作用，但是具体机制不明。钙离子作为细胞信号传导的基础，在中枢敏化过程中如何变化，连接蛋白如何调节钙离子传导，本课题将就这一核心问题展开研究。我们推测MDHA的钙内流增加，促进了神经元的活化，从而导致三叉神经血管系统处于超敏状态。我们在前期研究中成功转染CaMPARI蛋白至偏头痛模型小鼠三叉神经节；本课题将通过清醒状态慢性偏头痛小鼠模型，确定偏头痛慢性化过程中MDHA活化的最强时段，构建转染包含CaMPARI蛋白与光敏蛋白基因的质粒，活体观察MDHA活化后钙信号转导，最后利用连接蛋白Cx30和Cx43基因敲除鼠制备偏头痛动物模型，验证Cx30和Cx43在中枢敏化过程中对钙信号的调控影响，进一步阐释偏头痛中枢敏化过程中MDHA的作用机制，为研发新型抗偏头痛药物的靶点提供机制提供理论依据。

既往研究提示延髓背角星形胶质细胞可能参与偏头痛的发生，在偏头痛中枢敏化过程中可能发挥重要作用，但是具体机制不明。我们推测延髓背角星形胶质细胞在偏头痛中枢敏化中发生活化，从而促进三叉神经血管系统神经元处于超敏状态。本课题通过慢性偏头痛小鼠模型，确定偏头痛慢性化过程中延髓背角星形胶质细胞活化的最强时间，利用连接蛋白Cx43基因敲除鼠制备偏头痛动物模型，探究Cx43对中枢敏化过程中的影响，阐释偏头痛中枢敏化过程中延髓背角星形胶质细胞发挥作用的可能机制。在反复炎症汤刺激硬脑膜慢性偏头痛模型小鼠中，TNC区星形胶质细胞在造模成功后1-28天发生活化，表现为GFAP在蛋白质水平和转录水平表达升高。趋化因子CCL7、CCL12在延髓蛋白中和血清中在不同时间点表达下降（TNC中CCL7在1-28天下降，血清中CCL7在第1天下降，TNC中CCL12在第3天和第14天下降，血清中CCL12在第3天下降），TNC中IL-10在第一天表达升高。给予炎症汤刺激后，丘脑腹后中间核细胞外钙离子呈先增高后降低的过程，起始阶段有一钙离子增高峰。给予二次炎症汤刺激后，与第一次表现相似，呈刻板重复，刺激后反应时间、升高幅度、持续时间均相似。给予氟桂利嗪和尼莫地平干预后，尼莫地平干预组在痛觉信号传导过程中表现出相同的上升趋势，而氟桂利嗪干预组在痛觉信号传导过程中表现出不同的表现，根据钙离子对刺激的各种反应趋势，可以推断出氟桂利嗪可以通过中枢神经系统的VPM核在疼痛信号传递中发挥干扰作用。本研究阐明了反复炎症汤刺激硬脑膜慢性偏头痛模型的中枢敏化中星形胶质细胞活化的时间特征，将研究目标聚焦于Cx43连接蛋白在慢性偏头痛中可能发挥的作用。成功培育F4代Cx43fl/fl::GFAP-Cre条件性敲除小鼠，使用该小鼠进一步研究Cx43连接蛋白在偏头痛慢性化过程中可能发生的作用和机制。发现Cx43基因敲除的小鼠在炎症汤慢性偏头痛模型中表现眶周和足底痛阈下降不明显，初步推断Cx43可能在慢性偏头痛中枢敏化中发挥重要作用。