CD147在外周神经损伤病理性神经痛发生机制中的作用

Matrix metalloproteinases (MMPs) are widely implicated in inflammation and tissue remodeling associated with various neurodegenerative diseases through the cleavage of the extracellular matrix and enhancement of cytokines, chemokines, growth factors, cell surface receptors and cell adhesion molecules, and play an important role in nociception and allodynia. CD147, the extracellular MMP inducer (EMMPRIN), is an adhesion molecule, which has been known to play a key regulatory role for MMP activities. However, the role of CD147 in the development of neuropathic pain is not clear. Based on our preliminary experiments, we therefore proposed a hypothesis：after peripheral nerve injury, CD147 in the extracellular matrix of dorsal root ganglia (DRG) is upregulated, then increases the expression and secretion of MMPs in astrocyte (satellite cell) of DRG, and finally induces sensitization of DRG neurons through inflammatory factors. Therefore CD147 may contribute to the development of neuropathic pain. CD147, a key molecule in the extracellular matrix of DRG could be a new target for the treatment of neuropathic pain. The present project will utilize morphological, patch clamp and molecular biological techniques to examine the potential role of CD147 in the development of neuropathic pain. This study may also provide preliminary evidence for the proposal of a new hypothesis of neuropathic pain induced by nerve injury: the interaction between neuron, glia and extracellular matrix.

基质金属蛋白酶（MMPs）通过细胞外基质蛋白的活化和裂解及促炎性细胞因子等的释放参与了多种神经退行性病变，并在伤害性感受和痛觉超敏中起着关键作用。CD147，细胞外基质金属蛋白酶诱导因子 (EMMPRIN)，可诱导MMPs的产生并与多种炎性相关疾病密切相关，但CD147与神经病理性疼痛的相关研究目前尚未见报道。基于预实验结果，我们提出假说：外周神经损伤后，背根神经节（DRG）细胞外基质中CD147表达上调，促进星形胶质细胞（卫星细胞）分泌 MMPs，通过炎性因子等诱导DRG神经元敏化，从而参与神经病理性疼痛的发生过程。本研究以CD147在外周神经损伤后的异常表达为突破口，探索外周神经损伤引起的神经病理性疼痛的相关机制，为寻找治疗神经病理性疼痛的有效药物提供理论依据和作用靶点。本研究亦可为提出神经病理性疼痛新机制假说，神经元 - 胶质细胞 - 细胞外基质的交互作用学说，提供初步的实验依据。

目的：基质金属蛋白酶（MMPs）作为神经系统功能紊乱的关键调节分子，在神经病理性疼痛发病机制中扮演着重要的角色。细胞外基质金属蛋白酶诱导因子（EMMPRIN）是广泛存在于中枢神经系统的一种粘附分子，对MMPs活性起着关键调节作用。然而，作为MMPs的诱导剂，EMMPRIN是否直接参与神经病理性疼痛的发生、发展尚不明确。本研究旨在探讨大鼠外周神经损伤后背根神经节EMMPRIN的表达变化以及其与神经病理性疼痛的关系，为阐明神经病理性慢性疼痛的免疫学机制以及寻找有效的治疗药物提供新的思路。方法：1、Western Blot方法分别显示L5脊神经结扎（SNL）后脊髓和背根神经节内EMMPRIN蛋白表达含量的变化；2、实时定量PCR（qRT-PCR）分别显示SNL后脊髓和背根神经节内EMMPRIN mRNA表达含量的变化；3、免疫荧光组织化学技术进一步明确EMMPRIN在背根神经节上的分布及其细胞定位；4、大鼠背根神经节内注射EMMPRINsiRNA后观察其对大鼠机械性缩足反射阈值的影响。结果：正常大鼠背根神经节内有少量EMMPRIN表达，SNL后EMMPRIN mRNA和蛋白含量均明显上调；正常大鼠脊髓内基本无EMMPRIN表达，SNL后EMMPRIN蛋白和mRNA含量几乎不变；背根神经节内EMMPRIN不仅表达于细胞外基质和神经节被膜，亦部分表达于卫星胶质细胞，但在神经元上无表达；正常大鼠背根神经节内注射EMMPRIN siRNA后EMMPRIN蛋白和RNA含量均明显降低，鞘内注射EMMPRIN siRNA可明显改善机械性痛觉超敏。结论： EMMPRIN主要表达于背根神经节细胞外基质，外周神经损伤后背根神经节内EMMPRIN mRNA和蛋白表达含量均明显上调。背根节注射EMMPRIN siRNA明显改善神经损伤诱发的机械性痛觉超敏。以往的研究表明“神经元-胶质细胞-神经元”网络在神经病理性疼痛的发生中起重要作用，本研究提示背根神经节细胞外基质也可能参与神经病理性疼痛的发生，从而形成“神经元-胶质细胞-细胞外基质”网络，为阐明慢性神经病理性痛觉超敏机制提供了结构与功能基础。