T-型钙通道Cav3.2参与偏头痛发生及机制研究

Migraine is one of the most common periodically neurological disorders. However to date, the underlying mechanisms remain largely unclear. Our previous studies showed that Cav3.2 subunits of T-type calcium channels were highly expressed in small- and medium- diameter trigeminal ganglion (TG) neurons. The protein expression of Cav3.2 was robustly increased by cortical spreading depression (CSD) treatment. These results strongly suggest that Cav3.2 is involved in the pathophysiological process of migraine. In this study, by using animal behaviour tests, immunohistochemistry, molecular biological methods and electrophysiological recording, we will first study the effects of Cav3.2 on photophobia and CSD parameters of migraine. Secondly, we will investigate the endogenous expression of Cav3 subunits in TG and the co-localization of Cav3.2 with nociceptors such as substance P (SP) and CGRP. Finally, we will further examine the effects of Cav3.2 on synaptic transmission, neuronal excitability, intracellular calcium oscillations and voltage-gated ion channel currents as well as the detailed mechanisms in small-diamether TG neurons. Our studies will help to clarify the cellular and molecular mechanisms of the trigger of migraine. Moreover, we hope to translate our studies to the development of novel therapeutic targets and new regimens for the clinical treatment of migraine.

偏头痛是一类周期性发作的神经系统疾病，其发病机制迄今仍未明确。我们的前期研究结果显示：T-型钙通道Cav3.2在中小直径三叉神经节（TG）神经元中大量表达。诱导偏头痛先兆发作后TG神经元Cav3.2通道蛋白表达显著增高，提示Cav3.2可能参与偏头痛的病理生理。本项目在前期研究的基础上，应用行为学、组织化学、分子生物学及电生理等实验方法，首先研究Cav3.2对小鼠偏头痛行为学及皮层扩散性抑制的影响；其次阐明TG内Cav3亚型的表达/定位及Cav3.2对TG神经元功能活动及信号转导蛋白磷酸化的影响；最后揭示Cav3.2对TG神经元突触递质释放、神经元兴奋性改变、离子通道电流变化及胞内钙震荡的影响及机制。研究结果不仅将揭示Cav3.2参与偏头痛发生的细胞及分子机制，有助于发展和完善偏头痛的病因学说，而且也将为偏头痛的临床治疗和研发理想的药物提供新的分子靶标。

偏头痛是一类复杂的三叉神经血管系统疾病，其机制未明，迄今临床缺乏有效的治疗措施。本项目在前期研究的基础上，应用行为学、组织化学、分子生物学及电生理等实验方法，首先研究T-型钙通道亚型Cav3.2对小鼠行为学及皮层扩散性抑制的影响；其次阐明三叉神经节（TG）内Cav3亚型的表达/定位及Cav3.2对TG神经元功能活动及信号转导蛋白磷酸化的影响；最后揭示Cav3.2对TG神经元突触末梢递质释放、神经元兴奋性改变、离子通道电流变化及胞内钙震荡的影响及机制。我们的研究结果显示：1）小鼠运动及平衡能力（转轴实验）和自主活动（开场实验）结果表明Cav3.2亚型对小鼠的自主运动能力无影响。畏光实验中，硬脑膜刺激模型组Cav3.2亚型阻断后小鼠进入明区次数显著增加，提示Cav3.2阻断可导致小鼠畏光反应显著下降。TG核团定位注射，免疫荧光及蛋白电泳显示TG神经元Cav3.2基因能被shRNA有效沉默。2）TG内Cav3.2基因沉默使硬脑膜刺激诱发的小鼠畏光反应显著下降。3）共聚焦激光显微镜研究结果显示，Cav3.2在外周感觉神经元中与IB4及CGRP有显著共表达，而与NF200共染色较少。4）Cav3.2降低显著地降低了DH-TG神经元突触间的递质释放；Cav3.2亚型与A型钾离子通道亚单位Kv4.2存在蛋白物理性结合，进而调控小直径TG神经元兴奋性。5）电刺激上矢状窦区硬脑膜能够明显增加TG神经元的兴奋性，并增加高电压钙离子通道电流密度，选择性增加IB4阴性的小直径TG神经元的高电压钙通道和低电压钙通道电流密度，同时抑制A-型钾离子通道电流密度，但对钠通道和延迟整流型钾离子通道电流密度无明显影响。综上所述，我们的研究结果不仅将揭示Cav3.2参与偏头痛发生的细胞及分子机制，有助于发展和完善偏头痛的病因学说，而且也将为偏头痛的临床治疗和研发理想的药物提供新的分子靶标。