冷受体TRPM8在IL-33介导神经病理性冷痛中的作用及机制

Cold pain is a frequent but often-neglected symptom in neuropathic pain. Compared to other pain modalities, such as heat pain, the mechanisms behind cold pain remain elusive. In the previous NSFC project, we found an interesting phenomenon that interlukin (IL) -33/ST2 signaling are closely relevant with cold sensation and neuropathic cold pain. Further experiments showed these effects are related with the cold receptor TRPM8. The present study is intended to 1) examine the distinct role of dorsal root ganglia (DRG) satellite IL-33 and neuronal ST2 in neuropathic cold pain, using the gene knockout mice and AAV dependent Cre-LoxP; 2) determined the involvement of TRPM8 in IL-33 mediated cold pain and DRG neuron activation by behavioral, molecular biological, morphological, and also electrophysiologic studies; 3) confirm the hypothesis that IL-33/ST2 signaling induces recruitment to TIPRAP, then PIP2 to activate or sensitize TRPM8. The present study might shed light on the deeper understanding of molecular basis of cold pain sensation and neuropathic pain.

冷痛（Cold pain）是神经痛中的常见症状，然而国内外聚焦冷痛的研究却刚刚起步，冷痛机理远不明晰。本课题组在前一自然基金研究中意外发现白细胞介素（IL）-33/ST2通路与冷痛感知和神经病理性冷痛高度相关；进一步实验提示其可能与冷受体TRPM8有关。在此基础上，本项目将：1）利用转基因动物结合病毒载体工具，特异性调控背根神经节（DRG）中卫星细胞IL-33和神经元ST2，明确细胞特异性IL-33/ST2通路在冷痛中的关键作用；2）利用行为学、分子生物学、电生理、钙成像等技术，明确TRPM8在IL-33介导冷痛及DRG神经元兴奋中的作用;3)阐明IL-33作用于ST2后通过募集接头分子TIRAP，结合PIP2，进而激活/增敏TRPM8导致冷痛的机制。该研究将阐明IL-33/ST2通路对冷受体TRPM8的调控机制及其在冷痛中的关键作用，有助于揭示冷痛机理，为冷痛特异性治疗提供新靶点。

冷痛（Cold pain）是神经痛中的常见症状，但是冷痛的病理生理机制远不明晰。本课题在前期研究基础上进一步明确背根神经节（DRG）中白细胞介素（IL）-33/ST2通路在神经病理性冷痛中的作用及TRPM8的调控作用。具体研究结果如下：1）采用行为学技术，明确ST2基因敲除对坐骨神经分支性损伤（SNI）和奥沙利铂诱发神经病理性冷痛行为的缓解作用，以及外周IL-33导致神经病理性冷痛的作用。2）构建条件性基因敲除小鼠，明确DRG伤害性神经元ST2基因敲除对小鼠神经病理性冷痛行为的缓解作用。3）采用免疫荧光结合共聚焦技术，明确DRG中IL-33在小鼠卫星细胞的定位，并结合RNA scope技术从mRNA和蛋白两个水平明确ST2在小鼠DRG神经元的表达和定位；采用免疫组化技术明确ST2在人DRG神经元中的表达和定位。4）采用qPCR和WB技术发现，神经痛小鼠DRG中IL-33、ST2和TRPM8的表达显著增加。5）采用电生理技术，发现ST2基因敲除显著抑制神经痛诱发的DRG神经元兴奋性增加。6）采用行为学技术，发现TRPM8阻断剂或者杀死TRPM8神经元显著抑制IL-33诱发冷痛行为的影响，而且小剂量TRPM8激动剂显著加剧IL-33的致痛作用。7) 采用钙成像技术研究发现，TRPM8通道特异性阻断剂或杀死TRPM8神经元显著抑制IL-33诱发DRG神经元钙内流。8) 神经痛小鼠DRG中ST2与TRPM8存在共定位。9）ST2基因敲除显著抑制神经痛诱发的TRPM8表达上调。10）运用CO-IP方法，发现神经痛小鼠DRG中ST2和TRPM8存在相互作用。该研究阐明了IL-33/ST2通路对冷受体TRPM8的调控机制及其在冷痛中的关键作用，有助于揭示冷痛机理，为冷痛特异性治疗提供新靶点。