Sirt1参与高压氧镇痛作用的分子机制研究

We recently reported that Hyperbaric oxygen treatment attenuates neuropathic hyperalgesia in rats and idiopathic trigeminal neuralgia in patients (Eur J Pain.2012.Feb 21,in press), but the underlying analgesic mechanisms remain unclear. Sirt1 belongs to the class III deacetylase, and oxidative stress can affect its expression level. Previous studies have reported that Sirt1 is involved in the process of nerve repair, while neuropathic pain is caused by damage in the nervous system. So, focus on the fundamental causes, we propose to expand the treatment for the nerve injury to alleviate the pathological pain. Our preliminary study demonstrated that hyperbaric oxygen-induced oxidative stress levels increase Sirt1 protein and mRNA levels, play an important role in hyperbaric oxygen-induced neuroprotection; overexpression of Sirt1 at spinal cord level can alleviate pathological pain in CCI rats; the analgesic effect of hyperbaric oxygen can be partially reversed by specific inhibition of Sirt1. These results strongly suggest that Sirt1 may play a key role in the analgesic effect of hyperbaric oxygen. We therefore hypothesized that, as a therapy strategy, Hyperbaric oxygen, which can result in neural protection, might be effective in treating neuropathic pain through protecting the injured nerves from further damage, and reversing or interrupting the injury-induced processing of nociception. Adenoviral overexpression vector, siRNA,multiple immunofluorescence, Behavioral pharmacology，electrophysiology and western blot techniques will be used in this study to investigate the spatiotemporal feature of Sirt1 expression in pathological processes of neuropathic pain, to verify the role of Sirt1 in the analgesic effect of hyperbaric oxygen treatment. The present study will provide an insight into the role of SirT1 in the analgesic mechanism of hyperbaric oxygen and new strategies to control neuropathic pain.

申请人通过临床试验和动物研究率先在国际上报道高压氧可缓解神经病理性痛(Eur J Pain.2012.Feb 21)，但机制有待阐明。本课题组曾报道高压氧可通过活性氧簇（ROS）调控氧化应激水平介导神经保护作用。Sirt1属于Ⅲ类去乙酰化酶，其表达水平受氧化应激的影响，参与神经损伤修复的过程。感觉神经损伤是神经病理性痛的根本病因。我们在最新研究中发现：高压氧可上调Sirt1表达;特异性抑制Sirt1可部分逆转高压氧镇痛作用。强烈提示Sirt1可能参与高压氧的镇痛机制并发挥重要作用。本项目拟利用电生理学、行为药理学以及病毒转染过表达、siRNA干涉等技术，证实Sirt1是不是高压氧镇痛作用的关键分子?高压氧是否通过ROS上调Sirt1促进损伤修复缓解病理性痛？该课题是我课题组既往研究的深入，有助于进一步揭示高压氧的镇痛机制，为寻找新的镇痛手段奠定基础，对理解神经病理性痛的发病机制具有重要意义

项目背景：申请人通过临床试验和动物研究率先在国际上报道高压氧可缓解神经病理性痛(Eur J Pain.2012.Feb 21)，但机制有待阐明。本课题组曾报道高压氧可通过活性氧簇（ROS）调控氧化应激水平介导神经保护作用。Sirt1 属于Ⅲ类去乙酰化酶，其表达水平受氧化应激的影响，参与神经损伤修复的过程。而感觉神经系统损伤或疾病是神经病理性痛的根本病因。为此，我们提出了“Sirt1参与高压氧镇痛作用”这一假说。.主要研究内容及结果：采用两种国际公认神经病理性痛模型，我们研究发现神经病理性痛大鼠脊髓Sirt1表达水平在外周神经损伤后显著降低，大约在损伤后24h即达最低。高压氧治疗可显著上调脊髓Sirt1表达水平。进一步使用鞘内注射腺病毒特异性过表达脊髓水平Sirt1，可缓解CCI大鼠机械性异常痛敏，用siRNA特异性抑制脊髓水平Sirt1，可部分逆转高压氧的镇痛作用，提示Sirt1直接参与了高压氧的镇痛机制。使用Sirt1激动剂白藜芦醇可有效抑制C纤维支配神经元后根诱发的EPSP，显著抑制胶状质层（SG层）神经元自发性兴奋性突触后电流（sEPSC）的频率，增强自发性抑制性自突触后电流（sIPSC）的频率。. 在研究Sirt1参与高压氧镇痛机制的过程中，我们发现：外周神经损伤后，脊髓背角的小胶质细胞发生显著活化，而高压氧治疗（或鞘内给予Ad-Sirt1腺病毒）在缓解病理性疼痛的同时可有效抑制脊髓背角小胶质细胞的活化。结合近年的研究热点和新进展，我们实时增加了小胶质细胞静态、动态运动的形态学的系统描述性研究。发现小胶质细胞P2y12受体可调控小胶质细胞活化和动态监控能力参与神经病理性痛的发生发展。.结论：高压氧治疗可上调脊髓Sirt1水平，抑制胶质细胞活化，发挥镇痛作用。小胶质细胞P2y12受体可调控小胶质细胞活化程度及动态监控能力参与神经病理性痛的发生发展。上述结果可为神经病理性痛的机制及治疗提供新的学术见解，提供新的治疗靶点。