TRPC3和TRPC6通道诱致慢性痛痛觉敏化的作用及作用机制

Recently, TRPC channels, especially TRPC3 and TRPC6 subtypes have been shown to be expressed in the central nervous system and involved in a number of biological functions including neuronal proliferation/development, cell survival, axon guidance and cognition. However, besides the central nervous system, TRPC3 and TRPC6 channels are also widely expressed in the pain pathways, especially in the first site of pain signals processing---nociceptors. After injury or inflammation, the expression of TRPC3 and TRPC6 in nociceptors was shown to be up-regulated. Most recently, our preliminary data showed that deletion of TRPC3 and TRPC6 were able to reduce the pain hypersensitivity caused by injury or inflammation, suggesting that TRPC3 and TRPC6 may play a pronociceptive role in the pathological states. However, the cellular and molecular mechanisms underlying its pronociceptive effect remains elusive. Therefore, by using a combination of transgenic mouse models, electrophysiological, calcium imaging, behavioral as well as biochemical methods, the present study aims to: 1) to investigate whether TRPC3 and TRPC6 play a pronociceptive role in the pathological states; 2) to explore the cellular and molecular mechanisms underlying the role of TRPC3 and TRPC6 in the peripheral sensitization; 3) to explore the cellular and molecular mechanisms by which TRPC3 and TRPC6 modulate functional and structural synaptic plasticity of synapse between nociceptive primary afferents and spinal lamina I neurons. Understanding the above questions may help to unravel the functional significance of TRPC3 and TRPC6 in the pain signals transmission and pain hypersensitivity. New insights derived these advances are expected to expediate development of novel analgesics acting at TRPC3 and TRPC6 for the treatment of chronic pain.

近年来TRPC3和TRPC6通道在中枢神经系统的定位分布和功能逐渐被揭示。然而，除了中枢神经系统以外，TRPC3和TRPC6还大量表达在痛信息传导路，尤其是第一站的伤害性感受器上，并且在炎症或损伤后其活动显著增强。我们最新研究显示敲除TRPC3和TRPC6可显著抑制炎症或损伤诱致的痛敏，提示TRPC3和TRPC6在病理状态下可能具有致痛敏作用。但是，其发挥致痛敏作用的细胞分子机制尚不清楚。为此，本项目拟利用TRPC3和TRPC6基因敲除小鼠模型这一特异性工具，综合分子生物学、电生理学、行为学等方法探讨TRPC3和TRPC6在病理状态下的致痛敏作用、揭示其通过介导外周敏化、初级传入突触功能可塑性及结构可塑性改变而诱致致痛敏作用的细胞分子机制，以期阐明TRPC3和TRPC6在痛觉信息传递和痛敏形成过程中的功能意义，为研发针对TRPC3和TRPC6通道的新型镇痛药提供重要的科学依据和理论指导。

近年来尽管慢性痛的机制研究取得了长足的进展，大量的受体、通道、激酶系统在慢性痛中的作用逐渐被揭示，然而，临床上针对这些靶点的药物不仅镇痛效果不令人满意，而且还产生严重的中枢毒副作用。因此，研究和揭示慢性痛的本质和发病机制，探索治疗慢性痛的新策略具有重要意义。.越来越多的实验结果表明TRP通道是痛觉信息传递系统的“前沿哨兵”，响应细胞及机体内外各种伤害性刺激，并将其转换为动作电位向脊髓及上位中枢传递并最终产生痛感觉。然而由于特异性工具药的缺乏，对TRPC通道亚群的研究远远落后于其他TRP通道。近年来TRPC3 和TRPC6 通道在中枢神经系统的定位分布和功能逐渐被揭示。然而，除了中枢神经系统以外，TRPC3 和TRPC6 还大量表达在痛信息传导路，并且在炎症或损伤后其活动显著增强。那么，机体为什么会在痛信息传导路配备有如此大量的TRPC3和TRPC6 通道呢？它的存在具有怎样的生理学和病理学意义？这一直是个悬而未决的问题。为此，本项目利用TRPC3 和TRPC6 基因敲除小鼠模型这一特异性工具：1）全面揭示了TRPC3和TRPC6通道在协同感受外周的机械性和热刺激方面发挥着重要作用。首次明确提出TRPC3和TRPC6通道在慢性病理性痛中发挥致痛敏作用。2）首次揭示TRPC3和TRPC6通过增强外周敏化介导致痛敏作用的细胞分子机制。炎症或损伤后，外周敏化被认为是介导慢性痛发生发展的重要神经机制之一。TRPC3和TRPC6通道在正常状态下DRG伤害性感受神经元的兴奋性以及炎症损伤诱致的超兴奋状态中发挥关键作用。3）进一步揭示TRPC3和TRPC6还通过增强初级传入突触可塑性改变介导致痛敏作用的细胞分子机制。炎症或损伤后，初级传入突触可塑性改变被认为是介导慢性痛发生发展的重要神经机制之一。TRPC3和TRPC6通道敲除后显著抑制伤害性初级传入突触（形成于伤害性初级传入纤维和脊髓背角Ⅰ层神经元之间）的传递效率和炎症状态下其可塑性增强现象。PPR和sEPSCs的进一步分析揭示TRPC3和TRPC6通道可能是通过增强初级传入纤维终末突触前递质的释放机率来介导其对兴奋性突触传递和可塑性的影响，进而发挥致痛敏作用。综述所述，本项目阐明TRPC3 和TRPC6 在痛觉信息传递和痛敏形成过程中的功能意义，为研发针对TRPC3 和TRPC6 通道的新型镇痛药提供了重要的科学依据和理论指导。