Sirt1介导的mGluR1/5去乙酰化在糖尿病神经病理性疼痛中的作用

There are no effective treatments for diabetic neuropathic pain (DNP). Histone acetylation-mediated expression changes of synaptic plasticity-related genes have been reported to be involved in the development of chronic pain. Metabotropic glutamate receptors (mGluRs) 1 and 5, which are closely related to synaptic plasticity and chronic pain, can be modified by histone acetylation. The results of our preliminary experiments suggested that sirt1, an important class III histone deacetylase and a new target of type 2 diabetes mellitus, may be related to DNP. Moreover, sirt1 shRNA could increase histone H3 acetylation at Grm1 and 5 promoter, and up-regulate the expression of postsynaptic density-95 (PSD-95). Therefore, we hypothesize that the down-regulated sirt1 expression could promote histone H3 acetylation at Grm1/5 promoter, increase the expressions of mGluR1 and mGluR5, and cause the changes in spinal synaptic plasticity, leading to development of DNP. The current project is aimed to clarify the new mechanisms for sirt1-mediated deacetylation of mGluR1 and mGluR5 in spinal synaptic plasticity and DNP, using type 2 diabetic rats, db/db mice, sirt1 conditional knock-out mice and primary cultured spinal neurons. This project will provide a new potential target for the discovery of analgesic drugs used to relieve DNP.

糖尿病神经病理性疼痛（DNP）仍缺乏有效治疗手段。组蛋白乙酰化修饰介导的突触可塑性相关基因表达改变参与疼痛发生，而与突触可塑性和疼痛密切相关的代谢型谷氨酸受体（mGluR）1/5可被组蛋白乙酰化修饰。预实验提示，Sirt1作为重要的Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶及2型糖尿病潜在治疗新靶点，可能参与DNP发生，且沉默Sirt1可上调脊髓Grm1/5启动子组蛋白H3乙酰化及突触相关蛋白PSD-95水平。据此，我们提出：Sirt1下调可促进Grm1/5启动子组蛋白乙酰化，进而增加mGluR1/5表达，引起脊髓神经元可塑性改变，导致DNP发生。本项目拟以2型糖尿病大鼠和db/db小鼠DNP模型、Sirt1条件性基因敲除小鼠及原代脊髓神经元细胞为研究对象，从整体、细胞及分子水平研究Sirt1通过调控mGluR1/5去乙酰化介导脊髓神经元可塑性改变，参与DNP发生的新机制，为寻找理想的防治DNP药物提供新靶点。

糖尿病神经病理性疼痛（DNP）是糖尿病最常见的慢性并发症之一，目前仍缺乏有效的治疗手段。研究显示，组蛋白乙酰化修饰介导的突触可塑性相关基因表达改变参与慢性疼痛的发生发展，因此，本研究应用2 型糖尿病大鼠（T2DM）和db/db 小鼠神经病理性疼痛模型、SIRT1flox/flox小鼠及原代培养脊髓神经元细胞,观察了III类组蛋白去乙酰化酶SIRT1在DNP中的作用及其机制。研究显示，在高脂高糖饮食/小剂量STZ诱导的T2DM大鼠、db/db小鼠，伴随着疼痛行为的出现，脊髓中SIRT1的表达和活性均明显下调，且SIRT1主要表达于脊髓神经元中；上调脊髓SIRT1可改善DNP大鼠和db/db小鼠的痛敏行为，而下调脊髓SIRT1则可诱导正常动物出现痛敏行为。进一步研究发现，DNP模型动物脊髓背角代谢性谷氨酸受体1/5（mGluR1/5）表达明显升高，且Grm1/5（mGluR1/5的编码基因）启动子区域组蛋白H3乙酰化水平明显增高，同时，脊髓背角神经元突触结构可塑性和突触可塑性相关蛋白表达明显增强；上调SIRT1可降低DNP动物脊髓背角Grm1/5启动子区域组蛋白H3乙酰化水平，下调mGluR1/5表达，抑制脊髓背角神经元突触可塑性的增强；而下调SIRT1则可增强正常动物脊髓背角Grm1/5启动子区域组蛋白H3乙酰化水平，上调mGluR1/5表达，增强脊髓背角神经元突触可塑性。以上研究结果提示，脊髓SIRT1 表达和活性的下调可导致Grm1/5启动子区域组蛋白H3乙酰化水平增高，进而增加mGluR1/5 表达，增强脊髓背角神经元突触可塑性，导致中枢敏化形成，参与DNP的发生发展。该研究提示SIRT1 可能成为T2DM 诱导的神经病理性疼痛的新的防治药物研发靶点。