内耳AVP-V2R-AQP2信号系统参与运动病作用与机制研究

Motion sickness and Meniere's disease are much similar in symptomatology, both having an elevated level of arginine vasopressin (AVP) in blood, and intravenous or intracerebroventricular injection of AVP will induce motion sickness symptoms such as nausea and vomiting in humans or animals. Recent studies suggest that the plasma AVP level rises extraordinarily in human subject of Meniere's disease, causes high expression of aquaporin 2 (AQP2) in the inner ear via AVP-vasopressin receptor 2 (V2R)-AQP2 signal pathway, increases the production of endolymph, leads to endolymphatic hydrops, and eventually results in many symptoms such as vertigo, nausea and vomiting. Our preliminary results revealed that the plasma AVP level was elevated in rat after motion sickness-evoking rotatory stimulation, and the expression of V2R and AQP2 mRNA and protein were increased simultaneously. Thereby, we suppose that the underlying mechanism of motion sickness may be similar with that of Meniere's disease, i.e., abnormal activity of the inner ear AVP-V2R-AQP2 signal pathway may be also involved in the development of motion sickness and/or the individual difference in the susceptibility to motion sickness. Therefore, the present study is designed to investigate the relationship of the inner ear AVP-V2R-AQP2 signal pathway with motion sickness, so as to uncover the underlying mechanism of motion sickness, and find new targets aiming at this signal pathway for the development of drugs against motion sickness.

运动病与梅尼埃病症状非常相似，且患者血液精氨酸加压素(AVP)水平均明显升高，静脉或脑室注入AVP可诱发人或动物产生恶心、呕吐等运动病症状。近年来的研究表明，梅尼埃病患者血浆AVP水平异常地增高，通过AVP-加压素受体(V2R)-水通道蛋白(AQP2)信号系统，使内耳AQP2表达升高，内淋巴液生成过多，导致膜迷路积水，从而诱发眩晕、恶心、呕吐等症状。我们前期的实验结果显示，诱发运动病的旋转刺激引起大鼠血浆AVP水平升高、内耳V2R、AQP2 mRNA与蛋白表达增加。因此，我们推测运动病与梅尼埃病发病机制存在相似之处，内耳AVP-V2R-AQP2信号系统的异常活动可能与运动病相关，参与了运动病发病过程，还可能与运动病敏感性个体差异相关。因此，本研究拟开展内耳AVP-V2R-AQP2信号系统与运动病相关性的研究，有助于弄清运动病发病机制，以便以此信号系统为靶点，研究开发新的抗运动病药物。

文献资料显示，精氨酸加压素（AVP）-受体V2（V2R）-水通道蛋白2（AQP2）信号通路在内耳主要通过影响内淋巴液的平衡参与听觉与平衡感觉功能，但是这个信号通路是否参与运动病的发生，目前没有相关研究报道。因此，本研究利用SD大鼠与毕格犬运动病模型，分离大鼠内耳组织，并培养内淋巴囊上皮细胞，通过酶联免疫吸附分析、实时定量PCR、蛋白免疫印迹分析、免疫组织化学、免疫细胞化学、内耳局部微注射与基因导入、前庭功能锻炼等方法，观察AVP-V2R-AQP2信号通路在内耳活动的改变及使用V2R拮抗剂等方法的抗运动病作用。结果显示，旋转刺激诱导大鼠产生运动病，出现条件性味觉厌恶表现，同时引起血浆AVP水平上升；大鼠腹腔注射AVP也产生类似的条件性味觉厌恶表现；并且旋转刺激与腹腔注射AVP均诱导大鼠内耳cAMP水平升高，增加PKA (C-α)、p-PKA (C-Thr 197)、AQP2、p-AQP2 (Ser 256)和p-CREB (Ser 133)的表达水平，而V2R的表达会出现反应性下调；在培养的大鼠内耳内淋巴囊上皮细胞，AVP也对这些信号分子产生类似的作用；基础状态下敏感组大鼠内耳V2R蛋白表达量高于而AQP蛋白表达量低于不敏感组，旋转刺激后的反应性改变敏感组大于不敏感组；前庭功能锻炼在抗大鼠运动病的同时，抑制了旋转刺激诱导的内耳V2R-AQP2信号通路相关分子活动的变化；V2R拮抗剂OPC-31260能抑制旋转刺激诱导的大鼠运动病与V2R协同剂ddAVP诱导的条件性味觉厌恶，同时抑制内耳V2R-AQP2信号通路相关分子活动的变化；在培养的大鼠内耳内淋巴囊上皮细胞，OPC-31260也能抑制AVP诱导的V2R-AQP2信号通路相关分子活动的变化，PKA抑制剂H-89能阻断AVP对p-CREB、AQP2、p-AQP2表达的影响；在毕格犬，旋转刺激诱导恶心、呕吐等运动病表现，升高血浆AVP水平，而前庭功能锻炼抑制运动病与血浆AVP水平的升高，OPC-31260也能抑制犬运动病的发生。相反，V2R协同剂ddAVP促进大鼠与犬运动病的发生。本研究以上结果提示，内耳AVP-V2R-AQP2信号通路的激活可能参与了运动病的发生，而使用V2受体拮抗剂能抑制运动病的发生，为我们开发新的抗运动病药物提供了重要的靶点，而OPC-31260有可能成为新的抗运动病药物。