卵泡抑素在背根神经节中调节神经病理性疼痛的机制

Neuropathic pain is still a clinical challenge, but the underlying mechanisms are far from clear. Recent studies show that transforming growth factor-beta (TGF-beta) superfamily members are involved in neuroinflammation and neuropathic pain. But different members play different roles via facilitating or inhibiting pain modulation. Follistatin (FST) was believed to be an endogenous antagonist of TGF-beta superfamily. Using gene array analysis, we found that FST was dramatically increased in the spinal cord after spinal nerve ligation (SNL). However, the role of FST in neuropathic pain remains largely unknown. Our preliminary data showed that FST in the spinal cord is transmitted from the neurons of dorsal root ganglion (DRG). In this project, using FST transgenic mice and SNL model, combined with multiple techniques, we will investigate the role of FST in the DRG in mediating neuropathic pain. Our research includes 4 parts: (1) The morphological distribution of FST in the spinal cord and DRG after SNL. (2) The role of FST in the DRG in neuropathic pain; (3) The molecular mechanisms of FST in the development and maintenance of neuropathic pain; (4) The epigenetic mechanisms underlying the expression of FST. This project will reveal a novel mechanism of FST in neuropathic pain and provide new strategy for the development of novel analgesic drugs.

神经病理性疼痛（Neuropathic Pain, NP）是临床上难治的疼痛，病理机制不够清楚。研究表明转化生长因子（TGFbeta）家族成员参与神经炎症反应并调节NP的发生发展，但不同的成员在疼痛中的作用不同。卵泡抑素（Follistatin, FST）被认为是TGF-beta的内源性拮抗剂。我们前期的基因芯片检测发现脊神经结扎（spinal nerve ligation，SNL）后脊髓中FST的表达大幅度升高，但它在NP中的作用鲜有报道。前期实验结果显示脊髓中的FST来自背根神经节（DRG）神经元。本项目将采用FST转基因小鼠和SNL模型，结合多种技术研究：（1）SNL后，FST在脊髓和DRG的形态学分布，（2）FST在NP中作用，（3）FST调节NP的分子机制，（4）FST表达的表观遗传调控机制。本研究将揭示DRG中FST在NP中的作用和机制，也将为开发新的镇痛药提供思路。

卵泡素（FST）是一种分泌性糖蛋白，以往的研究认为其通过拮抗TGF-β超家族的生物活性而发挥作用。本项目揭示了FST的一种新的功能和作用机制。小鼠脊神经损伤（SNL）后，FST在中、大直径神经元表达大幅度增加；将 DRG中FST的敲除或特异性缺失减弱了SNL诱导的神经性疼痛，并降低了SNL诱发的神经元超兴奋性。鞘内或足底内注射FST可导致疼痛过敏反应和神经元兴奋性增加；DRG内注射FST过表达AAV也诱发了长时间的痛敏。此外，FST孵育DRG神经元后增加了神经元中Nav1.7介导的钠电流。机制上，FST诱导DRG神经元中ERK和AKT的快速激活，预注射MEK抑制剂和AKT抑制剂可降低FST诱导的疼痛过敏反应。CI-IP和质谱分析表明，FST与IGF1R结合，并通过BLI实验、Co-IP、受体内化实验进行了验证；鞘内注射IGF1R抑制剂降低FST引起的ERK和AKT的激活、FST引起的痛敏和FST引起的神经元兴奋性的增加。SNL不改变DRG中的IGF1R mRNA含量，但增加神经元胞膜上IGF1R的内化。鞘内注射IGF1R抑制剂、siRNA均缓解SNL引起的痛敏；转基因动物特异性敲低DRG中的IGF1R也缓解SNL引起的痛敏。进一步研究显示，FST的N端结构域与IGF1R具有最高的亲和力，并且通过FST衍生的肽阻断FST与IGF1R的相互作用可以减轻SNL诱导的神经元过度兴奋和神经性疼痛。最后，SNL小鼠的脑脊液和血清中SNL水平升高；疱疹后神经痛患者脑脊液和血清中FST也升高。因此，我们的发现揭示了FST通过与IGF1R结合促进神经病理性疼痛，提示FST可作为神经性疼痛的潜在治疗靶点和生物标记物。