基于内源性大麻素对星形胶质细胞调控的痛机制研究：MAPK-Glu-Gln shuttle通路

Endocannabinoid（ECBs）involves in the analgesic effect through regulating the function of astrocytes, however, the molecular mechanism is still unclear. Based on literatures and our previous study results, we propose that the analgesic effect of ECBs is achieved by interfering the astrocyte MAPK-glutamate-glutamine pathway via corresponding receptors. In this study, we aim to investigate the influence on ECBs effect and the modulation of downstream glutamate-glutamine cycle after inhibition of cannabinoid receptor or MAPK pathway by siRNA or specific antagonist, which will clarify the major receptor subunit and specific MAPK pathway and will be helpful to analyze the transient effect of RNA intervene and to elucidate the mechanism of modulation pathway. Through behavioral test, morphological study and BOLD-fMRI (blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging) scanning, we will investigate whether there are different cannabinoid receptor subunits and MAPK pathways in inflammatory and neuropathic pains. Moreover, subunits re-distribution and synergistic effects of MAPK pathways will be investigated if there is expression change, and the corresponding relationship between rat BOLD-fMRI and anatomy will be further established and confirmed. This study will enrich the pain modulation theory of endocannabinoid and may provide theoretic support and new potential target for treatment of pain.

内源性大麻素通（ECBs）通过对星形胶质细胞（AST）功能的调节参与镇痛效应，但相关分子机制尚不清楚。据文献报道及我们前期研究，推测ECBs的镇痛效应可能通过相应受体干扰AST内MAPK-谷氨酸-谷氨酰胺循环通路实现。通过离体实验，观察siRNA沉默或特异性抑制剂阻断大麻素受体或MAPK途径后，对ECBs效应的影响和对下游谷氨酸-谷氨酰胺循环的调节作用，明确起主导作用受体亚型和具体MAPK途径，分析RNA干扰瞬时效应，阐述通路调控机制。通过行为学、形态学和核磁功能成像（BOLD-fMRI）,观察炎性痛和神经病理痛两种情况下，ECBs镇痛效应是否存在不同的大麻素受体亚型和MAPK途径调节机制；在疼痛不同阶段，观察受体亚型表达是否存在差异及重新分布，MAPK途径是否存在并行表达；建立大鼠BOLD-fMRI影像与解剖对应关系。研究结果旨在阐明内源性大麻素痛调制机制，为临床治疗提供理论依据和新思路

内源性大麻素通过对星形胶质细胞功能的调节参与镇痛效应，但相关分子机制尚不清楚。我们的研究证实了内源性大麻素通过调控星形胶质细胞MAPK-Glutamate-Glutamine shuttle通路参与镇痛的分子机制。内源性大麻素2-AG在福尔马林诱导的炎性持续性痛中的镇痛效应的分子机制，主要是通过作用于小胶质细胞和星形胶质细胞上的大麻素受体CB1和CB2抑制了p38和JNK MAPK信号通路，进而抑制了谷氨酰胺合成酶的活性，导致谷氨酸的生成减少，使神经元的痛信息传递减弱，进而产生的镇痛效应，CB2受体在该过程中发挥了重要的作用。内源性大麻素2-AG在选择性神经损伤（SNI）诱导的神经病理痛中的镇痛效应的分子机制，则主要是通过作用于小胶质细胞和星形胶质细胞上的大麻素受体CB1和CB2抑制了p38、ERK1/2和JNK MAPK信号通路，进而抑制了谷氨酰胺合成酶的活性发挥镇痛效应，星形胶质细胞和JNK通路全程参与SNI诱导的神经病理痛，说明星形胶质细胞和JNK通路在SNI诱导的病理痛的形成和维持方面扮有更重要角色。离体实验证实了，内源性大麻素参与抑制脂多糖（LPS）诱导的炎性反应和LPS诱导的凋亡反应。LPS刺激短时程（3h），内源性大麻素2-AG通过作用于星形胶质细胞上的CB1和CB2大麻素受体，抑制p38和JNK信号通路，导致谷氨酰胺合成酶减少，谷氨酰胺生成减少，参与抑制LPS诱导的炎症反应；在长时程（12h），内源性大麻素2-AG通过作用于星形胶质细胞上的CB1和CB2大麻素受体，抑制了ERK1/2信号通路，引起谷氨酰胺合成酶的增加，抑制了LPS诱导的凋亡反应，发挥神经保护作用。目前针对神经元的镇痛药物在病理性痛方面的镇痛效果欠佳，我们的研究结果提示开发针对星形胶质细胞的镇痛药物有望能解决这方面的问题；我们的结果证实内源性大麻素对星形胶质细胞的功能有调节作用，可能是内源性大麻素发挥镇痛效应的关键环节，有望成为治疗疼痛的新靶点，为内源性大麻素成为成瘾镇痛药替代用药提供依据；在镇痛理论方面，完善和丰富了镇痛理论，为开发镇痛药物提供理论依据，为临床使用该类镇痛药物提供理论指导，具有重要的临床应用前景。