内皮素系统在下肢静脉曲张模型诱发慢性静脉血管痛中的作用机制研究

Chronic pain is very difficult to manage in clinic. So investigating the molecular mechanisms underlying various chronic pains is one of the frontiest areas in neuroscience research. Despite the high incidence of chronic venous diseases in clinical practice, as almost all patients with any chronic venous diseases have the symptom with pain, but the pain phenotype and mechanisms in chronic venous diseases remain largely unknown and poorly characterized animal models. Ehdothelin-1 (ET-1) and its receptors involve in many venous diseases and contribute to many pain conditions, however the functions of ET-1 system in chronic venous pain remain elusive. In this project, we will establish a mouse model of chronic venous pain induced by lower limb varicosity via a ligation of one small vein of lower extremity, in which venous pain can be tested with routine approaches. We will investigate the phenotype of chronic venous pain of mice induced by lower limb varicosity, and identify the pain-related biomarkers with significant changes in dorsal root ganglia (DRGs) and the spinal dorsal horns (SDH) of venous pain mice. Notably, we will focus on the functions and mechanisms of ET-1 system in this chronic venous pain with molecular and cellular biotechnologies, biochemistry, electrophysiology, neuronal functional imaging and pharmacological methods, behavioral tests, and transgenic mice. As expected, chronic venous pain model from mice will be successfully established and be well characterized. Some molecules in primary nociceptors or in some neurons of the spinal dorsal horn that mediate mechanical allodynia will be found. ET-1 system will be found to implicate in chronic venous pain processing. This study will contribute to the research on pain mechanisms, and open up a new target in the research and development of analgesics for venous pain from chronic venous diseases.

静脉血管痛是多种静脉血管疾病的共同症状，虽然临床发病率高，但尚未建立相关的实验动物模型，其痛觉及分子表型特征也不清楚；内皮素系统在静脉血管疾病和多种疼痛的病理过程中发挥重要作用，但其在静脉血管痛中的作用尚无研究报道。本项目通过结扎小鼠单侧下肢小静脉模拟下肢静脉曲张而诱发慢性静脉血管痛，在研究模型小鼠特有的痛觉及分子表型的同时，重点利用分子、细胞、电生理、行为学、影像学、药理学和转基因鼠等方法系统地研究内皮素及其受体在慢性静脉血管痛中的作用及其分子机制。本项目预期成功建立一个新的疼痛模型，并在初级伤害性感受器或脊髓背角神经元内发现与机械痛敏相关的特异性分子；证明血管内皮细胞通过内皮素激活初级感觉神经元中的内皮素受体首先启动了血管痛，内皮素系统不仅参与血管痛的外周敏化过程，也参与血管痛的中枢敏化过程。本项目的成功实施将有助于进一步丰富慢性痛机理的研究，也将为治疗静脉血管痛提供新模型和新策略。

疼痛是血管疾病的共有症状，本项目把这种疼痛定义为“血管痛”，并模拟临床疾病中的下肢静脉曲张、通过结扎小鼠后肢的表浅静脉而建立起“静脉痛”模型。通过此模型，研究血管痛的痛觉表型、相关分子机制以及内皮细胞与外周感觉神经的相互调控等内容。. 本项目在疼痛行为学检测发现，血管痛只表现为机械痛敏，而无热痛敏和冷痛敏；伴发情绪改变的研究发现，晚期血管痛小鼠表现为探索行为增加，而不是伴发抑郁/焦虑样行为；疼痛相关的分子标志物研究发现，血管痛过程中DRG或脊髓背角无显著的炎症细胞浸润和胶质细胞活化增生（包括IBA-1标记的DRG内的巨噬细胞、脊髓内的小胶质细胞，GFAP标记的DRG内卫星细胞和脊髓内的星形胶质细胞）。根据以上特点，本课题把血管痛划分为一新类型疼痛。进一步研究发现，受累血管局部分泌的ET-1和外周感觉神经内的ERAR、TRPA1、ERK和CGRP、以及脊髓背角内的CGRP等分子及其信号通路表达增强，药理学、抗体中和以及行为学研究发现，阻断ET-1/ETAR/TRPA1/ERK/CGRP信号通路，可显著抑制血管痛（机械痛敏）。钙成像以及全细胞电生理记录研究发现，血管痛4周时L4~5节段的DRGs内小直径神经元的兴奋性以及对ET-1的敏感性都显著增高；急性打散DRG神经元培养后，ET-1刺激可明显增加CGRP的分泌。. 据此，本项目提出假说：血管疾病时，内皮细胞受到刺激而激活，通过释放ET-1而激活外周感觉神经纤维上的ETAR受体，进而激活感觉神经内的TRPA1/ERK/CGRP信号通路，而调控血管痛。. 本项目首次明确了血管痛概念，强调血管的本身作用，而不是后期的缺血缺氧；首次建立了可以用常规测痛手段检测的血管痛模型，并根据血管痛特点把其划分为不同于慢性炎性痛、神经病理性疼痛、内脏痛以及癌症痛等传统类型疼痛的一类新型疼痛；首次明确了ET-1介导的ETAR/TRPA1/ERK/CGRP信号通路通过内皮细胞-外周感觉神经-脊髓组成的环路调控血管痛。本项目的成功完成，不仅可以促进疼痛机制的研究，还可以促进血管痛相关、内皮细胞与外周感觉神经相互调控的新领域的研究，以及镇痛药的研发。