2型囊泡谷氨酸转运体表达与功能改变影响神经病理性疼痛的机制研究

L-glutamate, which is an important excitatory neurotransmitter, has been proved to be involved in nociceptive processing under physiological and pathological conditions. Vesicular glutamate transporters (VGLUTs) selectively transport the cytoplasmic glutamate into synaptic vesicles, and therefore determine the storage and release of glutamate. There are three subtypes of VGLUTs (VGLUT1-3). Recently, it has been shown in animal models that reduction of VGLUT2 expression resulted in an attenuation or absence of neuropathic pain syndromes, suggesting its role in the neuropathic pain. However, it has not been reported the expressional and functional changes of VGLUT2 in neuropathic pain models and the effects of VGLUT2 regulators on pain behaviors. This study is aimed to investigate the glutamatergic mechanisms how the expressional and functional changes of VGLUT2 affect nociceptive processing. This includes:1) the spatial and temporal changes in the expression and function of VGLUT2 during neuropathic pain development; 2) the effects of VGLUT2 regulators on glutamate release and pain behavior. This study will increase our understandings of neuropathic pain and will be of some value to find new therapeutic targets to treat neuropathic pain.

L-谷氨酸是中枢神经系统重要的兴奋性递质，参与生理和病理条件下疼痛信息的传递。囊泡谷氨酸转运体（VGLUTs）选择性地将胞浆中的谷氨酸转运进入囊泡，进而决定谷氨酸的储存与释放。VGLUTs主要分为3型，有研究发现2型囊泡谷氨酸转运体（VGLUT2）表达降低的动物神经病理性疼痛表现消失或减弱，提示VGLUT2参与了神经病理性疼痛的发病机制。然而目前为止，VGLUT2在神经病理性疼痛中的变化规律，以及干预VGLUT2的表达与功能对病理性疼痛的影响等均未见报道。本课题拟研究神经病理性疼痛发生发展过程中VGLUT2表达与功能的改变及其影响疼痛信息传递的机制。主要包括神经病理痛大鼠背根神经节、脊髓和丘脑VGLUT2表达和功能时空依赖性的改变；抑制VGLUT2的表达和功能对疼痛行为的影响。探讨VGLUT2在神经病理性疼痛中的作用和机制，是对神经病理性疼痛发病机理的新探索，同时有望发现疼痛治疗的新靶点。

谷氨酸在疼痛信息的传递过程中发挥了关键作用，囊泡谷氨酸转运体（VGLUTs）通过决定谷氨酸的囊泡转运而影响其储存与释放。本项目在成功建立大/小鼠坐骨神经部分损伤等疼痛模型的基础上，研究了神经病理性疼痛发生发展过程中VGLUT2表达与功能的改变及其影响疼痛信息传递的机制。.首先，观察了神经痛模型动物中枢和外周神经系统中VGLUT2的表达变化。采用real-time RT-PCR、western blot和免疫组化方法分别检测了神经损伤后不同时间背根神经节（DRG）、脊髓和脑内VGLUT2的mRNA和蛋白水平，发现神经损伤可引起丘脑、导水管周围灰质、杏仁核等疼痛相关脑区VGLUT2表达上调；在脊髓水平，VGLUT2蛋白在损伤侧脊髓组织的囊泡组分中选择性升高。.其次，观察了神经痛模型动物VGLUT2的功能改变。采用差速离心和蔗糖密度梯度离心制备神经突触体和突触囊泡，并用微透析结合HPLC-ECD方法测定谷氨酸浓度变化，发现神经痛可诱导丘脑组织突触囊泡的谷氨酸摄取增加，进而引起突触体谷氨酸释放增加。.最后，研究了抑制VGLUT2表达与功能对动物疼痛行为的影响。采用RNA干扰技术和一系列VGLUT选择性抑制剂，分别观察了脑内及脊髓给药对动物多种疼痛行为的影响，发现VGLUT2shRNA使模型动物的机械痛阈值出现上升趋势；VGLUT抑制剂CSB6B、Brilliant Yellow、Xanthurenic Acid和Rose Bengal不仅可显著延缓神经痛的形成，而且对其他多种疼痛有效；VGLUT抑制剂的作用与抑制疼痛相关脑区谷氨酸释放和c-Fos表达相关。.综上所述，神经病理性疼痛诱导VGLUT2表达升高，进而使谷氨酸储存与释放增加；抑制VGLUT2的表达或功能可产生镇痛作用。本研究不仅为理解神经痛条件下谷氨酸能神经传递异常增强的机制提供新线索，也有助于发现新的神经痛治疗靶标。基于本项目研究，已发表SCI论文2篇，国内核心期刊论文1篇，培养硕士研究生1名。