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NC和Pain:鈉離子通道與疼痛領域最新研究進展

2020年5月8日,《自然通訊》期刊線上發表了題為《Spider venom-derived peptide induces hyperalgesia in Nav1。7 knockout mice by activating Nav1。9 channels》的研究論文,該研究由湖南師範大學劉中華教授課題組與中國科學院腦科學與智慧技術卓越創新中心(神經科學研究所)、華中科技大學生命科學與技術學院劉靜宇研究組合作完成。

該研究透過Nav1。7,Nav1。8,Nav1。9基因敲除小鼠模型,聯合運用膜片鉗,行為學技術進行分析發現,蜘蛛毒HpTx1抑制Nav1。7、啟用 Nav1。9,但不影響 Nav1。8,進而可以恢復Nav1。7基因敲除小鼠痛覺。

此研究首次揭示了背根神經節神經元中啟用Nav1.9通道可以部分補償Nav1.7功能缺失以及在動作電位的產生中三個通道之間關係,為進一步治療Nav1.7相關的先天性無痛症提供了新的方向。

NC和Pain:鈉離子通道與疼痛領域最新研究進展

疼痛是人體受到各種傷害性刺激時所產生的感覺。疼痛也是保護機體免受傷害的一種防禦性機制,是機體內部的一種警戒系統,而且能夠促進損傷組織的癒合。然而Nav1。7功能缺失導致先天性無痛症,對傷害性刺激喪失了警覺。但是對於該病的治療是一個重大挑戰。Nav1。7功能缺失導致先天性無痛症,已有研究表明小鼠Nav1。7缺失導致內源性阿片類物質升高,納洛酮會阻斷該物質的作用,進而小鼠恢復疼痛,而在大鼠體內沒有作用。但是,納洛酮是透過降低內源性阿片類物質間接起作用,會伴有副作用。因此探索新的治療Nav1。7功能缺失相關先天性無痛症特異性的靶點顯得更加重要。

本研究首先透過篩選得到對Nav1。7功能缺失小鼠模型產生致痛作用的多肽毒素,進而發現毒素可以增大Nav1。9電流,但抑制Nav1。7電流。透過Nav1。7基因敲除小鼠模型, Nav1。8基因敲除小鼠模型, Nav1。9基因敲除小鼠模型,Nav1。7/Nav1。8雙敲小鼠模型,證明了Nav1。9在小鼠背根神經節神經元中的作用,揭示了毒素HpTx1恢復Nav1。7基因敲除小鼠痛覺的機制和三個通道對動作電位產生的貢獻(圖a,b)。

該研究為治療Nav1。7相關的先天性無痛症提供了新的策略和新的靶點,為後續治療Nav1。7功能缺失的先天性無痛症患者開發藥物提供了新思路;透過不同基因敲除小鼠發現Nav1。7、Nav1。8和 Nav1。9三個通道共同精細調節神經元興奮性,Nav1。9啟用可以部分補償Nav1。7功能缺失(圖a,b);首次發現Nav1。9的激動劑並在藥理學上證明了Nav1。9在疼痛訊號通路傳導中的重要角色。

NC和Pain:鈉離子通道與疼痛領域最新研究進展

圖注(a)正常條件下Nav1。7, Nav1。8, Nav1。9在動作電位產生中的作用。(b)毒素HpTx1處理後Nav1。7, Nav1。8, Nav1。9在動作電位產生中的作用。

湖南師範大學博士周熙和華中科技大學生命科學與技術學院博士研究生馬廷斌為共同第一作者,在劉中華教授和劉靜宇研究員的指導下完成,研究組的其他成員積極參與,並得到了華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院張鹹偉教授的大力協助,是眾多師生合作的重要成果。

此外,劉靜宇研究員與中南大學湘雅二醫院施小六教授合作,發現飲酒觸發疼痛致病原因是患者同時攜帶Nav1。9突變和ALDH2的SNP位點p。Glu504Lys,已知ALDH2 p。Glu504Lys改變導致其酶活下降為野生型的6%,攜帶ALDH2 p。Glu504Lys的疼痛患者飲酒體內累積乙醛;在構建的Nav1。9-KI小鼠疼痛模型中發現醛類物質加劇小鼠疼痛;進一步發現COX2抑制劑能有效緩解Nav1。9突變KI小鼠疼痛表型,COX2抑制劑有可能對攜帶Nav1。9突變患者疼痛有止痛效果,該工作於2020年4月7日發表在《Pain》期刊上。

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上述研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃專案資助。

論文連結:

https://doi。org/10。1038/s41467-020-16210-y https://journals。lww。com/pain/Abstract/9000/Alcohol_aggravated_episodic_pain_in_humans_with。98459。aspx