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偏头痛是一种中枢神经系统(central nervous system,CNS)功能紊乱性疾病,严重影响患者生活质量和工作。目前偏头痛的发病机制目前尚未完全明了。随着神经生物、分子药理学的发展及脑成像技术的应用,中枢高敏感性在偏头痛发作中的作用为人们所重视。目前有许多研究在脊髓水平上表明了外周炎症性疼痛、神经源性疼痛所致中枢高敏感性由PKC-NMDAR环路介导。
蛋白激酶C(PKC)为丝氨酸/苏氨酸激酶大家族成员,是一类Ca2+、磷脂依赖性磷酸化酶,作为一种胞内第二信使,PKC在神经元兴奋性的调制、信号传导、神经递质的释放、突触可塑性等中起重要作用。其中PKCγ亚单位为脑、脊髓所独有,在疼痛信号处理及中枢敏感化诱导和维持中起重要作用。
N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)是中枢神经系统中兴奋性递质谷氨酸受体的一种类型,属于离子型受体。NMDAR有NR1,NR2,NR3等三种亚单位,NMDAR是由NR1和NR2或NR3组成的异聚体,其中NR1是必需的组分,NR2,NR3则修饰了整个受体的功能特性。它涉及了体内许多复杂的生理和病理过程,包括wind-up,中枢敏化、长时程增强、外周敏化和内脏疼痛、细胞坏死和凋亡,除此以外,还参与了痛觉过敏的产生和维持。
研究表明,当兴奋性冲动传来时,突触前膜释放大量的兴奋性氨基酸(EAAs),使突触后膜产生快EPSP,导致NMDAR通道内的阻止Ca2+内流的Mg2+移开,Ca2+得以内流,激活了胞内Ca2+依赖的PKC,促使PKC的膜转位,磷酸化胞膜上的NMDAR相关的离子通道,减少Mg2+对NMDAR通道的阻断作用,最终使NMDAR活性增高、更多的Ca2+内流入胞,进一步增强PKC活性及其对NMDAR通道的效应,这一PKC-NMDAR正反馈环路在中枢敏感化中具有重要作用。
氟桂利嗪是一种长效的钙离子拮抗剂,被公认为是预防偏头痛的一线药物。临床双盲对照研究表明,该药可以有效减少偏头痛发作的频率及头痛的严重程度,但氟桂利嗪预防偏头痛发作的机制目前不明。
目的:
本研究将从PKCγ、NMDAR1、磷酸化NMDAR1着手,首先建立硝酸甘油型实验性偏头痛大鼠模型,并同步设立生理盐水对照组及氟桂利嗪干预组,检测脑干组织中上述各物质mRNA及其蛋白的表达,并比较它们在发作期与间歇期的表达变化,以初步探讨PKGγ、NMDAR1、磷酸化NMDAR1在偏头痛发病机制中的作用。
方法
1.动物分组及处理:采用清洁级成年雌性Sprague-Dawley(SD)大鼠为实验对象,随机分为3组。模型组:依Tassorelli法皮下注射硝酸甘油10mg/kg,每周1次,共5周,制作实验性偏头痛大鼠模型,并于第二次造模后给予生理盐水10ml/kg/d灌胃,共4周;对照组:与模型组同步对照,以生理盐水代替硝酸甘油皮下注射;干预组:自硝酸甘油第二次造模后,给予氟桂利嗪5mg/kg/d灌胃,共4周。
2.受试动物于第5次造模后2小时(发作期)或第4天(间歇期)分别断头处死,取大鼠脑干组织,液氮内保存。
3.RT-PCR法半定量检测大鼠脑干组织PKCγ、NMDAR1mRNA的表达。
4.Western-Blot法检测大鼠脑干组织PKCγ、NMDAR1、磷酸化NMDAR1蛋白的表达。
结果
1.与对照组相比,在偏头痛发作期及间歇期,模型组和干预组大鼠的脑干组织中PKCγmRNA及蛋白的表达无变化(p>0.05);
2.与对照组相比,在偏头痛发作期及间歇期,模型组和干预组大鼠的脑干组织中NMDAR1mRNA及非磷酸化蛋白的表达无变化(p>0.05);
3.与对照组相比,模型组磷酸化NMDAR1蛋白的表达明显上调(p<0.05),干预组也稍有上调,但无统计学意义(p>0.05);模型组发作期与间歇期之间,干预组发作期和间歇期之间,磷酸化NMDAR1蛋白的表达均无明显变化(p>0.05)。
结论
1、偏头痛的发生发展可能与PKCγ依赖的磷酸化NMDAR1蛋白表达的上调有关。而可能与PKCγmRNA及蛋白、NMDAR1mRNA及蛋白(非磷酸化)的表达量无关。
2、氟桂利嗪预防偏头痛发作的机制之一可能是打断了PKC-NMDAR这一正反馈环路的恶性循环。