Mechanisms of Epigenetic Plasticity in Neuropathic Pain
神经病理性疼痛的表观遗传可塑性机制
基本信息
- 批准号:10678116
- 负责人:
- 金额:$ 45.77万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-04-01 至 2028-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AblationAcetylationAddressAfferent NeuronsAnalgesicsBehavioralBindingCNR1 geneChromatin StructureChronicClinicalDNA MethylationDataDevelopmentDissociationDown-RegulationEpigenetic ProcessG9a histone methyltransferaseGene ExpressionGene TargetingGenesGeneticGenetic TranscriptionGoalsHDAC2 geneHistone AcetylationHistone DeacetylaseHistonesHypersensitivityIndividualKnock-outKnowledgeLysineMalignant NeoplasmsMediatingMolecularMusN-Methyl-D-Aspartate ReceptorsNMDA receptor antagonistNerve PainNeuronal PlasticityNeuronsNeuropathyNociceptionOpioidPaclitaxelPainPeripheral NervesPharmaceutical PreparationsPhenotypePhosphorylationPlayPosterior Horn CellsPotassium ChannelProtein InhibitionReceptor ActivationReceptor GeneRegulationRepressionRoleSmall Interfering RNASpinalSpinal CordSpinal GangliaSurgical InjuriesSynapsesSynaptic plasticityTailTestingTherapeuticTherapeutic EffectTransgenic MiceTraumatic Nerve InjuryTraumatic injuryUp-RegulationVertebral columnantinociceptioncasein kinase IIchemotherapychromatin modificationchronic paindorsal hornepigenetic silencinggenome-wideinjuredinnovationinsightknock-downnerve injurynovel therapeuticspain chronificationpain modelpainful neuropathypromoterrestrainttranscriptomics
项目摘要
Mechanisms of Epigenetic Plasticity in Neuropathic Pain
The major objective of our project is to determine how traumatic nerve injury impacts epigenetic regulatory
networks involved in chronic pain. Neuropathic pain remains a major clinical problem and therapeutic challenge.
Both sustained changes in gene expression in primary afferent neurons and synaptic plasticity at the spinal cord
level are essential for to the development of chronic pain. α2δ-1 (encoded by the Cacna2d1 gene) is a
clinically validated neuropathic pain target and mediates the therapeutic actions of gabapentinoids.
Traumatic nerve injury and certain cancer chemotherapeutic drugs cause α2δ-1 upregulation in the dorsal root
ganglion and spinal cord, which augments nociceptive input to spinal dorsal horn neurons by directly interacting
with NMDA receptors. Yet we know almost nothing about how nerve injury initiates and sustains the high
expression level of α2δ-1. Acetylation of lysine residues in histone tails is dynamically regulated by various
histone deacetylases (HDACs). However, the specific HDAC subtypes responsible for the upregulation of α2δ-
1 and other neuroplasticity-related genes in neuropathic pain have not been rigorously studied or identified. To
address this key knowledge gap, we will specifically determine the role of class I HDAC subtypes in the control
of histone acetylation and expression of α2δ-1 and other gene targets implicated in synaptic plasticity in two
neuropathic pain models. On the basis of our preliminary data, we propose to test the overall hypothesis that
nerve injury and chemotherapy diminish HDAC2 occupancy to induce histone hyperacetylation, via CK2-
mediated phosphorylation, at the promoters of Cacna2d1 and other neuroplasticity-related genes in the DRG
and that HDAC2 constitutively restrains chronic pain by repressing Cacna2d1 transcription and α2δ-1–
dependent NMDA receptor activation at the spinal cord level. We will apply several innovative and vigorous
approaches, including unbiased genome-wide epigenetic analyses, transgenic mice, and synaptic recordings to
study neuroplasticity at molecular, cellular, and behavioral levels. Our project will generate fundamental new
information about the epigenetic basis of neuropathic pain. Findings from our project are expected to advance
our knowledge of molecular mechanisms of epigenetic plasticity and to guide the development of new strategies
for treating neuropathic pain.
神经病理性疼痛的表观遗传可塑性机制
我们项目的主要目标是确定创伤性神经损伤如何影响表观遗传调控
与慢性疼痛有关的神经网络仍然是一个主要的临床问题和治疗挑战。
初级传入神经元基因表达和脊髓突触可塑性均持续变化
α2δ-1(由 Cacna2d1 基因编码)对于慢性疼痛的发展至关重要。
经临床验证的神经性疼痛靶向并介导加巴喷丁类药物的治疗作用。
创伤性神经损伤和某些癌症化疗药物导致背根 α2δ-1 上调
神经节和脊髓,通过直接相互作用增强脊髓背角神经元的伤害性输入
然而,我们对神经损伤如何引发和维持高水平几乎一无所知。
组蛋白尾部赖氨酸残基的乙酰化表达水平受到多种因素的动态调节。
然而,特定的 HDAC 亚型负责 α2δ- 的上调。
1 和神经病理性疼痛中的其他神经可塑性相关基因尚未经过严格研究或鉴定。
为了解决这个关键的知识差距,我们将具体确定 I 类 HDAC 亚型在控制中的作用
组蛋白乙酰化以及 α2δ-1 和其他与突触可塑性有关的基因靶标的表达
根据我们的初步数据,我们建议检验以下总体假设:
神经损伤和化疗会减少 HDAC2 的占用,从而通过 CK2- 诱导组蛋白过度乙酰化
介导的磷酸化,位于 DRG 中 Cacna2d1 和其他神经可塑性相关基因的启动子处
HDAC2 通过抑制 Cacna2d1 转录和 α2δ-1 来组成性抑制慢性疼痛
我们将应用几种创新且有力的脊髓水平的 NMDA 受体激活。
方法,包括无偏见的全基因组表观遗传分析、转基因小鼠和突触记录
我们的项目将在分子、细胞和行为水平上研究神经可塑性。
有关神经性疼痛的表观遗传基础的信息预计将取得进展。
我们对表观遗传可塑性分子机制的了解并指导新策略的开发
用于治疗神经性疼痛。
项目成果
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