组蛋白去乙酰化酶调控内侧前额叶皮质内GRs-HSP90复合体参与应激引起痛觉过敏的突触再可塑性机制

Stress can cause the glucocorticoids (GCs) level in change, leading to the neurons of medial prefrontal cortex (mPFC) in the metaplasticity and exacerbating persistent pain disorder, which is named stress-induced hyperalgesia (SIH). However, the underlying mechanism is still unknown. Histone acetylation (HAC)/deacetylation (HDAC) is one of the mechanisms of regulation of stress and pain. Under the condition of SIH, the increased HDAC and phospho-extracellular signal-regulated kinase1/2 (pERK1/2) in the mPFC was observed. Most of HDAC and pERK1/2 are glucocorticoid receptor (GRs) positive neurons. We speculated that HDAC through adjusting the GCs-GRs-HSP90-ERK signaling pathway involved in SIH. By using neuroscience research method in this study, we observed the expression HDAC in chronic stress, chronic pain and SIH. We also observe the effects of HDAC inhibitors on pain behavior, abnormal emotion and expression of GRs-HSP90 complex and on the metaplasticity of mPFC neurons. This study discussed how HDAC regulated GRs-HSP90 complex in SIH, providing new prevention and treatment strategies for clinical practice.

应激障碍引起体内糖皮质激素（GCs）水平改变，导致内侧前额叶皮质（mPFC）内神经元发生突触再可塑性，加重疼痛感觉，此现象称应激引起的痛觉过敏 (SIH)， 但对其机制还知之甚少。组蛋白乙酰化/去乙酰化是调节应激和疼痛的机制之一。我们观察到在SIH状态下，mPFC内组蛋白去乙酰化酶（HDAC）表达上调及细胞外信号调节激酶（ERK）大量激活，且都与糖皮质激素受体（GRs）阳性神经元共存，推测HDAC通过调节GCs-GRs-HSP90复合体-ERK信号通路参与SIH。本课题拟运用神经科学研究方法，研究大鼠mPFC内HDAC在慢性应激、疼痛、SIH不同状态下的表达变化，HDAC抑制剂对SIH痛行为、异常情绪以及GRs-HSP90复合体表达的影响，观察抑制HDAC的表达对mPFC内GRs阳性神经元突触再可塑性的影响。探讨HDAC如何调控GRs-HSP90参与SIH，为临床防治实践提供新策略。

应激引起体内糖皮质激素（GCs）水平改变，导致内侧前额叶皮质（mPFC）内神经元发生突触再可塑性，加重疼痛感觉，此现象称应激引起的痛觉过敏 (SIH)，但对其机制知之甚少。组蛋白乙酰化/去乙酰化是调节应激和疼痛的机制之一。我们观察到在SIH状态下，mPFC内组蛋白去乙酰化酶（HDAC）表达上调及细胞外信号调节激酶（ERK）大量激活，且都与糖皮质激素受体（GRs）阳性神经元共存。本课题用慢性应激（SPS），慢性痛（CFA）以及 SPS+CFA 模型，综合利用行为学、形态学、电生理学以及分子生物学，从以下几个方面开展研究：（1）SPS+CFA 状态下mPFC内HDAC的表达改变以及 GRs-HSP90 复合体组蛋白乙酰化改变；（2）不同HDAC抑制剂对 SPS+CFA大鼠痛行为以及负性情绪和认知障碍的影响，对mPFC 内 GRs-HSP90 复合体表达的影响；（3）HDAC 抑制剂对 mPFC 内 GRs 阳性神经元突触再可塑性的影响；（4）HDAC抑制剂对 GCs-GRs-HSP90 复合体-ERK转导通路的影响。结果显示：在mPFC内，SPS+ CFA条件下，HDAC2以及HDAC3在mPFC的表达增加，并且表达在GR阳性的神经元上。同时，GR在mPFC的表达增高，并表达在pERK阳性神经元。此外，pERK的阳性神经神经元同时表达Fos以及pCREB。抑制HDAC能够抑制大鼠的痛觉过敏以及负性情绪。免疫共沉淀提示SPS+CFA下，GR蛋白表达量增加，同时Ac-HSP90表达减少，给予HDAC抑制后能够抑制上述变化。通过膜片钳技术观察到给予HDAC抑制剂后GRs阳性神经元兴奋性突触后电流的频率和幅度发生变化。在SPS+CFA状态下，预先给予GRs抑制剂后，再给予HDAC抑制剂，GRs阳性神经元兴奋性突触后电流的频率和幅度都变化不大。在SPS+CFA状态下，GRs阳性神经元的树突棘数量明显增加，给予HDAC抑制剂后，抑制GRs阳性神经元的树突棘数量明显增加。通过Western blot方法，观察到pERK1/2在SPS+CFA状态下内侧前额叶皮质的表达明显增高，相比于SPS或CFA存在统计学差异。脑内置管给予MS-275以及SAHA能够抑制pERK1/2的表达。综上所述：HDAC在内侧前额叶皮质内通过GRs-pERK-pCREB-Fos，产生明确的应激引起痛觉过敏现象。

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