基于CerK调控脊髓星形胶质细胞活化对骨癌痛的作用及机制研究

Bone cancer pain seriously reduces the quality of life of patients with advanced cancer. However, the pathogenesis of bone cancer pain is not fully clear yet. It makes bone cancer pain difficult to control. Studies have revealed that activated spinal astrocytes are involved in the pathological process of bone cancer pain. Reversal of their activation alleviates bone cancer pain. Ceramide kinase (CerK) highly expressed in astrocytes plays an important role in neuropathological processes. Our pre-test findings have shown that CerK expression was significantly up-regulated in activated astrocytes. Inhibition of CerK activity reversed the activation of astrocytes. These results suggested that the upregulation of CerK expression might be tightly associated with the activation of astrocytes; CerK expression was also statistically up-regulated in the bone cancer pain model. What’s more, intrathecal blockade of spinal CerK activity improved inflammatory pain which is similar with bone cancer pain in some pathological features. It is strongly suggested that spinal CerK may be closely related to the occurrence and development of bone cancer pain. Therefore, we hypothesize that CerK via regulating spinal astrocytic activation may be one of the important mechanisms of bone cancer pain. Using inhibitors, gene recombinant and knockdown technologies etc., this project will systemically explore effects of over-expressing or silencing CerK on activation of primary spinal astrocytes, changes of spinal CerK expression in the rat model with bone cancer pain, influences of intervening function of spinal CerK on bone cancer pain and its possible mechanisms. This project aims to clarify effects of activation of spinal astrocytes regulated by CerK on bone cancer pain and its mechanisms. This will provide a new research target and importance evidence for the prevention and therapy of bone cancer pain.

骨癌痛严重降低晚期癌症患者生存质量，因其机制不清致使临床缺乏有效治疗措施。已发现脊髓星形胶质细胞（AST）活化参与骨癌痛的病理过程，逆转其活化可减轻骨癌痛。神经酰胺激酶（CerK）表达于AST，在神经病理状态中发挥重要作用。预实验显示活化AST可上调CerK表达，抑制其活性可逆转AST活化，表明CerK表达升高与AST活化相关；且骨癌痛模型脊髓CerK表达亦升高；抑制脊髓CerK活性可改善炎性疼痛，而其与骨癌痛有相似的病理特点，强烈提示：脊髓CerK与骨癌痛密切相关。故我们提出假说：CerK调控AST活化是骨癌痛的重要机制。本课题拟采用抑制剂、基因重组及敲减等方法研究：细胞水平过表达或沉默Cerk对AST活化的影响，骨癌痛大鼠模型脊髓CerK表达变化规律，干预CerK功能对骨癌痛的作用及机制。本项目旨在阐明脊髓CerK调控AST活化对骨癌痛的作用，为骨癌痛防治提供新型研究靶点和重要依据。

骨癌痛是晚期癌症患者面临的最大问题之一，它是一种独特的疼痛，严重降低患者的生活质量。骨癌痛显著增加患者了家庭以及社会医疗资源的使用以及经济负担。临床上，目前治疗骨癌痛的药物主要有阿片类药物、非甾体抗炎药物以及一些辅助用药。然而，阿片类药物和非甾体抗炎药物均存在较大缺陷，比如非甾体抗炎药物镇痛效果较弱，且有胃肠道不良反应；阿片类药物则会引起恶心、便秘、镇静、呼吸抑制、认知效应、皮肤瘙痒及成瘾性等诸多不良反应。而且实际上仍然有相当数量的患者得不到有效治疗，因此阐明骨癌痛的发病机制对骨癌痛的治疗具有重要意义。神经酰胺激酶（ceramide kinase, CerK）是一种存在于神经系统中的一种脂类激酶，其可磷酸化神经酰胺生成神经酰胺-1-磷酸（ceramide-1-phosphate，C1P），C1P 是一种具有生物活性的鞘脂。特别值得关注的是，神经酰胺代谢系统中另一条代谢通路S1PR已有研究显示参与疼痛的发生与维持。为了探寻神经酰胺代谢系统中成员CerK/C1P及相关分子与骨癌痛的发生与发展之间的关系,本项目首先验证在大鼠脊髓、星形胶质细胞细胞中存在CerK mRNA和蛋白的高表达；并比对了不同来源（人、大鼠、小鼠）的CerK氨基酸序列，发现三个不同来源的CerK具有很高的同源性，高达60%；在分离的大鼠原代星形胶质细胞中鉴定了S1PR1受体表达于细胞表面，其调节剂FTY720可有效降低星形胶质细胞的标记物蛋白GFAP的表达以及p-mTOR的表达；CerK特异性抑制剂NVP-231也可有效降低GFAP的表达；在大鼠动物体内试验，进一步确认了在Walker256大鼠乳腺癌细胞诱导骨癌痛模型，脊髓GFAP表达的升高；鞘内给予CerK特异性抑制剂NVP-231 （1μg）可有效降低实验大鼠的疼痛阈值。基于上述初步研究发现，在神经酰胺代谢系统中，可能至少存在两个（CerK、S1PR1）高效镇痛靶点分子，本项目为骨癌痛的防止提供了新型靶点分子和一个全新的研究方向和思路。

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