磷酸二酯酶4B在瑞芬太尼诱导痛觉过敏中的机制研究
批准号：
82071247
项目类别：
面上项目
资助金额：
55.0 万元
负责人：
陈治军
依托单位：
学科分类：
感觉障碍、疼痛与镇痛
结题年份：
2024
批准年份：
2020
项目状态：
已结题
项目参与者：
陈治军
项目摘要
结项摘要
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中文摘要
瑞芬太尼在术中提供强效镇痛，但大剂量使用后会诱导术后痛觉过敏。磷酸二酯酶4（PDE4）是细胞内专性cAMP水解酶，近年来发现与疼痛有关，但是否参与瑞芬太尼诱导的痛觉过敏(RIH)，尚未见报道。本课题组前期研究证明PDE4B抑制剂咯利普兰、PDE4B基因敲除均可显著抑制RIH,下调RIH诱导的小胶质细胞活化，且小胶质细胞分泌物能抑制神经元CaMKII磷酸化。基于前期工作和文献报道，我们提出假设：PDE4B促进小胶质细胞活化，释放外泌体，促进神经元的NMDAR/CaMKII磷酸化，增强中枢敏化，从而引起RIH。本项目拟采用PDE4B基因敲除小鼠为主要研究对象，通过行为学、分子生物学、免疫组化、神经电生理、胞外泌体与神经元细胞共培养、共聚焦活细胞成像技术和体内示踪等技术，系统研究RIH中PDE4B对小胶质细胞以及皮层神经元细胞可塑性的调节作用机制，为治疗阿片类药物引起的痛觉过敏提供新的靶点。
英文摘要
Remifentanil provides strong analgesia during surgery, but it will induce postoperative hyperalgesia after large doses. Phosphodiesterase 4 (PDE4) is an intracellular cAMP hydrolase that has been found to be related to pain in recent years, but whether it is involved in remifentanil-induced hyperalgesia (RIH) has not been reported. Our previous research proved that the PDE4 inhibitor rolipram and PDE4B gene knockout can significantly inhibit RIH, downregulate RIH-induced microglial activation, and microglial secretion can inhibit the phosphorylation of neuronal CaMKII. Based on previous work and literature reports, we propose the hypothesis: PDE4B promotes the activation of microglia, releases exosomes, promotes the phosphorylation of NMDAR/CaMKII in neurons, and enhances central sensitization, thereby causing RIH. This project intends to use PDE4B gene knockout mice as the main research object, through behavioral, molecular biology, immunohistochemistry, neuroelectrophysiology, co-cultivation of exosomes and neuronal cells, confocal live cell imaging technology and in vivo tracing technology etc, to systematically study the mechanism of PDE4B in regulating plasticity of microglia and cortical neurons in RIH, and provide a new target for the treatment of hyperalgesia caused by opioids.
阿片药物使用可能诱发术后痛觉过敏，因此寻找非阿片镇痛靶点镇痛研究的重点。磷酸二酯酶 4B（PDE4B）是一类 cAMP 特异性水解酶，多项研究表明其参与调控神经炎症，下调 PDE4B 能抑制小胶质细胞活性，在阿兹海默、抑郁症等中枢神经系统疾病中具有治疗作用。已有研究证实 PDE4 抑制剂咯利普兰对阿片药物呼吸抑制和炎性痛具有治疗作用。而瑞芬太尼因起效快代谢快等独特药理特性，比其他阿片药物更容易诱发术后痛觉过敏（Remifentanil-induced postoperative hyperalgesia，RIPH）。RIPH的潜在机制以及靶向 PDE4是否对RIPH有治疗作用尚未证实。初级感觉皮层（Primary somatosensory cortex，S1）脑区 L2/3 层谷氨酸能神经元激活可引起 RIPH，而突触后膜谷氨酸能受体功能变化及 S1 脑区小胶质细胞变化亟待进一步揭示。本项目研究通过成年小鼠使用七氟烷联合瑞芬太尼麻醉的切口痛模型，分别从动物水平和细胞水平，运用运用透射电镜、蛋白免疫印迹、免疫组化、免疫荧光、实时荧光定量PCR、酶联免疫吸附实验、行为学等方法，探究 RIPH 小鼠 S1 脑区 AMPAR 膜转运水平、CaMKII 表达分布变化及突触后膜超微结构变化特征，明确 S1 脑区在 RIPH 中扮演的重要角色。阐明 PDE4B 在 RIPH 中对 CaMKII 介导突触后膜 AMPAR 膜转运的调控作用。解析 PDE4B 介导小胶质细胞-神经元沟通调控 CaMKII/AMPAR 突触后膜膜转运的具体机制。最后进一步利用斑马鱼平台建立基于阿片类药物药理的痛觉模型和呼吸抑制模型，对靶向 PDE4 抑制剂进行表型筛选，验证 PDE4 作为安全无副作用新型非阿片药物镇痛靶点。为缓解阿片药物不良反应、开发新型镇痛药物提供新靶点、新思路和新方法。
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