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脊髓背角同步化放电在癌性爆发痛中的作用及其Cx43/GLT-1分子调控机制

批准号:
82101317
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
杨慧
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:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨慧

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
癌性爆发痛是临床上的一类难治性癌痛,发作迅速、疼痛剧烈,严重影响病人生活质量。以往由于缺乏合适的动物模型,其发病机制并不清楚。我们前期用肿瘤内局部注射ET-1的方法成功建立了诱导型骨转移癌性爆发痛小鼠模型(PMID: 26828300),发现:模型小鼠癌性爆发痛发作时,L4、L5节段的脊髓背角发生了高度同步化的神经元放电,同时伴有星形胶质细胞中的Cx43表达上调和GLT-1表达下调。我们推测:脊髓背角神经元同步化放电是癌性爆发痛发作的电生理基础,该过程受Cx43和GLT-1调控。本课题拟通过离体和在体实验,采用电生理学、疼痛行为学和分子生物学等方法验证该假设。这些结果将为癌性爆发痛新机制的提出和临床干预提供理论依据。
英文摘要
Breakthrough cancer pain is a type of refractory cancer pain with rapid onset and severe pain clinically. It seriously affects the quality of life in patients. The exact pathogenesis and associated mechanism of breakthrough cancer pain are still not clear due to lack of suitable animal models. We successfully established a mouse model of inducible breakthrough cancer pain previously by local injection of ET-1 (PMID: 26828300). In the study, we observed that the neurons in spinal dorsal horn of the L4 and L5 segments had highly synchronized discharges with increased expression of Cx43 and decreased expression of GLT-1 in the astrocytes during the onset of pain in the mice. Therefore, we speculate that the synchronized bursting of neurons in the spinal dorsal horn is the electrophysiological basis for the onset of breakthrough cancer pain and this process may be regulated by Cx43 and GLT-1. This subject aims to use the methods of electrophysiology, pain behavior and molecular biology to validate the hypothesis in vitro and in vivo, and to provide the scientific basis for elucidating the new pathogenesis, molecular mechanism and effectively clinical intervention for breakthrough cancer pain.
癌性爆发痛作为难治性癌痛的常见类型,发作迅速、疼痛剧烈,对癌症患者的生存质量有显著影响。我们在前期研究中发现癌性爆发痛有突发突止的爆发式发作特点,可能与神经元的同步化活动有关。在该项目的研究过程中,我们建立并优化了内皮素-1(ET-1)多次诱发型骨转移癌性爆发痛小鼠模型,采用视频行为学、分子生物学、电生理学等实验手段,从分子、细胞、整体等不同层面对Cx43、GLT-1在小鼠脊髓背角区域神经元电活动、疼痛行为等过程中的作用进行了深入探究。结果显示,模型小鼠出现脊髓背角Cx43表达上调和GLT-1表达下调,同时该脊髓区域的神经元静息膜电位显著去极化,动作电位发放阈值降低、发放频率显著增加,sEPSCs的振幅和频率均显著增强,提示小鼠癌性爆发痛发作时,脊髓背角区域神经元的sEPSCs增强,兴奋性突触传递的效能增加,说明脊髓背角区域神经元放电活动同步性增高参与小鼠癌性爆发痛的爆发式发作形成。药物干预实验发现GLT-1的表达下调与模型小鼠疼痛行为、脊髓背角区域神经元放电活动的改变直接相关,GLT-1通过参与脊髓背角突触可塑性的调节影响神经元的同步化活动。右美托咪定可以逆转癌性爆发痛小鼠疼痛行为学改变,调控GLT-1的表达和脊髓背角区域神经元放电活动的增强。研究结果证实了谷氨酸转运体功能异常参与了癌性爆发痛小鼠突触可塑性以及神经元同步化活动的调节,右美托咪定在癌性爆发痛等难治性癌痛的治疗上有潜在的应用前景。此外,我们将该项目的视频行为学方法应用于教学活动,发现有助于学生技能的培养。也在丘脑血肿诱导爆发式放电的临床研究,以及手术应激与非手术相关应激对术后脑功能障碍的影响及机制进行了初步探索,为进一步深入研究癌性爆发痛的脊髓-丘脑皮质束神经元放电和脑功能改变奠定了研究基础。
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