偏头痛诱导的耳蜗损伤通过CGRP信号触发ZBP1介导的PANoptosis

Migraine-induced cochlear injury triggers ZBP1-mediated PANoptosis via CGRP signaling

作者信息Wandi Xu, Ni Zhai, Jingyu Chen, Shun Zhou, E Tian, Zhaoqi Guo, Zhanghong Zhou, Xixi Yu, Ziyu Zhai, Xin Zhang, Yixu Wang, Xin Ma, Yisheng Lu, Sulin Zhang
PMID41629775
发布时间2026-02
DOI10.1186/s10194-026-02286-2

实验完整度

包含慢性偏头痛小鼠模型、体外HEI-OC1细胞实验、RNA-seq转录组分析、Rimegepant和NSA药理学干预及ZBP1敲低验证,涵盖功能、结构和机制验证。

主要模型

C57BL/6J慢性偏头痛小鼠模型(硝酸甘油诱导) HEI-OC1听觉细胞系

重点核对

硝酸甘油(NTG)腹腔注射剂量10 mg/kg,隔日一次,共5次,持续9天 Rimegepant口服灌胃剂量10 mg/kg,每次NTG前30分钟给药 CGRP刺激HEI-OC1细胞浓度1 µM,处理24小时 ZBP1 siRNA转染浓度20 nM,转染后24小时进行CGRP刺激

摘要

目的:偏头痛中听力异常的结果在很大程度上仍未探索,尤其是在外周结局方面。本研究旨在探讨偏头痛如何诱导外周听觉损伤,以及降钙素基因相关肽(CGRP)在内耳中的作用,这可能有助于偏头痛的精确亚型分型和靶向听觉保护治疗。方法:通过间歇性注射硝酸甘油建立慢性偏头痛(CM)小鼠模型,并通过机械和热伤害性测定进行验证。通过Western blotting和免疫荧光评估CGRP信号。在CM和CGRP阻断(Rimegepant治疗)组中,使用听性脑干反应(ABR)和畸变产物耳声发射(DPOAE)评估听觉功能。耳蜗组织的RNA测序确定了失调的信号通路,随后在体外使用HEI-OC1听觉细胞和在体内内耳中进行了验证。结果:重复注射硝酸甘油诱导持续的机械和热痛觉过敏,证实模型建立成功。CGRP及其受体显著上调,尤其是在外毛细胞(OHCs)中。CM小鼠表现为ABR、DPOAE阈值升高和OHC损伤,这些均由Rimegepant治疗缓解。CGRP过度刺激诱导HEI-OC1细胞线粒体应激和mtDNA泄漏。胞质mtDNA泄漏激活了ZBP1介导的PANoptosis通路,导致OHC损伤。作为概念验证,ZBP1敲低和PANoptosis抑制在体内和体外均减轻了细胞损伤和听力缺陷。结论:我们证明了OHCs是CM诱导的、CGRP介导的外周听力损伤的关键靶点。CGRP通过触发一系列细胞内应激和炎症通路发挥其致病作用,最终导致细胞死亡。这些发现为偏头痛诱导的听力损失亚型提供了表型基础,为听觉保护策略铺平了道路。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
偏头痛如何诱导外周听觉损伤,以及CGRP在其中的作用机制是什么?
核心机制
CGRP过度刺激导致线粒体应激和mtDNA泄漏,泄漏的mtDNA转化为Z-DNA,激活ZBP1,进而触发PANoptosis(包括凋亡、焦亡和坏死性凋亡),最终导致外毛细胞损伤和听力障碍。
主要证据
慢性偏头痛小鼠模型显示CGRP在OHCs中上调,Rimegepant阻断CGRP可缓解听功能损伤和OHC丢失;体外HEI-OC1细胞实验证实CGRP诱导线粒体损伤、Z-DNA积累和PANoptosis激活,ZBP1敲低或Rimegepant处理可抑制这些效应。
研究意义
研究为偏头痛相关听力损失提供了表型基础,提示CGRP-ZBP1-PANoptosis轴作为潜在治疗靶点,并支持在偏头痛管理中纳入常规听力筛查。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立慢性偏头痛(CM)小鼠模型

模拟人类偏头痛的病理状态,用于研究偏头痛对外周听觉系统的影响。

通过腹腔注射硝酸甘油(10 mg/kg)隔日一次,共5次,持续9天,建立CM模型,并通过Von Frey和热板实验验证机械性和热痛觉过敏。

2

评估听觉功能和外毛细胞形态

检测CM模型中是否存在听功能障碍和外毛细胞损伤,并判断CGRP在其中作用。

通过ABR和DPOAE检测听阈值,通过扫描电镜观察外毛细胞形态,并比较NTG组和Rimegepant干预组。

3

RNA-seq分析差异基因

探索CGRP激活后耳蜗组织中的分子通路变化,鉴定下游效应分子。

对NTG、VEH和RIM+NTG组小鼠耳蜗组织进行RNA-seq,筛选差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析,发现ZBP1等基因上调。

4

体外验证CGRP诱导的细胞损伤

在细胞水平验证CGRP对听觉细胞的直接毒性作用,并检测线粒体和PANoptosis相关分子变化。

用CGRP(1 µM)刺激HEI-OC1细胞24小时,通过MitoTracker染色观察线粒体形态,检测mtDNA泄漏、Z-DNA积累及PANoptosis标志物。部分实验用Rimegepant(0.1 µM)预处理或siRNA敲低ZBP1。

5

体内验证PANoptosis通路及药物干预

验证CM模型中PANoptosis通路的激活,并通过药理抑制(NSA)评估其对耳蜗损伤和听力的保护作用。

检测NTG小鼠耳蜗中PANoptosis相关蛋白表达,并给予NSA(20 mg/kg)于每次NTG前30分钟,评估ABR、DPOAE和外毛细胞丢失。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
硝酸甘油Sigma-AldrichT021
瑞美吉泮MCEBMS-927711
坏死磺酰胺MCEHY-100573
DMEM培养基GibcoC11960500BT
胎牛血清CybekingCF9901
Opti-MEM培养基GibcoP6038441
LipoBooster 3000转染试剂YEASEN--
ZBP1小干扰RNAWeizhen Biosciences--
降钙素基因相关肽MCEHY-F0203A
MitoTracker深红FMYeasen40743ES50
线粒体DNA靶向示踪剂Biolight BiotechnologyMTD002
Hoechst 33342BeyotimeC1022
活力/细胞毒性检测试剂盒ProteintechPF00008
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒BeyotimeC1062S
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶和磷酸酶抑制剂BeyotimeP1045
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜Millipore--
SuperFemto ECL化学发光试剂盒VazymeE423-02
抗RAMP1抗体Proteintech10327-1-AP
抗CALCRL抗体Sigma-AldrichHPA008070
抗CGRP抗体Proteintech68774-1-Ig
抗ZBP1抗体Santa Cruzsc-271483
抗RIPK3抗体Santa Cruzsc-374639
抗MLKL抗体Santa Cruzsc-293201
抗磷酸化RIPK3 (S232)抗体HuabioHA721428
抗磷酸化MLKL (S345)抗体HuabioET1705-51
抗Gasdermin D (N端)抗体HuabioHA721144
抗IL-1β抗体HuabioHA601002
抗Caspase-8 (p18)抗体HuabioHA722482
抗Cleaved & pro Caspase-3抗体HuabioET1608-64
抗GAPDH抗体Proteintech81640-5-RR
HRP标记的山羊抗兔IgG (H+L)ProteintechSA00001-2
HRP标记的山羊抗小鼠IgG (H+L)ProteintechSA00001-1
抗Z-DNA抗体AbinScienceYP373023
鬼笔环肽Sigma-AldrichP5282
抗c-Fos抗体Synaptic Systems226 017
抗Sox2抗体HuabioHA601396
抗IBA1抗体Immunowayym4765
抗肌球蛋白VIIa抗体Proteus BioScience25-6790
Alexa Fluor 488标记驴抗兔IgGAntGeneANT024
Alexa Fluor 647标记驴抗小鼠IgGAntGeneANT034
FITC标记山羊抗大鼠IgGABclonalAS019
OCT包埋剂SAKURA4583
含DAPI封片剂BiosharpBL739A
TRIzol试剂----
RNAlaterBeyotimeR0118
Qubit 2.0荧光计Thermo Fisher Scientific--
Agilent 4150系统Agilent--
Illumina测序平台Illumina--
热板----
Von Frey纤维丝----
Tucker-Davis Technologies (TDT) System IIITucker-Davis Technologies--
MF1扬声器Tucker-Davis Technologies--
TDT RA4LI头级Tucker-Davis Technologies--
TDT RA16PA前置放大器Tucker-Davis Technologies--
TDT RZ5多I/O处理器Tucker-Davis Technologies--
TDT RZ6Tucker-Davis Technologies--
Leica EM CPD300Leica--
FEI Quanta250场发射扫描电子显微镜FEI--
Zeiss LSM 800激光共聚焦显微镜Zeiss--
Sony ID7000Sony--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
慢性偏头痛模型建立
硝酸甘油剂量10 mg/kg,隔日一次,共5次,腹腔注射;C57BL/6J小鼠,6-8周龄
阅读提示:Materials and methods: Chronic migraine (CM) mouse model
药物干预
Rimegepant剂量10 mg/kg,口服灌胃,每次NTG前30分钟;NSA剂量20 mg/kg,腹腔注射,每次NTG前30分钟
阅读提示:Materials and methods: Drug administration
听觉功能评估
ABR和DPOAE检测条件:频率范围、刺激强度、电极位置等
阅读提示:Materials and methods: Auditory function evaluation
体外细胞实验
CGRP刺激浓度1 µM,处理24小时;Rimegepant预处理浓度0.1 µM,提前30分钟;ZBP1 siRNA转染浓度20 nM
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment
分子检测
Western blot和免疫荧光所用抗体、稀释比例、孵育条件等
阅读提示:Materials and methods: Western blot, Immunofluorescence, Table 3, Table 4