EETs/sEHi通过阻断内质网应激与神经炎症之间的相互作用减轻中枢卒中后疼痛模型中的伤害感受

EETs/sEHi alleviates nociception by blocking the crosslink between endoplasmic reticulum stress and neuroinflammation in a central poststroke pain model

作者信息Tongtong Liu, Ting Li, Xuhui Chen, Zuofan Li, Miaomiao Feng, Wenlong Yao, Li Wan, Chuanhan Zhang, Yue Zhang
PMID34530836
发布时间2021-09-16
DOI10.1186/s12974-021-02255-3

实验完整度

包含CPSP大鼠模型、健康大鼠药理学干预、行为学、Western blot、免疫荧光、ELISA和电镜等多层级验证,并进行了ER应激与神经炎症相互作用的双向验证。

主要模型

雄性SD大鼠丘脑出血CPSP模型 健康大鼠丘脑腹后外侧核(VPL)内微量注射模型

重点核对

雄性SD大鼠,280-300 g,10-12周龄 CPSP模型:VPL内注射IV型胶原酶0.025 U/0.25 μl TPPU给药剂量:0.01、0.1、1 mM,1 μl,连续5天 Tm诱导剂量:0.01、0.1、1 μg;LPS剂量:1 μg 行为学检测:von Frey test测量PWMT

摘要

中枢卒中后疼痛(CPSP)是脑血管损伤后的一种慢性和难以忍受的神经病理性疼痛综合征,对卒中幸存者的生活质量产生负面影响,但目前缺乏有效治疗。尽管其潜在机制尚不清楚,但临床上的痛觉过敏和异常性疼痛特征表明,过度神经炎症导致中枢敏化。最近,在多种疾病中已发现神经炎症与内质网(ER)应激之间的相互作用。然而,这种相互作用是否促进疼痛发展仍未有答案。环氧二十碳三烯酸(EETs)/可溶性环氧水解酶抑制剂(sEHi)是新兴的在疼痛和神经炎症调节中起重要作用的靶点。此外,最近的研究表明EETs能有效减轻ER应激。在本研究中,我们假设卒中部位周围的ER应激可能激活胶质细胞并导致进一步的炎症级联反应,形成正反馈环路,导致中枢敏化和CPSP。此外,我们测试了EETs/sEHi是否能通过抑制ER应激和神经炎症及其恶性循环,在CPSP大鼠模型中减轻CPSP。

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
内质网应激与神经炎症之间的相互作用是否参与中枢卒中后疼痛(CPSP)的发展,以及EETs/sEHi能否通过抑制这种相互作用减轻疼痛。
核心机制
卒中部位周围的ER应激与神经炎症形成正反馈环路,激活JNK和p38 MAPK信号通路,导致中枢敏化和持续性疼痛。EETs/sEHi通过抑制ER应激和神经炎症,阻断这一恶性循环,从而减轻疼痛。
主要证据
在CPSP大鼠模型中,脑损伤周围组织中ER应激标志物(BIP、p-IRE1、p-PERK、ATF6)和MAPK信号(p-JNK、p-p38)表达增加,胶质细胞活化;给予sEHi(TPPU)可降低这些指标并提高机械痛阈值,而EET拮抗剂或ER应激诱导剂可逆转其效果。此外,健康大鼠丘脑内注射Tm或LPS分别诱导神经炎症和ER应激,表明二者相互促进。
研究意义
靶向EET信号通路的药物可能通过减轻ER应激、过度神经炎症和随后的中枢敏化,成为治疗中枢神经病理性疼痛的多功能方法,且在卒中早期使用可能不仅限制进一步神经损伤,还能产生镇痛效果。

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CPSP大鼠模型并验证痛觉过敏和胶质细胞活化

创建中枢卒中后疼痛模型,并确认模型表现出机械异常性疼痛和胶质细胞活化。

通过立体定向注射IV型胶原酶至丘脑VPL核建立CPSP模型;通过von Frey实验检测机械痛阈值,通过免疫荧光检测GFAP和IBA1表达。

2

检测CPSP大鼠丘脑病变周围sEH表达和ER应激激活

评估sEH和ER应激标志物在CPSP中的变化及其细胞定位。

通过Western blot检测sEH和ER应激标志物(BIP、p-IRE1、p-PERK、ATF6等),通过免疫荧光双标检测sEH与细胞标志物共定位。

3

验证ER应激与神经炎症的相互促进作用

在健康大鼠中分别注射ER应激诱导剂Tm和炎症诱导剂LPS,观察是否相互诱导。

向健康大鼠丘脑VPL内微注射Tm或LPS,检测机械痛阈值、ER应激标志物、MAPK通路和炎症因子水平。

4

评估sEHi(TPPU)对CPSP大鼠机械异常性疼痛的剂量和时间依赖性效应

测试不同剂量TPPU对CPSP大鼠疼痛行为的缓解作用及持续时间。

CPSP大鼠在术后5天内每天接受不同剂量TPPU或溶剂,术后7、14、21、28天检测PWMT。

5

验证TPPU通过EET信号通路缓解疼痛并抑制ER应激和神经炎症

确认TPPU的镇痛作用依赖于EET信号,并观察其对ER应激和炎症标志物的影响。

CPSP大鼠给予TPPU单独或联合14,15-EET或EET拮抗剂14,15-EEZE,检测PWMT、ER应激标志物、MAPK通路和胶质细胞活化。

6

验证ER应激在TPPU镇痛作用中的必要性

通过联合使用ER应激诱导剂或抑制剂,确认TPPU通过抑制ER应激发挥镇痛作用。

CPSP大鼠给予TPPU联合Tm(ER应激诱导剂)或4-PBA(ER应激抑制剂),检测PWMT和炎症因子水平。

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
IV型胶原酶Sigma-AldrichC5138
TPPUCayman Chemical--
14,15-环氧二十碳三烯酸Cayman Chemical--
14,15-环氧二十碳-5(Z)-烯酸Cayman Chemical--
衣霉素Sigma--
脂多糖SigmaL2630
4-苯基丁酸SigmaSML0309
Hamilton微量进样器----
灌注导引导管RWD Life Science--
RIPA裂解液Boster Biological Technology--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
增强化学发光试剂盒Thermo Scientific--
ChemiDoc XRS成像系统Bio-Rad--
Quantity One软件Bio-Rad--
剥离液Applygen Technologies Inc.--
Triton X-100Beyotime Institute of Biotechnology--
山羊血清Boster--
驴血清Abbkine--
DAPIAbcam--
激光扫描共聚焦显微镜Nikon--
Image J软件National Institutes of Health--
TNF-α ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-EL-R2856c
IL-1β ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-EL-R0012c
IL-6 ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-EL-R0015c
Hitachi透射电子显微镜系统Hitachi--
BIP抗体AffinityAF5366
p-IRE1抗体AffinityAF7150
p-PERK抗体AffinityDF7576
ATF6抗体AffinityDF6009
XBP1抗体Proteintech25997-1-AP
p-eIF2a抗体AffinityAF3087
eIF2a抗体Proteintech11170-1-AP
IRE抗体Proteintech27528-1-AP
PERK抗体Proteintech20582-1-AP
p-JNK抗体CST#4671
JNK抗体CST#9251
p-p38抗体CST#9216
p38抗体CST#14451
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
Tublin抗体Proteintech66031-1-Ig
NeuN抗体AbcamAb104224
IBA1抗体AbcamAb5076
GFAP抗体AbcamMAB360
抗兔IgG HRPAspenAS1107
抗小鼠IgG HRPAspenAS1106
Alexa Fluor 488偶联抗小鼠IgGJackson115-545-003
Alexa Fluor 594偶联抗兔IgGJackson111-585-003
Alexa Fluor 488偶联抗山羊IgGJackson705-545-003
Alexa Fluor 594偶联抗兔Jackson711-585-152

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
动物模型建立
大鼠品系、性别、年龄、体重、饲养条件;胶原酶注射剂量、体积、坐标;麻醉方式。
阅读提示:Materials and methods: Experimental animals, Preparation of the CPSP animal model
药物处理
TPPU剂量、溶剂、给药途径、时间;14,15-EET剂量;14,15-EEZE剂量;Tm剂量;4-PBA剂量。
阅读提示:Materials and methods: Chemicals, Intrathalamic cannula implantation and drug administration
行为学测试
von Frey filaments范围、递增顺序、刺激持续时间、阳性反应判定、PWMT计算方式、测试时间。
阅读提示:Materials and methods: Behavioral tests
分子检测
组织样本取材部位、裂解液、离心条件、蛋白上样量、抗体稀释比例、检测仪器。
阅读提示:Materials and methods: Western blotting analysis, Table 1
免疫荧光
灌注固定液、切片厚度、封闭液、抗体浓度、成像系统、定量方法。
阅读提示:Materials and methods: Immunostaining, Table 1
ELISA检测
组织裂解方法、试剂盒型号、检测波长。
阅读提示:Materials and methods: ELISA
电镜
固定液、包埋、切片厚度、染色方法。
阅读提示:Materials and methods: Electron microscopic examination
统计方法
统计检验类型、事后检验、数据表示、显著性水平。
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis