脊髓神经结扎诱导的神经病理性疼痛中脊髓背角粒细胞集落刺激因子3受体的表达

Expression of granulocyte colony-stimulating factor 3 receptor in the spinal dorsal horn following spinal nerve ligation-induced neuropathic pain.

作者信息Enji Zhang, Sunyeul Lee, Min-Hee Yi, Yongshan Nan, Yinshi Xu, Nara Shin, Youngkwon Ko, Young Ho Lee, Wonhyung Lee, Dong Woon Kim
PMID28656207
发布时间2017-08
DOI10.3892/mmr.2017.6853

实验完整度

包含SNL大鼠模型行为学(Von Frey、CatWalk)、免疫组化/免疫荧光、RT-qPCR、Western blot及细胞实验,具有功能和机制验证,但未进行体内功能敲除或拮抗剂实验,机制验证局限于体外。

主要模型

SNL大鼠模型 SH-SY5Y细胞系

重点核对

大鼠品系、年龄、体重:雄性Sprague-Dawley大鼠,6-8周龄,180-200g SNL手术方法:L5脊神经结扎,使用3-0丝线 G-CSF处理浓度和时间:50 μg/ml,处理0-24h 行为学检测时间点:术前1天及术后3、7、10、14天(Von Frey),术后0、5、10、14天(CatWalk) 样本量:每组7只大鼠(行为学)

摘要

在先前对复杂区域疼痛综合征(CRPS)患者基因表达谱的研究中,粒细胞集落刺激因子3受体(G-CSFR)的表达升高,多种疼痛相关基因也升高。本研究确定了G-CSFR的表达及其可能影响超敏反应的机制,特别关注信号转导与转录激活因子3(STAT3)/瞬时受体电位阳离子通道亚家族V成员1(TRPV1)信号通路,该通路是疼痛的重要介质。L5脊神经结扎(SNL)术后,与假手术组和/或对侧对照组相比,同侧脊髓背角中G-CSFR的蛋白和mRNA水平升高。双重免疫荧光进一步证明G-CSFR与脊髓背角神经元中的TRPV1和磷酸化STAT共定位。G-CSF处理导致G-CSFR和TRPV1表达增加以及STAT3磷酸化。这些结果表明,G-CSF诱导的G-CSFR表达可能通过促进STAT3磷酸化来激活TRPV1。总之,结果首次表明,周围神经损伤后神经元中G-CSFR的表达可能通过STAT3和TRPV1信号通路参与神经病理性疼痛的诱导和维持。

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
周围神经损伤后,脊髓背角中G-CSFR的表达是否发生变化,及其是否通过STAT3/TRPV1信号通路参与神经病理性疼痛的诱导和维持。
核心机制
G-CSF诱导的G-CSFR表达可能通过促进STAT3磷酸化来激活TRPV1,从而参与神经病理性疼痛。
主要证据
SNL大鼠模型显示同侧脊髓背角G-CSFR蛋白和mRNA水平升高,并与p-STAT3和TRPV1共定位;体外SH-SY5Y细胞中G-CSF处理增加G-CSFR、p-STAT3和TRPV1表达。
研究意义
首次表明周围神经损伤后神经元G-CSFR可能通过STAT3/TRPV1通路参与神经病理性疼痛,为神经病理性疼痛的治疗提供潜在靶点。

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SNL大鼠模型并评估机械痛觉超敏

验证SNL手术是否诱导机械性痛觉超敏,模拟神经病理性疼痛状态。

对雄性Sprague-Dawley大鼠进行L5脊神经结扎(SNL),并设置假手术组和未手术组。术后通过Von Frey纤维丝测量机械缩足阈值,通过CatWalk系统分析后爪印迹面积。

2

检测SNL后脊髓背角G-CSFR表达变化

确定SNL是否导致脊髓背角G-CSFR表达上调。

术后14天,取大鼠脊髓腰膨大(L4-L6),通过Western blot、RT-qPCR和免疫组化检测同侧与对侧脊髓背角G-CSFR蛋白和mRNA表达。

3

确定G-CSFR在脊髓背角的细胞定位及与相关蛋白共定位

明确G-CSFR是否表达于神经元,并与p-STAT3和TRPV1共定位。

使用双免疫荧光染色,用G-CSFR抗体与NeuN(神经元标志物)、p-STAT3、TRPV1抗体共孵育,观察共定位情况。

4

体外验证G-CSF对G-CSFR、p-STAT3和TRPV1表达的影响

验证G-CSF处理能否上调G-CSFR和TRPV1表达并促进STAT3磷酸化。

用50 μg/ml G-CSF处理SH-SY5Y神经元细胞,在不同时间点(0,1,3,6,24h)收集细胞裂解液,通过Western blot检测G-CSFR、STAT3、p-STAT3、TRPV1和β-actin的表达。

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
Touch Test™ 20件感觉评估套件Leica Biosystems Nussloch GmbH39337500
CatWalk XTNoldus Information Technology Inc.version
微波真空组织处理器 (RHS-1)Milestone SRL--
蛋白封闭液Dako; Agilent Technologies, Inc.--
抗G-CSFR抗体BIOSSbs-2574R
生物素化山羊抗兔IgGVector Laboratories, Inc.BA-1000
链霉亲和素过氧化物酶复合物Vector Laboratories, Inc.--
Polymount----
抗NeuN抗体EMD MilliporeMAB377
抗p-STAT3 (Tyr705)抗体Cell Signaling Technology, Inc.9131
抗TRPV1抗体EMD MilliporeMAB5568
Cy3标记的山羊抗兔二抗Amersham; GE Healthcare Life SciencesPA-43004
Cy2标记的抗小鼠二抗Amersham; GE Healthcare Life SciencesPA-42002
DAPI----
ImageJ软件--version
Axiophot显微镜Carl Zeiss AG--
TRIzol®试剂Thermo Fisher Scientific, Inc.--
QuantiTect反转录试剂盒Qiagen GmbH--
Power SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
含GlutaMAX™的DMEM培养基Gibco, Thermo Fisher Scientific Inc.10566-016
热灭活胎牛血清Gibco, Thermo Fisher Scientific Inc.26140-079
粒细胞集落刺激因子Calbiochem; Merck KGaA62005
抗β-actin抗体Sigma; Merck KGaAA5316
STAT3 (124H6)小鼠单克隆抗体Cell Signaling Technology, Inc.9139
抗p-STAT3 (Tyr705; M9C6)小鼠单克隆抗体Cell Signaling Technology, Inc.4113
辣根过氧化物酶标记的二抗AbfrontierLF-SA8001
Supersignal ECL试剂盒Pierce; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
SigmaStat 3.5版Systat Software, Inc.--

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
动物及手术
大鼠品系:雄性Sprague-Dawley;年龄:6-8周;体重:180-200g;SNL手术:L5脊神经结扎,3-0丝线;样本量:每组7只(行为学)
阅读提示:Materials and methods: Animals and surgical procedures; Figure legends (Fig.1)
行为学测试
Von Frey测试:刺激时间4-6秒,初始刺激2g,测试时间点;CatWalk分析:测试时间点
阅读提示:Materials and methods: Von Frey withdrawal threshold, CatWalk gait analysis; Figure 1 legend
G-CSFR表达检测
取材时间:术后14天;检测方法:Western blot、RT-qPCR、免疫组化;样本量:每组7只
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemistry, RT-qPCR, Immunoblot analysis; Figure 2 legend
细胞实验
细胞系:SH-SY5Y;培养条件:37°C, 5% CO2;G-CSF浓度:50 μg/ml;处理时间:0-24h;Western blot上样量:25 μg蛋白
阅读提示:Materials and methods: Cell culture, Immunoblot analysis; Figure 4 legend