脊髓CCK1受体通过神经元-胶质细胞信号级联反应参与错颌畸形引起的躯体痛觉过敏

Spinal CCK1 Receptors Contribute to Somatic Pain Hypersensitivity Induced by Malocclusion via a Reciprocal Neuron-Glial Signaling Cascade.

作者信息Ting Xiang, Jia-Heng Li, Han-Yu Su, Kun-Hong Bai, Shuang Wang, Richard J Traub, Dong-Yuan Cao
PMID35691467
期刊J Pain
发布时间2022-10
DOI10.1016/j.jpain.2022.05.009

实验完整度

研究包含动物模型(UAC大鼠)、组织学与Micro-CT验证、行为学测试、Western blot、免疫荧光及药物干预等多层级实验,并验证了CCK1受体和IL-18的功能作用。

主要模型

单侧前牙反颌(UAC)大鼠模型 雌性Sprague-Dawley大鼠

重点核对

UAC术后4周时点,L4-L5脊髓背角中CCK1受体、IL-18及IL-18R表达上调 鞘内注射CCK1受体拮抗剂loxiglumide(100 nmol)或IL-18BP(1 μg)连续5天可阻断痛觉过敏 IL-18主要与小胶质细胞(Iba-1)共定位,IL-18R主要与星形胶质细胞(GFAP)共定位

摘要

最近的研究表明,包括颞下颌关节紊乱病(TMD)和纤维肌痛综合征(FMS)在内的慢性原发性疼痛(CPP)的发病率通常表现出共病性。我们最近报道了中枢敏化和下行易化系统参与了口面部炎症合并应激诱导的躯体痛觉过敏的发展。本研究的目的是探讨由单侧前牙反颌(UAC)引起的TMD是否能诱导躯体痛觉过敏,以及胆囊收缩素(CCK)受体介导的下行易化系统是否通过神经元-胶质细胞级联信号促进痛觉过敏。UAC从第5天到第70天诱发后爪的热痛和机械痛觉过敏,在UAC后第4周达到峰值。UAC后4周,L4-L5脊髓背角中CCK1受体、IL-18和IL-18受体(IL-18R)的表达水平显著上调。鞘内注射CCK1和IL-18受体拮抗剂可阻断躯体痛觉过敏。IL-18主要与小胶质细胞共定位,而IL-18R主要与星形胶质细胞共定位,少部分与神经元共定位。这些发现表明,在TMD和FMS共病的发展过程中,脊髓水平的神经元和胶质细胞之间的信号转导通过CCK1受体参与下行疼痛易化。

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
探讨由单侧前牙反颌(UAC)引起的TMD是否能诱导躯体痛觉过敏,以及CCK受体介导的下行易化系统是否通过神经元-胶质细胞级联信号促进该痛觉过敏。
核心机制
脊髓CCK1受体激活后,通过促进IL-18释放(主要来源于小胶质细胞),进而与星形胶质细胞上的IL-18R结合,介导神经元-胶质细胞级联信号,参与TMD诱导的躯体痛觉过敏。
主要证据
UAC大鼠出现后爪热痛和机械痛觉过敏;脊髓背角CCK1受体、IL-18和IL-18R表达上调;鞘内注射CCK1受体拮抗剂或IL-18BP可逆转痛觉过敏;免疫荧光显示IL-18与小胶质细胞共定位,IL-18R与星形胶质细胞共定位。
研究意义
研究为TMD和FMS共病的临床治疗提供新的治疗靶点。

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UAC大鼠模型并验证TMJ-OA

建立单侧前牙反颌(UAC)大鼠模型,并验证是否成功诱导颞下颌关节骨关节炎(TMJ-OA)。

对8周龄雌性SD大鼠进行UAC手术,术后2周和4周通过H&E染色和Micro-CT观察髁突软骨及软骨下骨的组织学变化,评估TMJ-OA样病变。

2

行为学测试评估躯体痛觉过敏

评估UAC是否诱导躯体广泛痛觉过敏,包括后爪热痛、机械痛以及上背部和腿部的机械痛。

在UAC前后不同时间点测量后爪热缩爪潜伏期、后爪机械缩爪阈值、上背部和腿部机械阈值以及面颌部机械阈值,比较UAC组与假手术组。

3

检测脊髓背角蛋白表达变化

检测UAC后脊髓背角中CCK1受体、CCK2受体、IL-18和IL-18R的表达变化。

在UAC术后2周和4周,提取L4-L5脊髓背角蛋白,通过Western blot检测相关蛋白表达。

4

鞘内注射拮抗剂验证功能

验证脊髓CCK1受体和IL-18是否参与UAC诱导的躯体痛觉过敏。

在UAC术后4周,连续5天鞘内注射CCK1受体拮抗剂loxiglumide或IL-18BP,然后再次进行行为学测试,观察痛觉过敏是否被阻断。

5

免疫荧光定位IL-18和IL-18R

确定脊髓背角中IL-18和IL-18R的细胞定位。

在UAC术后4周,取L4-L5脊髓切片,使用免疫荧光双标染色,检测IL-18与Iba-1(小胶质细胞)、GFAP(星形胶质细胞)、NeuN(神经元)的共定位,以及IL-18R与这些标记物的共定位。

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。

验证细胞功能变化
验证分子表达变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
异氟烷----
RIPA裂解液----
抗CCK1受体抗体Biossbs-11514R
抗CCK2受体抗体Biossbs-1777R
抗IL-18抗体Proteintech10663-1-AP
抗IL-18R抗体Santa Cruz Biotechnologysc-80051
抗GAPDH抗体BosterBA2913
增强化学发光检测系统Thermo Scientific--
抗NeuN抗体ServicebioGB13138
抗GFAP抗体ServicebioGB12096
抗Iba-1抗体ServicebioGB131051
氯谷胺MedChemExpress107097-80-3
IL-18结合蛋白R&D Systems119-BP-100

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
雌性SD大鼠,180-200g,约8周龄;UAC手术具体步骤(金属管尺寸、粘贴位置、角度)
阅读提示:Materials and Methods 2.1 和 2.2
行为学测试
热痛测试参数(截止时间、测量次数、间隔)、机械痛测试的von Frey纤维范围、测试时间点
阅读提示:Materials and Methods 2.3.1-2.3.3
药物干预
鞘内注射药物剂量(loxiglumide 100 nmol、IL-18BP 1 μg)、注射体积(10 μL)、注射时间(连续5天,UAC后4周)
阅读提示:Materials and Methods 2.4和2.7
分子检测
Western blot蛋白上样量(18 μg)、抗体稀释比例;免疫荧光抗体稀释比例
阅读提示:Materials and Methods 2.5和2.6