植物激素脱落酸通过调节脊髓LANCL2蛋白丰度和胶质细胞活化改善神经病理性疼痛

Phytohormone abscisic acid ameliorates neuropathic pain via regulating LANCL2 protein abundance and glial activation at the spinal cord.

作者信息Dylan W Maixner, David Christy, Lingwei Kong, Viacheslav Viatchenko-Karpinski, Kristen A Horner, Shelley B Hooks, Han-Rong Weng
PMID35647699
期刊Mol Pain
发布时间2022-04-18
DOI10.1177/17448069221107781

实验完整度

包含pSNL大鼠模型、行为学测试、Western blot、免疫组化、siRNA敲低、体内药物孵育等多层级实验,并进行了功能验证(ABA治疗)和机制验证(LPS/TLR4、Gi蛋白)。

主要模型

pSNL大鼠模型 脊髓背角组织 大鼠原代脊髓细胞

重点核对

pSNL手术方式(部分坐骨神经结扎约2/3厚度) ABA给药剂量(全身20 mg/kg i.p.,鞘内15 μg/rat) LANCL2 siRNA敲低方案(2 μg/injection, 2次/天, 2天) LPS浓度(0.1 μg/ml)及孵育时间(2h) 行为学测试时间点

摘要

脊髓神经炎症在神经病理性疼痛的发生中起关键作用。越来越多的数据表明,植物激素脱落酸(ABA)可调节哺乳动物的炎症过程。本研究发现,脊髓中LANCL2受体蛋白的减少(而非激动剂ABA的减少)与神经病理性疼痛的发生相关。全身或鞘内给予ABA可改善部分坐骨神经结扎(pSNL)动物的机械性异常性疼痛和热痛觉过敏的发展和预存在。LANCL2仅在脊髓背角的小胶质细胞中表达。预先给予ABA可减弱pSNL大鼠背角小胶质细胞和星形胶质细胞的活化、ERK活性和TNFα蛋白丰度,并伴随脊髓LANCL2蛋白丰度的恢复。用siRNA敲低脊髓LANCL2基因可重现pSNL诱导的行为和脊髓分子变化。用脂多糖激活脊髓Toll样受体4(TLR4)可导致小胶质细胞活化和TNFα过度产生,同时伴有LANCL2和过氧化物酶体增殖物激活受体γ蛋白水平降低。当ABA与LPS共同作用时,这些变化得到改善。ABA诱导的抗炎作用不依赖Gi蛋白活性。我们的研究表明,ABA/LANCL2系统是调节脊髓神经炎症和伤害性信息处理的强大内源性系统,提示ABA在神经病理性疼痛治疗中的潜在应用价值。

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
脊髓ABA/LANCL2系统是否参与神经病理性疼痛的发病机制,外源性ABA能否通过调节该系统改善疼痛。
核心机制
ABA通过激活LANCL2,抑制小胶质细胞和星形胶质细胞活化、降低ERK活性和TNFα产生,并恢复LANCL2和PPARγ蛋白水平,从而减轻神经炎症和疼痛。
主要证据
pSNL大鼠脊髓LANCL2表达降低;ABA治疗减轻疼痛行为并抑制胶质细胞活化;siRNA敲低LANCL2重现疼痛和分子变化;ABA抑制LPS诱导的炎症」。
研究意义
揭示ABA/LANCL2系统是调节脊髓神经炎症和疼痛的内源性系统,提示ABA作为神经病理性疼痛治疗药物的潜在价值。

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pSNL模型并验证疼痛行为

建立神经病理性疼痛动物模型并确认疼痛行为发展。

对成年雄性SD大鼠进行部分坐骨神经结扎(pSNL)或假手术,术后10天检测机械性异常性疼痛和热痛觉过敏。

2

检测ABA水平和LANCL2表达

评估神经损伤后脊髓背角ABA水平和LANCL2蛋白表达的变化。

用ELISA检测ABA浓度,用Western blot检测LANCL2蛋白水平。

3

ABA治疗实验

验证ABA能否预防或逆转神经病理性疼痛行为。

分别进行预防性治疗(术前30分钟腹腔注射ABA,持续10天)和已有疼痛大鼠的急性治疗(腹腔或鞘内注射ABA),观察行为学变化。

4

免疫组化定位LANCL2

确定LANCL2在脊髓背角的细胞类型。

使用免疫荧光双标染色,将LANCL2与Iba1、GFAP、NeuN共染。

5

检测胶质细胞活化和炎症因子

评估ABA治疗对胶质细胞活化、ERK活性和TNFα表达的影响。

使用Western blot检测Iba1、GFAP、p-ERK、TNFα和LANCL2蛋白水平。

6

siRNA敲低LANCL2验证因果性

确认LANCL2在神经病理性疼痛中的因果作用。

鞘内注射LANCL2 siRNA或对照siRNA,检测行为学和分子变化。

7

体外药物孵育实验

探究TLR4激活与ABA/LANCL2系统的相互作用。

通过脊髓表面棉片孵育LPS或ABA,检测分子变化。

8

Gi蛋白依赖性实验

验证ABA的抗炎作用是否依赖Gi蛋白。

使用PTX(Gi蛋白抑制剂)预处理,观察ABA对LPS诱导炎症的影响。

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
5-0丝线缝合线----
ABA ELISA试剂盒MyBiosourceMBS2000214
脱落酸PhytoTechnology Laboratories--
LANCL2 siRNASanta Cruz Biotechnology--
对照siRNASanta Cruz Biotechnology--
i-Fect转染试剂Neuromics--
anti-LANCL2抗体Bioss Antibodies--
anti-phospho-ERK抗体Cell Signaling--
anti-ERK抗体Cell Signaling--
anti-GFAP抗体Cell Signaling--
anti-Iba-1抗体Abcam--
anti-TNFα抗体Millipore--
PPARγ抗体Santa Cruz--
anti-β-Actin抗体Cell Signaling--
GAPDH抗体Proteintech--
PVDF膜Millipore--
ECL发光液Pierce--
Odyssey Fc成像系统LI-COR Biosciences--
anti-LANCL2抗体Invitrogen--
anti-GFAP抗体Cell Signaling--
anti-Iba1抗体Santa Cruz--
anti-NeuN抗体Cell Signaling--
Texas Red抗体Vector Laboratories--
Alexa Fluor 488抗体Life Technologies--
Vectashield封片剂Vector Laboratories--
奥林巴斯BX43显微镜Olympus--
聚乙烯(PE-10)导管----

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
pSNL手术
大鼠品系、性别、体重;麻醉剂(异氟烷2-3%);手术细节(部分坐骨神经结扎约2/3厚度,5-0丝线)
阅读提示:参见Methods部分:Animals和Partial sciatic nerve ligation
行为学测试
von Frey纤维力度范围(0.6-26g);热刺激切断时间(20s);大鼠适应时间和测试次数
阅读提示:参见Methods部分:Behavior tests
ABA给药
给药途径(i.p.或i.t.);剂量(全身20 mg/kg,鞘内15 μg或1.5 μg/rat);给药时间(预防性每日一次,治疗性单次)
阅读提示:参见Methods部分:Drug administration
siRNA敲低
siRNA剂量(2 μg/次);给药频率(每天2次×2天);转染试剂(i-Fect)及比例(1:5);行为学检测时间
阅读提示:参见Methods部分:Administration of siRNA
体外药物孵育
LPS浓度(0.1 μg/ml)和孵育时间(2h);ABA浓度(20 μM)和预处理时间(30min)
阅读提示:参见Methods部分:In vivo drug incubation及Results部分相关描述
Western blot
抗体稀释比例(如LANCL2 1:750, p-ERK 1:1000等);内参蛋白(β-actin或GAPDH)
阅读提示:参见Methods部分:Western blot experiments