通过抑制钙刺激的AC1依赖性CGRP减轻成年大鼠岛叶中的偏头痛相关疼痛和焦虑

Alleviation of migraine related pain and anxiety by inhibiting calcium-stimulating AC1-dependent CGRP in the insula of adult rats

作者信息Yang Li, Chenhao Li, Qi-Yu Chen, Shun Hao, Jingrui Mao, Wenwen Zhang, Xun Han, Zhao Dong, Ruozhuo Liu, Wenjing Tang, Min Zhuo, Shengyuan Yu, Yinglu Liu
PMID38760739
发布时间2024-05-17
DOI10.1186/s10194-024-01778-3

实验完整度

高

包含行为学测试(von Frey、旷场、高架十字迷宫)、免疫荧光、蛋白印迹和全细胞电生理记录等多个独立证据层级,并进行了药物干预的功能验证。

主要模型

SD大鼠慢性偏头痛模型(炎症汤硬脑膜输注) 岛叶皮层神经元(急性脑片电生理记录)

重点核对

炎症汤成分及输注方案(2 mM bradykinin、2 mM histamine、2 mM serotonin、0.2 mM prostaglandin E2,每日10 μL,连续14天) hNB001给药剂量与途径(IC微注射:1 μL 10 mg/ml;腹腔注射:20 mg/kg,每日一次,连续3天) 行为学测试时间点(Day 0-17,基线、Day 7、Day 14、Day 17) 动物品系与性别(雄性SD大鼠,8-9周龄)

摘要

背景:近期动物和临床研究一致强调降钙素基因相关肽在慢性偏头痛及相关情绪反应中的关键作用。CGRP抗体和受体拮抗剂已被批准用于CM治疗。然而,疼痛相关皮层中CGRP相关的信号通路仍知之甚少。方法:采用SD大鼠,通过硬脑膜输注炎症汤建立CM模型。使用von Frey纤维丝评估眶周机械阈值,并通过旷场和高架十字迷宫实验观察焦虑样行为。使用免疫荧光和蛋白质印迹分析检测c-Fos、CGRP和NMDA GluN2B受体的表达。通过全细胞膜片钳记录检测兴奋性突触传递。在CM大鼠中,通过岛叶立体定位和腹腔注射应用人用腺苷酸环化酶1抑制剂hNB001。结果:偏头痛模型大鼠的岛叶皮层被激活。谷氨酸介导的兴奋性传递和IC中的NMDA GluN2B受体增强。在伤害性感受和焦虑样活动期间,IC中CGRP水平显著增加。在IC局部应用hNB001或腹腔注射可减轻偏头痛大鼠的眶周机械阈值和焦虑行为。此外,应用hNB001后IC中CGRP表达降低。结论:我们的研究表明,AC1依赖的IC可塑性有助于偏头痛,AC1可能成为未来治疗偏头痛的有希望的靶点。

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
岛叶皮层中CGRP相关的信号通路是否参与慢性偏头痛及其相关焦虑行为的调控,以及AC1是否可作为治疗靶点?
核心机制
AC1依赖性岛叶皮层可塑性,涉及GluN2B受体磷酸化增强和CGRP表达上调
主要证据
行为学测试显示IS大鼠出现眶周机械痛觉过敏和焦虑样行为;免疫荧光和蛋白印迹显示IC中c-Fos、CGRP表达增加,GluN2B磷酸化增强;电生理记录显示兴奋性传递增强;hNB001给药(腹腔或IC微注射)逆转了这些变化
研究意义
抑制AC1可有效减轻疼痛和相关焦虑行为,AC1可能成为未来治疗偏头痛的潜在靶点

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

建立慢性偏头痛大鼠模型

通过反复硬脑膜输注炎症汤诱导大鼠产生偏头痛样症状和焦虑行为

雄性SD大鼠,炎症汤或PBS经颅内置管每日输注至硬脑膜,连续14天

2

行为学评估

评估偏头痛模型的痛觉过敏和焦虑样行为

使用von Frey纤维丝测量眶周机械阈值,热板测试热痛阈,旷场和高架十字迷宫评估焦虑样行为

3

检测岛叶皮层神经元激活和分子表达

验证偏头痛模型中岛叶皮层是否被激活以及相关分子变化

免疫荧光检测c-Fos和CGRP阳性细胞,蛋白印迹检测CGRP、GluN2B、p-GluN2B-S1303、AC1的表达

4

电生理记录突触传递

评估偏头痛模型中岛叶皮层兴奋性突触传递的变化及NMDA受体亚型贡献

全细胞膜片钳记录IC层II/III神经元sEPSCs、NMDA受体介导的EPSCs,使用PEAQX和Ro25-6981分离GluN2A和GluN2B成分

5

药物干预(hNB001)

评估AC1抑制剂hNB001对偏头痛相关疼痛和焦虑行为的影响

在CM模型基础上,通过腹腔注射或IC微注射给予hNB001或生理盐水,观察行为学变化和CGRP表达变化

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
套管RWD Life Science--
hNB001Forevercheer Holding Ltd.Co.--
DAPIAbcamab104139
c-Fos抗体Cell Signaling Technology2250
CGRP抗体Cell Signaling Technology14959
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Beyotime--
BCA试剂盒AQ--
PVDF膜Millipore--
快速封闭液Yang Guang Bio--
GluN2B抗体Proteintech21920-1-AP
p-GluN2B-S1303抗体Abcamab81271
AC1抗体Abcamab69597
β-actin抗体ProteintechHRP-66009
印防己毒素Tocris--
CNQXTocris--
PEAQXTocris--
Ro25-6981Tocris--

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
动物品系、性别、年龄(雄性SD大鼠,8-9周龄);麻醉剂及剂量(戊巴比妥钠50 mg/kg);手术植入套管位置(前囟后1.5 mm,中线右侧1.5 mm);炎症汤成分及浓度(bradykinin 2 mM, histamine 2 mM, serotonin 2 mM, prostaglandin E2 0.2 mM);输注体积和频率(10 μL,每日一次,连续14天)
阅读提示:Methods: Chronic Migraine (CM) model
行为学测试
von Frey filaments力度范围(1.0-26 g);热板温度(55±0.5°C);测试时间点(Day 0-17);旷场和EPM测试时长(5分钟)
阅读提示:Methods: Periorbital mechanical threshold test; Hot plate test; Behavioral tests
药物干预
hNB001给药剂量(腹腔20 mg/kg;IC 10 mg/ml,1 μL);给药时长(连续3天);给药开始时间(IC微注射在Day 14;腹腔在模型完成后)
阅读提示:Methods: Intraperitoneal injection of hNB001; Microinjection of hNB001 into the IC
分子检测
组织采集时间(最后一次给药后24-28小时);固定液(4% PFA);切片厚度(8 μm);抗体稀释比例(c-Fos 1:2000, CGRP 1:2000等);蛋白上样量(30 μg)
阅读提示:Methods: Immunofluorescence staining and counting; Western blotting analysis
电生理记录
脑片厚度(300 μm);记录电极电阻(3-5 MΩ);钳制电压(NMDA-EPSCs在+30 mV);阻断剂浓度(PTX 100 μM, CNQX 20 mM, PEAQX 0.4 μM, Ro25-6981 3 μM)
阅读提示:Methods: Brain slices preparation; Whole-cell patch-clamp recording