靶向IGF1/IGF1r信号缓解NTG诱导的慢性偏头痛小鼠模型的疼痛和自噬功能障碍

Targeting IGF1/IGF1r signaling relieve pain and autophagic dysfunction in NTG-induced chronic migraine model of mice

作者信息Tianxiao Wang, Chenlu Zhu, Kaibo Zhang, Jinggui Gao, Yunhao Xu, Chenyang Duan, Shouyi Wu, Cheng Peng, Jisong Guan, Yonggang Wang
PMID39304806
发布时间2024-09
DOI10.1186/s10194-024-01864-6

实验完整度

包含体内动物模型、行为学检测、分子生物学(Western blot、qPCR)、免疫荧光及药理学干预(IGF1r拮抗剂、mTOR抑制剂)等,且行为学和分子结果相互验证。

主要模型

C57BL/6雄性小鼠 硝酸甘油诱导的慢性偏头痛小鼠模型 尾静脉注射IGF1的小鼠

重点核对

NTG给药剂量为10 mg/kg,隔日一次,共5次(9天) PPP给药剂量为40 mg/kg/天,在NTG前2小时腹腔注射 IGF1尾静脉注射剂量为100 µg/kg 雷帕霉素给药剂量为1 mg/kg,腹腔注射 行为学测试时机:注射前30分钟和注射后2小时

摘要

背景:慢性偏头痛是一种严重且常见的神经系统疾病,但其确切的生理机制仍不清楚。IGF1/IGF1r信号通路在疼痛调节中起关键作用。研究表明,IGF1通过与其受体IGF1r结合,激活一系列下游信号级联,参与神经元存活、增殖、自噬和功能调节。这些通路的激活可影响伤害性传递。此外,IGF1/IGF1r信号的改变与多种慢性疼痛状态的发展密切相关。因此,了解该通路参与疼痛的具体机制对于开发新的疼痛治疗策略具有重要意义。在本研究中,我们探讨了IGF1/IGF1r在慢性偏头痛小鼠模型中的作用及其潜在机制。方法:通过重复腹腔注射硝酸甘油诱导小鼠慢性偏头痛。分别使用Von Frey纤维丝和辐射热评估机械性和热超敏反应。为确定IGF1/IGF1r在慢性偏头痛中的作用,我们检测了IGF1受体拮抗剂ppp(苦鬼臼毒素)对疼痛行为以及降钙素基因相关肽和c-Fos表达的影响。结果:在硝酸甘油诱导的慢性偏头痛小鼠模型中,三叉神经尾核内的神经元分泌的IGF1升高。IGF1受体磷酸化增加,主要与神经元共定位。ppp治疗减轻了基础机械性痛觉过敏和急性机械性异常性疼痛。此外,ppp改善了自噬功能障碍并降低了CGRP和c-Fos的表达。结论:我们的研究结果表明,在小鼠慢性偏头痛模型中,TNC区域的IGF1表达显著增加。IGF1的上调导致神经元上IGF1受体的磷酸化增强。靶向抑制该信号通路可能为减轻慢性偏头痛的进展提供潜在的预防策略。关键词:慢性偏头痛,IGF1,IGF1r,mTOR,自噬。

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
IGF1/IGF1r信号通路在NTG诱导的慢性偏头痛小鼠模型中的作用及其机制,以及靶向该通路是否可缓解疼痛和自噬功能障碍。
核心机制
在NTG诱导的慢性偏头痛模型中,TNC内IGF1表达升高(主要来自神经元自分泌),导致IGF1r磷酸化增加,激活mTOR通路,抑制自噬,表现为p62积累,并促进神经元激活和疼痛行为。
主要证据
通过Western blot和免疫荧光检测到NTG模型组TNC中IGF1、p-IGF1r、p-mTOR和p62表达增加;IGF1r拮抗剂PPP可降低这些蛋白水平并缓解痛觉过敏;尾静脉注射IGF1可诱导类似行为并增加p-IGF1r、p-mTOR、c-Fos和p62,雷帕霉素可逆转该效应(图5-7)。
研究意义
研究表明靶向IGF1/IGF1r信号通路可能通过恢复自噬功能来缓解慢性偏头痛,为慢性偏头痛的预防和治疗提供了潜在的策略。

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

建立慢性偏头痛小鼠模型

通过重复注射NTG模拟慢性偏头痛状态,以研究其病理机制。

雄性C57BL/6小鼠每隔一天腹腔注射10 mg/kg NTG,共5次(9天),对照组注射等量生理盐水。行为学测试评估机械性与热痛觉过敏。

2

检测TNC中IGF1及相关标志物的表达

检测慢性偏头痛模型中IGF1表达变化及其与外周来源的关系。

采用qPCR和Western blot检测TNC、肝脏和血液中IGF1表达;免疫荧光检测IGF1与神经元和小胶质细胞的共定位。

3

评估IGF1r磷酸化和下游mTOR通路

研究IGF1信号通路是否被激活及其下游机制。

Western blot检测TNC中p-IGF1r、p-mTOR、总mTOR和p62的表达;免疫荧光观察p-IGF1r与神经元共定位。

4

IGF1r拮抗剂ppp干预

验证阻断IGF1/IGF1r信号是否能缓解疼痛行为并恢复自噬。

在NTG模型小鼠中,腹腔注射ppp(40 mg/kg/天),在NTG前2小时给药,评估行为学变化以及TNC中CGRP、c-Fos、p-mTOR、p62的表达。

5

外源性IGF1注射及mTOR抑制

确认IGF1能诱导疼痛样行为,并验证mTOR通路在其中的作用。

尾静脉注射IGF1(100 µg/kg)诱导疼痛样行为,同时给予mTOR抑制剂雷帕霉素(1 mg/kg)观察对其的逆转作用;Western blot检测p-IGF1r、p-mTOR、c-Fos、p62。

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
硝酸甘油Baiyunshan--
IGF1r拮抗剂ppp(苦鬼臼毒素)Selleck--
IGF1蛋白MCE--
雷帕霉素Aladin--
von Frey纤维丝----
YLS-6B智能热板Jinan--
NeuN一抗Abcamab177487
IGF1一抗Abcamab9572
IBA1一抗Abcamab5076
c-Fos一抗CST2250
CGRP一抗SCBTsc-57053
p-IGF1r一抗AbclonalAP0367
羊抗鼠Alexa Fluor 647二抗Yeasen33213ES60
羊抗兔Alexa Fluor 555二抗Yeasen33213ES60
驴抗山羊Alexa Fluor 555二抗Thermo Fisher ScientificA-21432
驴抗鼠Alexa Fluor 647二抗Thermo Fisher ScientificA-31571
振动切片机LeicaVT1000S
共聚焦显微镜Carl ZeissLSM980
TRIzol试剂Invitrogen15596018
cDNA合成试剂盒Transgene BiotechAT311-03
2× SYBR Green qPCR预混液SelleckB21202
Quant Studio 7 Flex PCR系统Thermo Fisher Scientific4485700
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白浓度测定试剂盒Beyotime BiotechnologyP0010
SDS-PAGE凝胶Beyotime--
PVDF膜Millipore--
一抗(IGF1、c-Fos、CGRP、p-IGF1r、GAPDH、p62、p-mTOR、mTOR)----
羊抗兔IgG(H+L) HRP二抗sparkjedEF0002
Amersham Imager 600化学发光成像系统GE Healthcare--
Prism 9.3GraphPad--

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
慢性偏头痛模型建立
NTG剂量(10 mg/kg),给药频率(隔日一次共5次),小鼠品系、性别和年龄
阅读提示:Methods-建立慢性偏头痛模型;图1A
药物处理
PPP剂量(40 mg/kg/天)及给药方式,IGF1剂量(100 µg/kg)及给药途径,雷帕霉素剂量(1 mg/kg)
阅读提示:Methods-药物给药;图5A
行为学测试
行为测试环境(照明、安静),测试时间(9:00-15:00),适应时间(3天),von Frey初始力度(0.16 g),热板温度(55°C),截止时间(30 s)
阅读提示:Methods-行为测试;行为测试-热缩足潜伏期测量
分子检测
组织收集时间点(行为测试后12小时),蛋白提取方法(RIPA裂解、离心),抗体浓度
阅读提示:Methods-免疫荧光、Western blot、qRT-PCR