5-羟色胺1_A受体激动剂缓解青春期小鼠术前睡眠剥夺所致术后慢性疼痛的作用机制

摘要

目的：睡眠剥夺（sleep deprivation,SD）是青少年慢性疼痛发生的危险因素，可显著影响疼痛管理和预后，但SD影响术后疼痛转归的机制尚未阐明。本研究旨在探讨脊髓5-羟色胺1_A受体（5-hydroxytryptamine 1_A receptor,5-HT1_AR）通过调控脊髓背角兴奋性/抑制性（excitatory/inhibitory,E/I）平衡参与青春期SD所致术后慢性疼痛的分子机制。方法：构建青春期小鼠4.5 d SD联合足跖切口术疼痛模型，并将C57BL/6J小鼠随机分为4组，即对照组（C组）、SD组、后足趾切口手术组（I组）、SD联合后足趾切口手术组（SI组）。观察单次鞘内注射5-HT1_AR激动剂8-羟基-2-（二丙胺基）四氢萘（8-hydroxy-2-dipropylamino-tetralin, 8-OH-DPAT）、单次及连续鞘内注射胞外调节蛋白激酶（extracellular-signal-regulated kinases,ERK）抑制剂U0126及溶剂（Vehicle）SD诱导的术后各组（SI+8-OH-DPAT组、SI+U0126组及SI+Vehicle组）小鼠慢性疼痛的影响。分别在造模前和造模后第1、3、5、7、10、14天测定小鼠机械缩足阈值（paw withdrawal mechanical threshold,PWMT）。在造模后第7天，采用免疫荧光法测定小鼠脊髓背角5-HT1_AR表达水平，采用蛋白质印迹法检测各组小鼠脊髓背角5-HT1_AR、突触后密度蛋白95（postsynaptic density protein-95,PSD95）、N-甲基-D-天冬氨酸受体1（N-methyl-D-aspartic acid receptor 1,NR1）、磷酸化（phosphorylation,p）-NR1、1型囊泡膜谷氨酸转运体（vesicular glutamate transporter 1,VGLUT1）、桥尾蛋白（gephyrin）、谷氨酸脱羧酶67（glutamic acid decarboxylase 67,GAD67）、囊泡γ-氨基丁酸转运蛋白（vesicular gamma-aminobutyric acid transporter,VGAT）、ERK、p-ERK、钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ（galmodulin-dependent protein kinases Ⅱ,CaMKⅡ）、p-CaMKⅡ、环磷酸腺苷应答元件结合蛋白（cAMP-response element binding protein,CREB）和p-CREB的蛋白质表达。结果：1)痛行为学。与C组比较，I组和SD组PWMT在造模后第1、3、5、7天均下降（均P<0.05），第10天时恢复至基线水平；与I组比较，SI组小鼠PWMT在造模后第5、7、10天均下降（均P<0.05）;SI+8-OH-DPAT组在术后1、2、4 h以及术后第3、5、7、10、14天的PWMT均高于溶剂对照组（均P<0.05）；单次及连续鞘内注射U0126组在术后1、2、4 h以及术后第3、5、7天的PWMT均高于溶剂对照组（均P<0.05）。2)免疫荧光。SI组造模后第7天脊髓背角5-HT1_AR表达下降，单次鞘内注射8-OH-DPAT后5-HT1_AR表达上调（均P<0.05）。3)蛋白质印迹法。造模后第7天，SI组小鼠5-HT1_AR表达下降，p-CaMKⅡ/CaMKⅡ、p-CREB/CREB和p-ERK/ERK均上调（均P<0.05）；与C组比较，SI组小鼠造模后第7天脊髓背角PSD95、VGLUT1和p-NR1/NR1表达均升高，5-HT1_AR、gephyrin和VGAT表达均下降（均P<0.05）；与I组比较，SI组5-HT1_AR和PSD95表达均上调，gephyrin、GAD67和VGAT表达均下降（均P<0.05）;SI+8-OH-DPAT组造模后第7天的PSD95、VGLUT1、p-NR1/NR1、p-CaMKⅡ/CaMKⅡ、p-CREB/CREB和p-ERK/ERK较溶剂对照组均下降，5-HT1_AR、 GAD67和VGAT表达均上调（均P<0.05）；单次鞘内注射U0126 2 h后，SI+U0126组p-CaMKⅡ/CaMKⅡ、p-CREB/CREB和p-ERK/ERK较SI+Vehicle组均下降（P<0.05）。结论：5-HT1_AR激动剂通过抑制CaMKⅡ-ERK-CREB信号通路纠正脊髓背角E/I失衡，进而缓解青春期SD所致术后慢性疼痛。

关键词

青春期 / 睡眠剥夺 / 术后慢性疼痛 / 5-羟色胺1_A受体 / 鞘内注射

基金资助

国家自然科学基金(81971044)