Bioengineering--體外DRG表達Nav1.7/1.8,并導致IL-6 和NGF敏化處理后細胞的自發/熱激發興奮性
- 2020-08-24 14:16:00
- 掌柜 原創
- 5870
在傷害性刺激下,感覺神經元的電壓門控鈉離子通道(特別是Nav1.7和Nav1.8這兩種)會誘發動作電位,從而將周邊神經系統獲得的信息傳遞到中樞神經系統。這些通道對于炎性痛的發生至關重要。我們通過細胞實驗來篩選能夠調節電壓門控鈉離子通道的化合物,就是在假定這些體內的關鍵離子通道在體外的細胞中也存在的前提下開展的。
之前這方面研究的體外電生理實驗都會用到急性切片組織。然而,要長期維持這種樣本的存活很困難。微電極陣列作為一種潛在的替代技術,可以長期記錄神經發放活動,所以很適合被用來對慢性疼痛的持續致敏作用開展評估。
在本研究中,我們將NGF和IL-6這兩種和慢性炎性痛相關的炎癥遞質加入到(體外培養的)成年小鼠原代DRG神經元中,通過MEA實驗發現樣本的放電頻率會隨之提高。這些樣本中能夠檢測到Nav1.7和Nav1.8蛋白。而將其阻斷后,NGF和IL-6處理所導致的熱激發放電就會受到巨大的影響。以上結果說明這兩種離子通道的作用導致了DRG的受激放電。 這項工作著重于MEA在感覺神經元藥理學方面的應用,將有助于鎮痛化合物的發現及其作用機制的分析。
圖1 NGF和IL-6處理會導致小鼠原代DRG樣本急性并可持續地提高興奮性及熱介導受激發反應。
這些實驗數據表明了,NGF和IL-6能夠顯著地動員靜息態神經元進入興奮態,并提高樣本整體的發放數量。另外,在體外實驗中,它們可能介導了急性和持續的溫度超敏感性。
圖2 Nav1.7和Nav1.8的選擇性強力拮抗劑能夠抑制敏化后的DRG樣本自發電活動
A圖為具代表性的活動電極在加藥前(左側列)和加藥后(右側列)記錄到的樣本光柵圖對比。所加藥物為各種鈉離子通道亞型的抑制劑。在這之前,樣本已經用NGF和IL-6敏化處理了72小時。數據計算后(見圖C),我們發現即使在納摩爾的濃度下,Nav1.7、Nav1.8的抑制劑都能明顯降低DRG樣本的自發電活動。而中樞神經特異性的Nav1.1/1.3拮抗劑卻幾乎無效。
B圖中的實驗,改用分化21天的原代小鼠胚胎皮層神經元,以進一步確認在DRG樣本 中觀察到的痛覺特異性離子通道的亞型選擇性調控現象。 該實驗結果符合我們的預期:ICA-121-431對皮層神經元的自發電活動有著強烈的抑制效果;相比之下,針對Nav1.7/Nav1.8的兩種拮抗劑產生的效果要弱很多。
圖3 Nav1.7和Nav1.8的強效選擇性拮抗劑能夠抑制敏化DRG樣本的熱激發反應。在加藥處理前,樣本被MEA檢測到的熱反應通道占比為35%左右。兩種拮抗劑分別將這個數據降低到了20%和4%。
將上述三組實驗結果綜合起來分析,我們能夠證明Nav1.7和Nav1.8的藥理學特性在特外培養的成年小鼠DRG神經元中仍然存在。而且在NGF和IL-6介導的超興奮性及熱激誘發反應的增強上,這兩種離子通道都起到了作用。
共聚焦成像結果顯示,NGF和IL-6處理組相比對照組而言,Nav1.7/1.8陽性神經元的比例并沒有增加(圖A/B)。另外,qRT-PCR檢測(圖C)也顯示,上述兩組細胞在鈉離子通道亞型的表達上也無明顯差異。
之前通過使用臨床前動物模型,人們在體內水平展現了Nav1.7和Nav1.8在炎性疼痛以及熱痛敏反應中的作用。只需數秒鐘,有害溫度就開始發揮作用。與此發現相一致的是,在有害溫度下(42℃),這種疼痛感受器所具備的功能性溫度敏感機制被證明能夠在體外維持并重現。更重要的是,我們觀察到了這種熱介導的受激反應能夠被Nav1.7/1.8的拮抗劑所抑制,這與藥物在體內熱痛敏中的作用一致。
與早期的幾篇報道相反,我們發現NGF和IL-6對于Nav1.7/1.8的表達沒有影響。而且(在體外細胞模型MEA實驗中)發現敏化處理3小時后,自發電活動的急性調控就已經發生了。所以我們傾向于使用一種直接激活模型,即離子通道的異構體被直接活化并導致急性痛覺敏感效應,(來解釋這些表型現象。)
綜上所述,這篇文章的數據與之前發現的Nav1.7和Nav1.8異構體所具有的在痛覺細胞群體中優勢表達的特性相一致。而這種組織型特征有望能夠在體外培養的成年小鼠DRG神經元中長期維持。這表明我們所使用的培養方法能夠為Nav1.7和Nav1.8的長期檢測提供穩定的平臺。而炎癥遞質所導致的DRG神經元慢性電生理活動變化的一系列實驗,則突顯了(MEA)表型篩選的有效性。
END
聯系人: | 李經理 |
---|---|
電話: | 133 2512 4366 |
傳真: | 0531-88968869 |
Email: | leso17@163.com |
地址: | 山東省濟南市歷下區工業南路68號華潤置地廣場6號樓901室 |