开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
背景介绍:
疼痛是临床常见的一种疾病,国际疼痛研究学会(IASP)将疼痛定义为“疼痛是一种与组织损伤或潜在组织损伤相关的感觉、情感、认知和社会维度的痛苦体验”。 疼痛的神经生理学分类主要有两种:伤害感受性疼痛和非伤害感受性疼痛。疼痛的发生与伤害性感受器受到各种伤害性刺激后,产生神经信号并经相应的传导系统传至中枢系统直接相关。此过程中,伤害性感受神经元细胞膜上电压门控钠离子通道的激活及其引发的动作电位是疼痛产生的关键因素之一。钠通道的种类、表达水平及不同的门控特性决定了细胞不同的电生理特性,并通过改变细胞膜上的电流密度而影响对疼痛的敏感程度[1]。
痛风痛:痛风痛是常见的一种炎症性疼痛。痛风主要是由尿酸钠(MSU)晶体沉积于关节或者周围组织所致,并常伴随剧烈疼痛,且与嘌呤代谢紊乱和(或)尿酸生成增多和(或)尿酸排泄减少所致的高尿酸血症有直接相关性。嘌呤代谢有关的酶活性的改变,转运尿酸相关蛋白基因的突变以及尿酸钠结晶诱导的炎症反应等均可导致了痛风的形成,并表现痛风的各种临床症状。其中“尿酸钠结晶诱导的急性痛风模型”,其目的是通过往小鼠踝关节腔注射MSU晶体模拟痛风痛,探讨钠电流变化与痛风痛之间关系。痛风痛小鼠的行为发生改变,踝关节局部出现红斑、肿胀伴功能障碍。炎症高峰期肢体严重红肿,关节部位皮肤温度增高,活动明显减少,行走表现为三足步态[2]。
研究意义:
背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)来源于神经嵴的脊神经节内的感觉神经母细胞发出轴突,呈束状,左右对称地从神经管的背部进入,此时的脊神经节即改称为背根神经节。DRG细胞是一类具有假单极结构特征的初级感觉神经元,外周感觉信息起始于它的外周末梢并从外周向中枢传导至脊髓背角,借中枢末梢释放的神经递质作用于突触后靶细胞,对感觉信息进行初步加工,完成初级感觉信息的传递功能作用[3]。DRG 神经元上表达多种离子通道,其中在DRG细胞膜上促使动作电位产生, 传导感觉信息的主要离子流—电压门控性钠通道,在神经损伤和炎症伴随的疼痛状态中发挥着特殊的作用,因此钠通道也成为炎症性疼痛治疗的重要靶点[4]。
电压门控钠通道( voltage-gated sodium channels,VGSCs) 是一种跨膜糖蛋白,由一个alpha;亚基和一个或多个beta;亚基组成[5]。alpha;亚基是主要的功能性单位,目前已发现9种亚型 ( NaV1. 1-NaV1. 9,260 kDa) 。其由4个高度相似的同源结构域围绕一个中心,形成离子通道的中央孔,每个结构域有6个alpha;螺旋跨膜片段( S1~S6) ,其中 S4的氨基酸序列高度保守,被认为是电压门控钠离子通道的电压感受器。beta;亚基有 4 种亚型( beta;1-beta;4,33-36 kDa) ,对alpha;亚基在膜上的定位及稳定性起辅助作用,并参与调节alpha;亚基的电压敏感性和失活过程。不同动物的电压门控钠离子通道存在广泛的同源性,但也存在很大的差异。根据被河豚毒素( tetrodoxin,TTX) 阻断的敏感性将钠离子通道分为 TTX 敏感型 ( tetrodoxin-sensitive,TTX-S) 和 TTX 不敏感型 ( tetrodoxin-resistance,TTX-R) 。TTX-R 型钠离子通道包括 NaV1. 5、NaV1. 8和NaV1. 9,其余均为TTX-S型钠离子通道[6]。生理学及药理学研究已经证明,特异性表达在外周神经系统中的钠离子通道 NaV1. 7、NaV1. 8和 NaV1. 9,以及只在哺乳动物胚胎时期或神经元损伤 后 表 达 量 上 调 的 NaV1. 3 与 疼 痛 密 切 相关[7],在不同疼痛症状的病理生理学中起着很重要的作用。
拟解决的问题:
本实验拟通过诱导急性痛风模型,分离小鼠背根神经节(DRG)细胞,采用膜片钳技术记录小鼠DRG细胞钠通道电流,观察钠通道在痛风疼痛中的作用,从而探讨痛风疼痛的作用机制。
研究手段:
