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为探究 S100A4 对神经病理性疼痛(NP)中 A1 星形胶质细胞激活的影响及机制,研究人员以大鼠为模型开展研究。结果发现抑制 S100A4 可减轻 NP 相关行为,其机制与 TLR4/NF-κB 通路有关。该研究为 NP 治疗提供新思路。
在神经领域的研究中,神经病理性疼痛(Neuropathic Pain,NP)一直是个棘手的难题。它是由于躯体感觉系统受损或患病引起的,就像身体里的 “小恶魔”,不仅诊断困难,治疗也颇具挑战,因为有效的治疗药物有限,还常伴有明显的副作用。目前,探索 NP 的病因和分子机制成为了科研人员们的关键目标。
在这个探索过程中,S100A4 蛋白引起了人们的注意。它是一种能感知细胞内钙波动的小蛋白,在神经系统中,它存在于多种细胞里,参与神经炎症和免疫反应。不过,它对星形胶质细胞表型和 NP 的影响,以及背后的内在机制,却还像迷雾一样不为人知。
为了揭开这些谜团,江苏大学附属武进医院等机构的研究人员开展了一项深入的研究。他们想搞清楚 S100A4 对 NP 中 A1 星形胶质细胞激活有什么作用,以及这一过程是否和 TLR4/NF-κB 通路有关。
研究人员主要采用了动物实验、细胞培养、分子生物学实验等技术方法。在动物实验方面,对大鼠进行脊髓神经结扎(Spinal Nerve Ligation,SNL)手术建立 NP 模型;细胞培养上,获取大鼠皮层星形胶质细胞进行培养;分子生物学实验中,运用免疫荧光、Western blot、Real-time PCR 等技术检测相关蛋白和基因的表达变化。
研究结果如下:
- SNL 诱导 S100A4 表达上调:研究发现,SNL 手术后,大鼠脊髓中 S100A4 表达明显上调,主要集中在同侧脊髓背角(Spinal Dorsal Horn,SDH)的神经元中。通过 Western blot、免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)和 Real-time PCR 等方法都证实了这一点。
- S100A4 阻断减轻 NP:使用 S100A4 的转录抑制剂尼氯酰胺(niclosamide)处理大鼠,发现它能减轻 SNL 诱导的机械性超敏反应,缓解 NP。同时,外源性 S100A4 会使正常大鼠产生疼痛相关的超敏反应。
- SNL 诱导星形胶质细胞激活和 A1 星形胶质细胞反应性增加:SNL 手术会导致星形胶质细胞激活,A1 星形胶质细胞(一种具有神经毒性的星形胶质细胞亚型)的反应性增强。这表现在相关蛋白和基因的表达变化上,如 GFAP(Glial Fibrillary Acidic Protein,胶质纤维酸性蛋白,星形胶质细胞激活的标志物)和 C3(补体成分 3,A1 星形胶质细胞激活的主要标志物)的表达增加。
- 外源性 S100A4 在 A1 星形胶质细胞激活中起关键作用:在体外实验中,用外源性 S100A4 处理原代培养的星形胶质细胞,发现它能以浓度依赖的方式增加 GFAP 和 C3 的表达,促进 A1 星形胶质细胞的激活。
- 阻断 S100A4 抑制 A1 星形胶质细胞激活:在体内实验中,用尼氯酰胺阻断 S100A4 后,发现 A1 星形胶质细胞的激活受到抑制,相关炎症因子的释放减少,机械性异常疼痛也减轻了。
- 外源性 S100A4 介导的 A1 星形胶质细胞激活受 TLR4/NF-κB 信号通路调节:研究表明,S100A4 激活星形胶质细胞的过程与 TLR4(Toll-like Receptor 4,Toll 样受体 4)和 NF-κB(Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells,核因子 κB)信号通路有关。抑制这两个通路,能减少 S100A4 诱导的 A1 星形胶质细胞激活。
- 抑制 TLR4/NF-κB 信号通路预防和缓解 NP:在大鼠实验中,抑制 TLR4/NF-κB 信号通路可以预防和缓解 SNL 后的 NP,并且该通路还参与了外源性 S100A4 诱导的正常大鼠的痛觉过敏过程。
研究结论和讨论部分指出,抑制 S100A4 可以通过 TLR4/NF-κB 通路抑制 A1 星形胶质细胞的激活,减轻神经炎症,从而缓解 NP。这一发现揭示了 S100A4 在神经病理性疼痛中的重要作用,为 NP 的治疗提供了新的潜在靶点和治疗策略。同时,研究还提出 S100A4 抑制可能对紫杉醇诱导的周围神经病变(Paclitaxel-induced Peripheral Neuropathy,PIPN)也有治疗潜力。不过,该研究也存在一些局限性,比如主要选用雄性大鼠进行实验,对 S100A4 在神经元中的定位还不够明确,以及 S100A4 与小胶质细胞的关系还需进一步研究等。但总体而言,这项研究成果为神经病理性疼痛的治疗带来了新的希望,为后续研究指明了方向,具有重要的理论和临床意义,其研究成果发表在《The Journal of Headache and Pain》上。