神经元GLUT3相关线粒体代谢功能障碍与慢性偏头痛神经炎症的机制研究

《The Journal of Headache and Pain》：Neuronal GLUT3 alleviates hyperalgesia and neuroinflammation in chronic migraine mice

　　

摘要

背景

慢性偏头痛（CM）与全身代谢紊乱和神经炎症密切相关，但将能量代谢功能障碍与疼痛相关炎症联系起来的分子机制尚不明确。

方法

采用转录组学和代谢组学对偏头痛患者的血浆样本进行分析。通过给予硝酸甘油（NTG）诱导慢性偏头痛小鼠模型。使用von Frey单丝测试进行行为学评估。采用Western blot、免疫荧光、转录组学和靶向代谢组学技术探究分子机制。利用¹⁸F-FDG-PET/CT和2-NBDG染色评估葡萄糖摄取情况。神经元特异性GLUT3过表达、20 mg/kg 3-硝基丙酸（3-NPA，一种琥珀酸脱氢酶抑制剂，用于干扰TCA循环功能）以及200 mg/kg艾地苯醌用于评估线粒体代谢在NTG诱导的偏头痛样表型中的作用。

结果

偏头痛患者表现出能量代谢异常，包括氧化磷酸化通路相关基因失调和血浆中TCA循环相关代谢物水平降低。NTG诱导的小鼠表现出三叉神经尾核（TNC）葡萄糖摄取减少，且神经元特异性GLUT3下调，而非胶质细胞。神经元特异性GLUT3过表达可恢复TCA循环相关的代谢异常，提高机械缩足阈值，降低c-Fos和降钙素基因相关肽（CGRP）的表达，并伴随NF-κB通路的抑制。此外，3-NPA可逆转神经元特异性GLUT3过表达对NF-κB通路的抑制作用。预先给予临床上批准的线粒体保护剂艾地苯醌可减轻与CM相关的机械性痛觉过敏，并逆转NTG诱导小鼠TNC中c-Fos/CGRP的上调。

结论

这些发现表明，在NTG诱导的CM模型中，神经元GLUT3相关的线粒体代谢与疼痛相关的神经元激活和炎症信号传导有关，并突出了GLUT3及下游线粒体代谢通路作为CM研究的潜在靶点。