脊髓背角C纤维诱发电位的LTP是病理性疼痛的神经基础之一。目前对其诱导和维持的细胞内机制知之甚少。最新研究表明,MAPK信号途径参与了海马LTP的诱导和维持。我们的预实验提示,MAPK家族中的ERKI/II参与了脊髓背角LTP的诱导和维持。本项目结合电生理、分子生物学和突触形态学方法探讨MAPK家族在脊髓背角LTP的诱导和维持中的作用及其机制,这对阐明病理性疼痛的中枢机制具有重要意义。拟研究的内容主要包括①确定MAPK家族的3个成员(ERKI/II、P38 MAPK或JNK)是否参与脊髓背角LTP的诱导和维持。②LTP的诱导是否引起脊髓背角MAPK家族成员的表达和磷酸化水平的改变。③抑制MAPK家族成员是否影响AMPA受体和NMDA受体的功能。④抑制MAPK家族是否影响细胞膜上AMPA受体磷酸化水平。⑤抑制MAPK家族能否抑制或防止脊髓背角II板层新的树突棘的形成和笑型突触的发生。
本项目在成年大鼠研究了MAPK家族的三个成员(ERK、JNK和P38)在脊髓背角C纤维诱发电位LTP中的作用。发现,LTP后15 min同侧脊髓背角ERK的磷酸化水平开始升高,60 min后恢复;而ERK的下游分子CREB的磷酸化水平在LTP后30 min开始升高,持续至少3h;磷酸化的ERK和CREB仅见于脊髓背角神经元;预先使用PD 98059可防止LTP的产生和ERK、CREB的磷酸化;LTP后15 min给药可反转LTP,但30 min后给药则对LTP无任何影响。与ERK相反,在正常动物抑制JNK或 p38不影响强直刺激引起的脊髓LTP。在神经损伤动物,脊髓局部使用TNF-α引起C纤维诱发电位LTP。有趣的是,抑制JNK或 p38可完全阻断TNF-α引起的LTP。因此,TNF-α、JNK 和p38可做为治疗神经病理性疼痛的靶点。此外,我们还发现神经损伤后NMDA受体参与了Aβ纤维引起的突触传递,抑制Src可抑制NMDA受体电流,这可能是触诱发痛的机制之一;可乐定可完全阻断脊髓LTP,且显著抑制晚期LTP;可乐定的抑制作用主要是通过激活M胆碱受体-NO-cGMP通路实现的。