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细胞骨架结构改变可降低对疼痛的敏感程度

多年来,人们对痛觉的产生,特别是痛觉过敏(hyperalgesia)产生的机理尚不明确。最近,北京大学基础医学院神经科学研究所的王韵教授及其团队,公布了他们此研究问题上的最新研究成果:改变大鼠细胞骨架的微丝结构,能够减少其对疼痛的敏感程度。研究论文于6月24号发表在《科学·信号》(Science Signaling)上。

某些特定的神经细胞可以感受到疼痛。与其他细胞一样,神经细胞内也有由蛋白质组成的细胞骨架。而肌动蛋白是细胞骨架微丝中的一种主要成分。因此科学家们推测,肌动蛋白的改变可能影响到生物体对疼痛的感受。研究者对一个能够调节肌动蛋白纤维动态状态的蛋白激酶LIMK进行了研究。实验中,研究者向大鼠左后足足底注射弗氏完全佐剂(编者注:弗氏完全佐剂,由石蜡油、去垢剂羊毛脂和灭活的分枝杆菌组成,能够非常有效的诱导产生高滴度的抗体,刺激局部免疫反应)。之后0.5小时到一周的时间内,从注射点同侧的腰椎取样。蛋白定量检测和体外酶活检测结果显示,在注射了完全弗氏佐剂并产生炎性痛过敏的个体中,LIMK的含量并没有明显增加,但其活性增加了3倍。实验还发现,随着背根神经元中LIMK活性的增加,其底物丝切蛋白(编者注:cofilin,可使微丝解聚)被大量磷酸化,失去了切割肌动蛋白纤维的能力,进而影响到肌动蛋白骨架的动态过程。

在现有研究的基础上,研究者推测,LIMK-丝切蛋白-肌动蛋白微丝这个通路可能会影响到TRPV1通道的功能(编者注:TVP1通道存在于中枢神经系统及末梢神经系统上,并且涉及痛觉的传递和调制,以及整合各种同疼痛信息)。研究者发现,LIMK活力的上升会提高TRPV1通道对辣椒素的敏感性。因此研究者推测,LIMK是通过调节下游TRPV1通道的功能,来提高大鼠对不适感的敏感度的。另外,通过钙离子成像技术,研究者还发现,在注射了弗氏完全佐剂的背根神经节细胞中,细胞内钙离子浓度会显著增加。

基于上述研究结果,研究作者认为:在初级感觉神经元中,依赖LIMK的肌动蛋白纤维会因为LIMK活性增加、纤维切割蛋白以及丝切蛋白被磷酸化而失活,造成细胞骨架组装与解聚的动态过程向组装方向偏移,进而导致了TRPV1通道被磷酸化,最终使细胞内离子发生浓度变化。这一主线通路参与了炎症痛觉过敏产生的关键过程。(编辑:球藻怪)

参考文献:

  1.  Y. Li, F. Hu, H.-J. Chen, Y.-J. Du, Z.-Y. Xie, Y. Zhang, J. Wang, Y. Wang, LIMK-Dependent Actin Polymerization in Primary Sensory Neurons Promotes the Development of Inflammatory Heat Hyperalgesia in Rats.Sci. Signal. 7, ra61 (2014).

文章题图:shutterstock友情提供

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发布于2014-07-01, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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昀皓

果壳网科技作者

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