Hydrogen-rich Saline Alleviated the Hyperpathia and Microglia Activation via Autophagy Mediated Inflammasome Inactivation in Neuropathic Pain Rats

富氫鹽水通過自噬介導(dǎo)的炎癥小體失活緩解神經(jīng)病理性疼痛大鼠的痛覺過敏和小膠質(zhì)細(xì)胞激活

來源：Neuroscience, Volume 421, 2019, Pages 17-30

《神經(jīng)科學(xué)》第421卷，2019年，第17-30頁

 

摘要：

這篇論文的摘要闡述了神經(jīng)病理性疼痛是脊髓神經(jīng)損傷后的并發(fā)癥，炎癥小體被識別為觸發(fā)神經(jīng)病理性疼痛中的炎癥關(guān)鍵因子。自噬參與神經(jīng)病理性疼痛過程，并能調(diào)節(jié)炎癥小體激活。先前研究表明氫對神經(jīng)病理性疼痛有保護(hù)作用。因此，本研究聚焦于自噬和炎癥小體的機(jī)制，探討氫如何通過此機(jī)制緩解神經(jīng)病理性疼痛誘導(dǎo)的痛覺過敏。結(jié)果顯示，神經(jīng)病理性疼痛刺激脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中炎癥小體NLRP3和自噬通路的激活。抑制NLRP3可減輕痛覺過敏，自噬缺失則會加劇炎癥小體活性和疼痛。氫能促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白表達(dá)，抑制炎癥小體NLRP3通路激活，從而緩解痛覺過敏。氫治療通過自噬介導(dǎo)的NLRP3失活發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。

 

研究目的：

本研究旨在探討氫鹽水治療對神經(jīng)病理性疼痛的緩解作用，并闡明其分子機(jī)制，特別是通過調(diào)節(jié)自噬和炎癥小體NLRP3通路來影響小膠質(zhì)細(xì)胞激活和疼痛行為。目的是驗(yàn)證氫是否通過促進(jìn)自噬來抑制炎癥小體激活，從而為神經(jīng)病理性疼痛提供新的治療靶點(diǎn)。

 

研究思路：

研究思路首先利用大鼠脊髓神經(jīng)結(jié)扎模型模擬神經(jīng)病理性疼痛，通過行為學(xué)測試評估疼痛程度。然后，使用氫鹽水進(jìn)行治療，并結(jié)合藥理學(xué)工具（如MCC950抑制NLRP3、Rapamycin誘導(dǎo)自噬、3-MA抑制自噬）進(jìn)行干預(yù)。通過Western blot、免疫熒光和電鏡等技術(shù)，檢測脊髓組織中自噬相關(guān)蛋白（如LC3、Beclin1、P62）和炎癥小體通路蛋白（如NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18）的表達(dá)及定位。同時，使用丹麥Unisense電極確保氫鹽水的濃度準(zhǔn)確性。研究通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氫、自噬和炎癥小體之間的因果關(guān)系，并分析其在疼痛調(diào)控中的作用。

 

測量的數(shù)據(jù)及研究意義：

1. 行為學(xué)數(shù)據(jù)：測量大鼠的機(jī)械性 withdrawal threshold 和熱 withdrawal latency，用于評估機(jī)械性異常性疼痛和熱痛覺過敏程度。這些數(shù)據(jù)來自圖2G和2H、圖4D和4E、圖6F和6G。研究意義在于直接量化疼痛行為的變化，顯示氫治療和自噬/炎癥小體調(diào)節(jié)對疼痛的緩解效果，為療效提供行為學(xué)證據(jù)。

 

 

 

2. 蛋白表達(dá)數(shù)據(jù)：通過Western blot檢測自噬標(biāo)志物（LC3、Beclin1、P62）和炎癥小體組分（NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18）的表達(dá)水平。這些數(shù)據(jù)來自圖2A和2B、圖3、圖5、圖6A至6E。研究意義在于揭示分子機(jī)制，表明神經(jīng)病理性疼痛激活自噬和炎癥小體通路，而氫能通過上調(diào)自噬抑制炎癥小體，為機(jī)制解釋提供生化依據(jù)。

 

 

3. 細(xì)胞水平數(shù)據(jù)：通過免疫熒光雙標(biāo)檢測小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記IBA1與NLRP3或LC3的共定位，以及自噬體觀察 via 電鏡。這些數(shù)據(jù)來自圖2C、2E、2F、圖4A、4C、圖7、圖4B。研究意義在于可視化細(xì)胞事件，證實(shí)炎癥小體主要在小膠質(zhì)細(xì)胞中激活，自噬參與調(diào)控，且氫能改變這些細(xì)胞反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)制的可信度。

 

 

結(jié)論：

1. 神經(jīng)病理性疼痛通過激活脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中的炎癥小體NLRP3通路和自噬過程，導(dǎo)致痛覺過敏，抑制NLRP3或促進(jìn)自噬均可緩解疼痛。

2. 氫鹽水治療能通過促進(jìn)自噬（如增加LC3-II/LC3-I比率和Beclin1表達(dá)）來抑制炎癥小體激活（如降低NLRP3和ASC表達(dá)），從而減輕機(jī)械性異常性疼痛和熱痛覺過敏。

3. 自噬是氫發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的上游機(jī)制，因?yàn)樽允烧T導(dǎo)劑能增強(qiáng)氫的效果，而自噬抑制劑則逆轉(zhuǎn)其作用，這表明氫-自噬-炎癥小體軸是神經(jīng)病理性疼痛治療的關(guān)鍵通路。

 

使用丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義：

使用丹麥Unisense電極測量氫鹽水中的氫濃度（確保濃度超過0.6 mmol/L）具有重要的研究意義。首先，它保證了實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)性，因?yàn)闅錆舛鹊臏?zhǔn)確性直接影響治療效果的可靠性，避免因劑量不一致引入的混淆變量。其次，這種高精度測量為氫的生物學(xué)效應(yīng)提供了定量基礎(chǔ)，證實(shí)氫能在體內(nèi)達(dá)到有效濃度，從而支持其保護(hù)作用的可信度。在實(shí)際應(yīng)用中，Unisense電極的使用增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，為氫治療在神經(jīng)病理性疼痛中的轉(zhuǎn)化研究奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)，未來可用于優(yōu)化給藥方案和臨床前研究。