摘要痛风性关节炎是一种由代谢系统障碍所引起的疾病。病因多为人体尿素合成过多或排泄较少,其特征是尿酸单钠(monosodiumurate,MSU)盐结晶在关节及周围其他组织中沉积导致炎性细胞大量聚集,出现明显的炎症反应。主要好发于小关节部位,临床表现为肿胀、发红、发热、疼痛以及功能障碍,严重影响人们的生活质量。因此对痛风性关节炎引起疼痛的分子机制进行深入研究具有很重要的临床意义。<br> 目前对于痛风性关节炎的相关机制研究较为深入,其激活过程主要分为两个步骤,其中NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-likereceptorthermalproteindomainassociatedprotein3,NLRP3)炎症小体的激活被认为是痛风发作的主要致病因素。第一个过程首先是尿酸晶体与脂多糖共同作用于细胞膜上的Toll样受体后引起细胞内级联反应,使NF-κB发生磷酸化,随后NF-κBp65转移到细胞核中调控相关炎症因子前体的转录表达。第二个过程是尿酸晶体作为危险信号被细胞识别并吞入细胞质中,触发NLRP3炎症小体的激活。NLRP3炎症小体由三个结构域组成,富含亮氨酸的重复序列在感受到外源性的危险信号刺激后,NLRP3发生构象上的改变引发可结合结构域暴露,募集下游结构蛋白ASC和pro-caspase-1组装成NLRP3炎性小体从而发挥作用。通过NLRP3、ASC、caspase-1三个蛋白之间的相互作用,激活caspase-1诱导其自身剪切并活化。活化后的caspase-1通过切割炎症因子前体释放成熟的炎症因子而引发炎症反应。<br> 成纤维细胞生长因子同源性因子13(Fibroblastgrowthfactor13,FGF13)是成纤维细胞生长因子同源因子家族(Fibroblastgrowthfactorhomologousfactors,FHFs)中的一员。FGF13的氨基末端缺乏分泌信号序列,只能在细胞内发挥作用。研究发现FGF13在神经系统、心血管系统以及肿瘤中都发挥着重要的作用。FGF13可参与调节钠通道的功能,是一种微管稳定蛋白,并且FGF13在外周神经系统中对调节热痛和炎性痛也有很重要的作用。但FGF13是否对痛风性关节炎所致疼痛有作用尚不清楚。在之前的研究中发现在心肌肥大模型中内源性的FGF13含量明显增加,并伴有明显的核定位增加。在机制上,FGF13通过其核定位序列直接与p65相互作用。而痛风性关节炎发生过程中NF-κB信号通路也参与到其机制调节过程。由此,本文将研究FGF13是否通过NF-κB信号通路而影响痛风性关节炎所致疼痛并对其机制进行研究。<br> 第一部分FGF13对痛风性关节炎疼痛的影响<br> 目的:应用野生型(wildtype,WT)型小鼠和条件性敲除(knockout,KO)DRG神经元中FGF13的小鼠构建痛风性关节炎小鼠模型,观察小鼠疼痛行为的变化以及FGF13表达的变化,探究FGF13对痛风性关节炎小鼠疼痛行为的影响。<br> 方法:<br> 1.小鼠右侧后肢踝关节腔内注射MSU晶体混悬液25μl,构建痛风性关节炎模型,观察并记录给药后2h、4h、6h、8h、12h、24h、48h、72h时小鼠患侧踝关节直径的肿胀增长情况。<br> 2.应用VonFrey纤维丝和热痛仪,测定WT组和KO组小鼠在给药前和给药后2h、4h、6h、8h、12h、24h、48h、72h的机械刺激缩足阈值和热刺激缩足阈值。<br> 3.利用HE染色法观察小鼠痛风性关节炎发作时踝关节的组织形态学变化。<br> 4.利用免疫荧光染色、免疫蛋白印迹(westernblot)和实时定量聚合酶链式反应(real-timequantitativechainreaction,qPCR)方法观察小鼠急性痛风性关节炎发作时DRG组织中FGF13表达变化。<br> 结果:1.小鼠踝关节腔注射后关节囊对侧鼓起,且注射两小时后出现明显的关节肿胀和机械痛觉过敏现象,表明痛风性关节炎小鼠模型成功构建,可用于后续的实验研究;2.小鼠右侧踝关节腔注射MSU晶体混悬液后,WT-MSU组与KO-MSU组小鼠的踝关节肿胀程度与溶剂对照组相比均明显增加(Plt;0.001),在注射6h后肿胀达到峰值,随时间延长逐渐恢复,但两组相比并无显著差异;3.小鼠行为学评价:注射PBS溶液后,WT组与KO组小鼠的机械刺激缩足阈值无统计学差异,但热刺激缩足阈值KO组显著高于WT小鼠(Plt;0.001);注射MSU晶体混悬液后,WT组与KO组小鼠均出现机械痛觉过敏和热痛觉过敏,且KO组的痛阈均明显高于WT组小鼠(Plt;0.001);4.HE染色结果评价:注射对照PBS溶液后切片染色发现WT-CON组和KO-CON组小鼠关节腔结构清晰,形态完整,未见炎性组织浸润,WT-MSU组小鼠关节腔出现明显的炎性组织浸润,而KO-MSU组小鼠踝关节处的炎性组织明显减少;5.构建痛风性关节炎小鼠模型后DRG组织中FGF13的表达评价:通过免疫荧光染色、免疫蛋白印迹和qPCR方法检测WT对照组与模型组小鼠DRG组织中FGF13mRNA和蛋白质的表达水平变化,发现WT-MSU组小鼠DRG组织中FGF13的mRNA和蛋白质表达显著增加(Plt;0.01)。<br> 结论:<br> 1.我们成功构建了痛风性关节炎小鼠模型,并通过观察其形态、行为学测试以及HE染色证明该模型小鼠可用于后续的实验研究。<br> 2.通过qPCR、免疫蛋白印迹及免疫荧光染色方法发现FGF13的表达水平在痛风性关节炎发作后显著增加。提示FGF13在痛风性关节炎的发生过程中起到了作用。小鼠疼痛行为学测试发现构建痛风性关节炎模型后小鼠出现明显的痛觉过敏现象,而使用DRG条件性敲除FGF13小鼠构建模型,显著缓解急性痛风性关节炎所致疼痛。提示FGF13下调可缓解痛风性关节炎所致疼痛。<br> 第二部分FGF13对痛风性关节炎疼痛的作用机制研究<br> 目的:研究DRG痛觉神经元敲除FGF13对痛风性关节炎相关炎症指标以及对NF-κB信号通路的影响。探究FGF13参与痛风性关节炎所致疼痛的可能机制。<br> 方法:<br> 1.利用qPCR方法观察WT与KO组小鼠在急性痛风性关节炎发作时DRG组织中NLRP3、Caspase-1、IL-1β的表达变化。<br> 2.利用免疫荧光染色以及qPCR方法检测WT与KO组小鼠急性痛风性关节炎发作时DRG组织中NF-κB的表达变化。<br> 结果:1.通过qPCR技术检测发现在小鼠急性痛风性关节炎发作时,WT-MSU组与其溶剂对照组相比DRG组织中的NLRP3、Caspase-1、IL-1β的mRNA表达水平显著升高(Plt;0.001)。但KO-MSU组小鼠DRG组织中的NLRP3、Caspase-1、IL-1β的mRNA表达水平与WT-MSU组相比显著降低(Plt;0.05);2.通过免疫荧光染色以及qPCR方法检测发现在小鼠急性痛风性关节炎发作时,WT-MSU组DRG组织中的NF-κB蛋白荧光强度显著提高以及mRNA表达增加(Plt;0.05),而KO-MSU组小鼠DRG组织中的NF-κB的蛋白荧光强度以及mRNA表达均显著降低(Plt;0.01)。<br> 结论:<br> 1.敲除FGF13后使痛风性关节炎相关炎症指标NLRP3、Caspase-1、IL-1β的表达显著降低,提示FGF13参与痛风性关节炎发作的调节过程。<br> 2.敲除FGF13后使痛风性关节炎模型中NF-κB的表达显著降低,提示FGF13可能通过NF-κB信号通路调节痛风性关节炎所致疼痛。
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