文摘
组蛋白脱乙酰酶抑制剂(HDACIs),干扰组蛋白乙酰化作用的表观遗传过程,表现出持续性痛的镇痛效果在动物模型。HDAC家族包括18基因;然而,不同的不同的类HDACIs对缓解疼痛的影响尚不清楚。本研究的目的是确定这些HDACIs衰减热痛觉过敏的功效持久炎性疼痛。持续的炎症引起的疼痛注射完全弗氏佐剂(CFA)进入左后老鼠的爪子。HDACIs目标类我(entinostat (ms - 275))和类活动花絮(丁酸钠、丙戊酸(VPA)和4-phenylbutyric酸(4-PBA)),或类II (suberoylanilide hydoxamic酸(萨哈)trichostatin (TSA),和dacinostat (LAQ824))是腹腔内接种3或4天每天一次。我们发现,萨哈一天一次的注射3天明显减毒CFA-induced从第四天热痛觉过敏,持续了7天。与萨哈相比,抑制痛觉过敏的4-PBA第二天达到高峰,而ms - 275发生在天5和6。疲劳是一个严重的副作用与ms - 275。这些研究结果将有利于优化的选择具体HDACIs疼痛医学和神经精神病学等医学领域。
1。介绍
慢性疼痛,许多疾病的病理表现1- - - - - -3),是全世界的主要原因丧失寿命年(4,5]。尽管大量的药物疗法已经被批准,许多慢性疼痛患者仍不足治疗。值得注意的是,大多数慢性疼痛的类型,比如腰痛和头痛,没有可识别的医学解释,让他们更难以治疗(1- - - - - -3]。最近的动物模型和临床研究表明,表观遗传调控中发挥着重要作用的开发或维护持久的疼痛,从而揭示小说的发展方向为持续性痛治疗目标表观遗传调节系统(6,7]。重要的是,一些表观遗传代理没有镇痛耐受后重复管理(8]。
组蛋白乙酰化作用,由组蛋白乙酰转移酶的活性(帽子)和组蛋白去乙酰酶抑制剂(hdac),参与疼痛的起始。到目前为止,18 HDAC基因已经被鉴定,分为四个系统派生类(9,10]。类我HDAC由HDAC 1、2、3和8个亚型,无所不在地表达和主要核本地化。二类HDAC分为两个子组,即类活动花絮(HDAC 4、5、7、9)和IIb类(HDAC 6和10);这些酶是胞质,可以穿梭于细胞质和细胞核取决于磷酸化状态。第三类hdac sirtuins蛋白组成,位于细胞核,细胞质和线粒体。四级HDAC只包含一个成员,本地化的原子核(HDAC 11日9]。不同类型的hdac可能不同的分布在不同的疾病包括慢性疼痛。然而,目前尚不清楚hdac亚型特异性慢性疼痛的发作或维护。因此,不同类型的hdac抑制剂的使用可能是有用的对于理解角色的不同类型的hdac慢性疼痛。
动物和人类的研究强烈暗示,组蛋白脱乙酰酶抑制剂(HDACIs)可以修改疼痛的反应和止痛特性通过乙酰化作用的药理调制(11- - - - - -23]。此外,应对当前缓解疼痛的化合物包括阿片类药物(24- - - - - -26),非甾体类抗炎药(27,28),三环类抗抑郁药(29日,30.),丙戊酸钠(VPA) (31日)已经证明与几个表观遗传机制(32]。许多HDACIs已经发展为研究目的,这已经被批准用于治疗恶性肿瘤(33和炎性疾病34,35]。这些化合物的性质在镇痛是有前途的,数据的安全性和有效性是有限的。HDACIs有镇痛作用在各种疼痛模型不同路线的政府11,13,15,36];然而,不同的镇痛疗效和副作用HDACIs是未知的。
值得注意的是,目前大多数HDACIs可以产生副作用包括疲劳、腹泻、恶心、血小板减少,骨髓毒性(37- - - - - -39]。在这里,我们专注于几个HDACIs从不同的化学类来确定对炎症模型大鼠痛觉过敏的影响。
2。材料和方法
2.1。动物和疼痛模型
所有动物程序协议后进行生物医学研究伦理委员会批准,中国科技大学。Wistar鼠(男性,7 - 10周大,体重200 - 300克)被用于研究。老鼠们被安置在标准条件下(12 h: 12 h日夜周期,灯光在上午8点到晚上8点, )。老鼠被随机分为组之前所有行为研究计算机生成的随机数。总共5 - 6动物被分配给每个实验组。老鼠被排除在外,如果他们太弱完成行为测试或死于实验。40的intraplantar注入µL CFA进入左后爪进行诱导持续炎症性疼痛(40]。注射后爪显示红斑和水肿,这是一个指示性的炎症(40]。
2.2。药物和管理
Suberoylanilide hydoxamic酸(萨哈,40毫克/公斤1% DMSO溶液;开曼群岛化学、美国密歇根安娜堡)[41,42),trichostatin (TSA, 1毫克/公斤,1% DMSO溶液;开曼化学,安阿伯市,美国MI) [43),dacinostat (LAQ824 10毫克/公斤1% DMSO溶液;开曼化学,安阿伯市,美国MI) [44),entinostat (ms - 275、40毫克/公斤1% DMSO溶液;Selleck化学品,休斯顿,德克萨斯州,美国)45),丁酸钠(160毫克/公斤盐;Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州,美国)46),4-phenylbutyric酸(4-PBA 500毫克/公斤1% DMSO溶液;Sigma-Aldrich) [47,48],VPA(200毫克/公斤盐;开曼化学,安阿伯市,美国MI) [49]CFA注入后腹腔内1小时服用,每天一次3天,和控制老鼠收到生理盐水或1% DMSO作为车辆注入。动物收到HDACIs或车辆(1% DMSO)通过腹腔内注射每日3天。一个实验者被执行的任务和注入后续测试。
2.3。行为分析
哈格里夫斯在测试之前,动物适应装置(IITC生命科学公司,林地,CA,美国)(50至少2天)和实验者。基线的爪子撤军延迟(PWL)有毒热刺激测试1天前HDAC注入。经过30分钟的适应在温控玻璃平台在一个透明的塑料外壳,足底表面的辐射光线指向左边的后爪。20年代截止申请,防止组织损伤。三个测量了每个动物每个测试会话90年代隔开。PWL值基线测试前一天CFA注入。创建炎性病变后,PWL测试30岁,40岁,50分钟,和1,2,3,4 h后注入HDACIs或车辆至少3天。一个额外的一天HDACI注入和测试进行了一些化合物没有显著衰减HDACI之间的热痛觉过敏和车辆在第一次3天。然后,每天一次PWL测试完成,直到抑制痛觉过敏废除(图1)。PWL平均值的几个时间点每天在第一次3或4天后CFA注入被用来评估每日热灵敏度阈值的变化。
2.4。统计分析
提出了所有数据的平均值±标准平均误差(SEM)。双向方差分析(方差分析)其次是Bonferroni期末测验之间的行为数据用于统计分析两组在同一时间点。单向方差分析与事后图基的测试应用之间的数据统计分析HDACIs萨哈和其他测试。被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
Suberoylanilide hydoxamic酸(萨哈),在淋巴瘤已批准临床使用,被认为是目标类,第二和第四hdac [6,51,52),可以减少痛觉过敏的动物模型后的炎性疼痛鞘内注射药物管理局(11,13,15]。我们首先测试了萨哈完全弗氏佐剂(CFA)全身持久炎性痛大鼠。炎性病变后创建了1天,爪子撤军延迟(PWL)测试30 40和50分钟,和1,2,3,4 h后注入萨哈的前3天,每天一次在接下来的9天(图1)。如图2(一个),经过3天的萨哈政府、热痛觉过敏明显减轻从第四天,持续了7天。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
接下来,我们测试了其他组的特定于不同类别的HDACIs抑制剂。Trichostatin (TSA)和dacinostat (LAQ824)目标类,二世和IV HDACIs;丁酸钠、4-phenylbutyric酸(4-PBA), VPA抑制类我和花絮HDACIs;和entinostat (ms - 275)抑制类我HDACIs (6,11,53- - - - - -56]。抑制痛觉过敏到4-PBA已经迅速从第二天开始管理和消失的那天治疗后停止,所以重复执行注入4-PBA 4天(图2 (b))。相比之下,VPA和ms - 275从第四天减毒痛觉过敏,持续了4和3天,分别为(数字2 (c)和2 (d))。衰减的痛觉过敏LAQ824持续了2天之后从第三天HDACI注入(图2 (e))。丁酸钠和TSA降低CFA-induced热痛觉过敏在4和5 HDACI注射后,分别为(数字2 (f)和2 (g))。丁酸钠和ms - 275都注入了4天,因为没有明显的衰减过程中观察到的热痛觉过敏是第一个3天(数字2 (d)和2 (f))。
如图2最长,萨哈导致抑制HDACIs之间的热痛觉过敏测试。我们质疑这是减少戒断反应的最强的HDACI CFA注射后2到6天。与萨哈相比,4-PBA更明显抑制痛觉过敏在第二天(图3(一个));然而,这种效果逐渐下降6天(图3 (e))。的注意,而萨哈,ms - 275在减少痛觉过敏的程度仍明显天5和6(数字3 (d)和3 (e))。其他代理包括TSA LAQ824,丁酸钠,VPA没有一个明显的优势萨哈在抑制痛觉过敏CFA注入(图3)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
4所示。讨论
在这项研究中,我们为特征的影响,不同类型的HDACIs镇痛在大鼠炎性疼痛模型。其中,4-PBA的镇痛效应有一个快速行动的开始,时间短,而萨哈最长的效应抑制痛觉过敏,持续了7天。严重的疲劳是最常见的副作用- 275[女士57,58]。
爪子水肿和痛觉过敏确实炎症的迹象。然而,他们并不总是齐头并进。已经表明,炎症可以扭转痛觉过敏没有改善水肿[59]。当然,机械过敏症也受到一些HDACI用于这项研究。我们测试了热疼痛在当前的研究中,因为大多数HDACI研究疼痛的敏感是由这种方式在先前的研究11,60,61年]。因为本研究的目的是测试不同HDACIs疼痛的影响,我们需要我们的结果与先前的研究相比,这可能是一个很好的控制。不同HDACI政府路线导致高度的变化结果在动物模型中,并没有比较能进一步分析不同疼痛类型(11- - - - - -13,15,60,62年]。考虑的可能性,比较和翻译对人类的数据,本研究药物管理局的路线是腹腔内管理。此外,所有测试化合物保留能够穿过血脑屏障(BBB) (63年,64年]。在这项研究中,我们发现,萨哈CFA-induced热痛觉过敏产生长期的衰减,而短期内减少由TSA诱导,LAQ824,丁酸钠,4-PBA, VPA, ms - 275。虽然表1列出测试药物的敏感性HDAC类的亚型(63年,65年),我们的研究结果提供了模型大鼠不同药效HDACI持续的炎症性疼痛。这些结果可能会提供一个参考的潜在作用具体HDAC亚型在慢性疼痛的发病机制或维护一个预测模型。此外,由于有巨大的差异在不同类型的慢性疼痛的机制,还需要进一步研究不同HDACIs的镇痛概要文件是否在持续的炎症性疼痛是一样的。
值得注意的是,萨哈为期3天的治疗后才会生效,这可能反映了SAHA-sensitive HDAC修改外围或中枢敏化发展的持续的炎症。Zhang et al。13)报道,萨哈反复(4天每天一次)注入中缝核马格纳斯松了一口气CFA-induced热痛觉过敏通过增强从天注射后4到8的表达谷氨酸脱羧酶65。然而,白等。11)报道,鞘内注射的萨哈相应增强脊髓中组蛋白乙酰化作用。这些研究表明,可能存在替代机制萨哈调节缓解疼痛。HDACIs不仅调节组蛋白乙酰化作用,而且在修改其他基因的乙酰化参与痛觉(15,18,36,66年- - - - - -68年]。一个代表性的例子演示的重要性metabotropic谷氨酸受体2 (mGluR2)关联p65 / RelA[乙酰化作用的15]。慢性(但不是急性)治疗萨哈减少炎性疼痛,这与upregulation mGlu2脊髓和背根神经节。萨哈还能抑制炎症过程通过减少toll样受体介导的激活核factor-κB p65 [10,69年]。因此,萨哈针对两组蛋白和非组蛋白的乙酰化事件可能是一个有前途的药物用于治疗炎症性疼痛。
除了演戏,hdac VPA可能通过不同的机制:增强gaba ergic信号(70年,71年),增加血清素激活的抑制和减少NMDA-receptor-mediated谷氨酸兴奋(72年,压敏电阻器的抑制钠离子通道(73年]。这种多价的行为可能提高衰减的VPA CFA-induced热痛觉过敏和减少副作用。皮下注射的ms - 275减少了疼痛的反应在炎症性疼痛动物模型,这对我们的研究是一致的。相比之下,Bal et al。11女士- 275)表示,鞘内注射未能减弱热痛觉过敏。这种差异主要是由于政府的路线。鞘内注射的优点是它允许大多数药物绕过BBB,导致HDAC抑制脊髓和大脑。相比之下,系统性管理的明显优势是它允许所有组织沿着疼痛的途径从外围到大脑。先发制人的三叉神经炎症前注入ms - 275压缩不仅减少了晶须的持续时间和严重程度垫机械过敏症还阻止发展的持续性痛通过修改基因overexpressing参与周围神经再生(74年]。因此,中枢神经系统以外的系统可能的目标- 275[女士75年]。尽管ms - 275的能力减弱热痛觉过敏可能优于萨哈在天5和6 CFA注射后,它不能被忽略,ms - 275导致严重的副作用,这主要是由于其毒性高剂量(57]。小说和高特异性更强HDACIs某些HDAC通知特定组织或细胞可能有更好的治疗结果和更少的副作用。
5。结论
总之,我们的数据提供了一种止痛剂的不同HDACIs大鼠炎性疼痛模型,尽管他们的机制仍然未知。这些结果为研究人员提供重要的证据选择不同HDACIs作为一种工具在未来工作。
数据可用性
生成的数据集和分析来支持本研究的发现可以从相应的作者以合理的要求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
智张和Wenjuan道设计的研究。于毛泽东和荆州收集数据。Xuesheng刘和Erwei顾达成所需的分析。Wenjuan道和荆州评论结果。阐述了初稿于毛泽东和修订,荆州和Wenjuan道。所有作者阅读和批准最终的手稿。
确认
这项研究得到了国家自然科学基金(31600851)。