IGF-1对gp120和双脱氧胞苷诱发神经病变的治疗作用及其机制研究

发布时间：2018-04-03 17:51

  本文选题：人类免疫缺陷病毒　切入点：gp120　出处：《山东大学》2015年博士论文

【摘要】：HIV-相关神经病变(HIV-associated neuropathy)是人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染最常见的并发症,可影响到50%的HIV感染患者或艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome, AIDS)病人。HIV感染本身可引起周围神经病变,在进行抗逆转录治疗(antiretroviral therapy,ART)或高效抗逆转录治疗(highly active antiretroviral therapy, HAART)时也可引起周围神经病变。ART使HIV感染患者的寿命逐渐延长,然而,在HAART时代,HIV-相关神经病变的发病率反而有所上升。HIV-相关神经病理性疼痛的严重性和难治性,致使HIV-相关神经病理性疼痛患者长期处于极度虚弱的状态和痛苦之中,严重影响HIV感染患者的生活质量,而且HIV-相关神经病变还是引起HIV感染患者死亡的重要原因。虽然已经针对HIV-相关神经病变开展了相关的研究,但其神经病理发生机制仍未被阐明,以至于影响我们制定有效的治疗策略。这促使我们发展新的有效治疗措施以缓解这种仍影响HIV感染患者生活质量的神经病理性疼痛或神经生物学症状。本课题利用具有HIV包膜蛋白gp120和／或双脱氧胞苷(2',3'-dideoxycytidine, zalcitabine, ddC)毒性的培养的背根神经节(dorsal root ganglion, DRG)神经元以及gp120和ddC诱发的神经病理性疼痛大鼠动物模型,研究gp120和／或ddC的神经毒性作用,并探讨了胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1, IGF-1)对具有gp120和／或ddC毒性的DRG神经元的保护作用及其机制。第一部分IGF-1对具有gp120毒性的DRG神经元的保护作用HIV-gpl20是产生神经毒性并引起神经生物学症状的主要蛋白,但gp120诱发周围神经病变的神经毒性作用机制目前尚未被完全阐明。目前尚缺乏治疗这种神经生物学症状的有效处理措施。本课题利用体外培养的DRG神经元,研究了酪氨酸激酶受体(tyrosine kinase receptor, Trk) A、TrkB和TrkC不同受体亚型在具有gp120神经毒性的DRG神经元的表达,并研究了IGF-1对具有gp120神经毒性的不同受体亚型的DRG神经元的保护作用及其机制。结果显示,gp120可浓度依赖性地抑制TrkA、TrkB和TrkC的表达,IGF-1可逆转gp120诱发的TrkA和TrkB的表达下调,而对TrkC表达的影响作用不明显,应用磷脂酰肌醇(-3)激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)抑制剂LY294002可阻断IGF-1的作用。这些结果表明,gp120可对特异的表达TrkA、TrkB和TrkC的DRG神经元产生毒性作用,而IGF-1可缓解gp120诱发的TrkA和TrkB亚群的DRG神经元的毒性,而不能缓解gp120诱发的TrkC亚群的DRG神经元的毒性。IGF-1的这一作用机制可能仅对传导痛觉信息的DRG神经元亚群产生针对性的保护作用。第二部分IGF-1对具有双脱氧胞苷毒性的DRG神经元的保护作用核苷相似物逆转录酶抑制剂(nucleoside reverse transcriptase inhibitor, NRTI)类抗HIV药物的应用,在HIV感染治疗上是一个革命性的变化。NRTI可长期有效抑制HIV的复制,但其缺点是具有明显的毒性作用而影响其持续应用。NRTI可诱发神经病理性疼痛,并可加重因HIV感染引起的神经病理性疼痛,致使ART中断,以至于影响抑制HIV复制的治疗策略。ART所致的神经毒性是目前HIV感染患者存在的一个重要问题。ddC是NRTI类抗HIV药物中毒性最大的一种,因此,探讨ddC对表达不同Trk受体亚型的DRG神经元的毒性作用对于制定缓解ddC毒性的治疗策略具有重要的意义。IGF-1可对DRG神经元产生显著的保护作用。然而,ddC对表达TrkA、TrkB和TrkC不同亚群的DRG神经元的毒性作用以及IGF-1对缓解ddC毒性的作用及其机制目前尚不清楚。本课题利用体外培养的DRG神经元,研究了ddC对表达TrkA、TrkB和TrkC不同亚群的DRG神经元的毒性以及IGF-1的神经保护作用及其机制。结果显示,ddC可浓度依赖性地抑制TrkA、TrkB和TrkC的表达,IGF-1可逆转ddC诱发的TrkA和TrkB的表达下调,而对TrkC表达的影响作用不明显,PI3K抑制剂LY294002可阻断IGF-1的这一效应。这些结果表明,ddC可对特异的表达TrkA、TrkB和TrkC的DRG神经元产生毒性作用,而IGF-1可缓解ddC诱发的TrkA和TrkB亚群的DRG神经元的毒性,而不能缓解ddC诱发的TrkC亚群的DRG神经元的毒性。通过针对TrkA、TrkB和TrkC特定亚群的DRG神经元的研究,揭示了ddC的神经毒性作用与TrkA、TrkB和TrkC的相互作用关系,为发展以IGF-1作为神经保护因子的新的治疗策略提供了实验依据。第三部分IGF-1对具有gp120和双脱氧胞苷毒性的DRG神经元亚型的保护作用HIV感染引起的神经生物学症状是由于发生了HIV-相关神经病变。现行的ART虽然可有效抑制HIV的复制,但其巨大的毒副作用可引起一系列包括HIV-相关神经病变在内的并发症。HIV感染和ART诱发的神经病变不仅在临床上难以区分,而且在晚期阶段几乎所有的镇痛药物都难以缓解HIV-相关神经病理性疼痛。对这种并发症的治疗或采用少引起并发症的治疗方案对HIV感染患者都是有益的。因此,探讨HIV-相关神经病变的病理发生机制对于制定缓解HIV-相关神经病理性疼痛的治疗方案是至关重要的。本课题利用体外培养的DRG神经元,研究了gp120和／或ddC对大、小不同亚群的DRG神经元的毒性作用程度,以及IGF-1缓解大、小不同亚群的DRG神经元毒性的作用程度。结果显示,gp120和ddC可对DRG神经元产生毒性作用,但对大、小不同亚群的DRG神经元的毒性作用程度是不同的,gp120对大直径DRG神经元(25 μm)的毒性作用更为严重,而ddC对小直径DRG神经元(≤25μm)的毒性作用更加严重；IGF-1对具有gpl20和／或ddC神经毒性的小直径DRG神经元具有保护作用,而对大直径DRG神经元的保护作用不明显。本课题的研究结果为HIV感染本身和ART所诱发的神经病变的发病机制提供了新的观点,为进一步发展新的治疗策略提供了新的实验依据。第四部分IGF-1对gp120和双脱氧胞苷诱发神经病变的治疗作用现在已经明确HIV-相关神经病变并不主要是由ART所导致的,HIV感染本身也是诱发HIV-相关神经病变的一个重要原因。HIV-相关神经病变的发病率一直居高不下,HIV-相关神经病理性疼痛非常难以处理,可根据HIV感染本身是否诱发神经病变的情况制定相应的ART策略,随着ART策略的改变还不能缓解HIV-相关神经病理性疼痛时,对这一特殊的神经病理性疼痛的治疗已显得束手无策,各种镇痛药物均难以产生疗效。因此,探讨HIV包膜蛋白gpl20和NRTI类抗HIV药物ddC的毒性作用特性对于解释HIV-相关神经病变的病理发生机制具有重要的指导意义。本课题建立联合应用gp120和ddC诱发的神经病理性疼痛大鼠动物模型,研究了通过干预P物质(substance P, SP)及其神经激肽1(neurokinin 1, NK1)受体信号以及IGF-1信号对大鼠神经病理性疼痛行为学的影响。结果显示,联合应用gp120和ddC可诱发大鼠的触觉异常性疼痛,鞘内注射NK1受体抑制剂L-733060或神经营养因子IGF-1可缓解这种触觉异常性疼痛。联合应用gp120和ddC不仅可以上调SP和编码SP的前速激肽原(preprotachykinin, PPT) mRNA,而且还可以诱发DRG神经元的凋亡。鞘内注射NK1受体抑制剂L-733060可部分地逆转gp120和ddC诱发的SP和PPT mRNA的上调,但对DRG神经元凋亡的影响不明显。鞘内注射IGF-1不仅可以部分地逆转gp120和ddC诱发的SP和PPT mRNA的上调,而且还可以改善DRG神经元的凋亡。这些研究结果表明,通过阻断SP及其NK1受体信号对痛觉传导信号系统的影响可能会提出将来对于HIV-相关神经病理性疼痛的新的治疗措施；激活IGF-1信号系统可能对HIV-相关神经病变的治疗是有益的。虽然我们这些仅仅停留在细胞培养和动物实验层面的实验研究结果不一定能够直接缓解人类HIV-相关神经病变的症状或疼痛,但为了能够真正能够彻底解决治疗人类HIV-相关神经病变的问题,利用神经细胞培养技术和动物实验研究HIV-相关神经病变的发病机制和治疗策略必将会长期地进行下去。从多种不同的感觉模态探讨HIV-相关神经病理性疼痛的发病机制和治疗策略是今后的一个发展方向。
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【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R745;R512.91

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