Nogo-A新功能域通过与NgR1结合促进炎症痛和抑制神经突生长

摘要

Nogo-A蛋白作为细胞骨架的关键调控蛋白,可以通过影响细胞骨架的动态平衡而参与调控多种细胞功能。Nogo-A蛋白在成年动物背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)的神经元中具有很高的表达水平,提示DRG组织中的Nogo-A蛋白很可能参与痛觉信息的传导和调控过程。本研究采用足底注射完全弗氏佐剂(complete Freund’s adjuvant,CFA)的炎症痛大鼠模型,对DRG组织中的Nogo-A蛋白及其新的功能区Nogo-A aa 846-861参与炎症痛的发生过程及其具体分子机制进行探讨。结果:(1)通过生物信息学分析,发现了Nogo-A蛋白两个新的潜在功能域Nogo-A aa 846-861和Nogo-A aa 415-430。行为学结果证明,只有功能域Nogo-A aa 846-861参与炎症痛。因此,Nogo-A aa 846-861作为Nogo-A蛋白的新功能域促进了CFA诱发的炎症热痛敏。(2)Western Blot、活细胞钙成像和行为学实验证实,蛛网膜下腔注射Nogo-A aa 846-861的拮抗肽(846-861 PE)阻断Nogo-A aa 846-861/NgR1信号通路,明显减弱炎症痛大鼠DRG组织中TRPV1蛋白的表达和功能,并且可明显缓解CFA诱发的炎症热痛敏。(3)GST pull-down和FRET实验进一步证实Nogo-A aa 846-861可以和NgR1直接结合,并且新功能域Nogo-A aa 846-861通过其下游的LIMK/cofilin/actin信号通路促进了微丝的聚合作用,进而促进炎症热痛觉敏化过程。(4)通过DRG组织和皮层神经元原代培养实验证实,Nogo-A aa 846-861活性肽可以显著抑制DRG组织和皮层神经元轴突的生长,并且该抑制作用可以被Nogo-A aa 846-861特异性抗体阻断。综上所述,DRG组织中的Nogo-A蛋白及其新的功能域Nogo-A aa 846-861参与CFA诱发的炎症热痛觉敏化的调控,可通过与其受体NgR1结合激活下游的LIMK/cofilin/actin信号通路,并上调TRPV1蛋白的表达和功能来实现;其拮抗肽846-861 PE和Nogo-A aa 846-861特异性抗体,可通过阻断Nogo-A aa 846-861/NgR1信号通路发挥镇痛作用,为镇痛药物的开发提供了新的靶点;Nogo-A aa 846-861作为Nogo-A蛋白的新功能域,还具有抑制神经元轴突生长的作用;而Nogo-A aa 846-861特异性抗体可以阻断这一抑制作用,为神经损伤后的修复和再生提供了新的研究思路。