在表达TRPV1的感覺神经元中，GPR37在脊髓水平的激活能够消除小鼠模型中的痛覺系統敏化现象

雷根·M·哈蒙德（Regan M. Hammond）|王继功（Jigong Wang）|拉梅什·帕里亚尔（Ramesh Pariyar）|胡库（Ho Koo）|罗俊浩（Jun-Ho La）

美国德克萨斯大学加尔维斯顿医学分校神经生物学系

摘要

严重的损伤会引发脊髓痛觉系统的长期变化，从而增加疼痛的强度和持续时间。我们通过两种动物模型——辣椒素模型和痛觉敏化预处理模型，研究了在脊髓水平激活G蛋白偶联受体37（GPR37）是否能够消除这种痛觉系统的敏化现象并缓解长期的疼痛加剧。在不改变正常机械性和热性痛觉感受的情况下，单次鞘内注射两种GPR37激动剂TX14A和保护素D1（PD1）能够剂量依赖性地抑制辣椒素引起的痛觉增强，这种抑制作用既体现在急性期也体现在慢性期。在痛觉敏化预处理模型中，初次损伤后单次鞘内注射GPR37激动剂可剂量依赖性地防止后续炎症刺激引起的痛觉加剧，表明其具有去敏化效果。全局性GPR37敲除或TRPV1谱系感觉神经元中的条件性GPR37敲除会消除TX14A的长期抑制和去敏化作用，证实GPR37在这一特定细胞群体中起到了中介作用。离体Ca²⁺成像显示，在辣椒素模型中于成像前一周鞘内注射TX14A，可以分别恢复背角兴奋性神经元和抑制性神经元的长期增强反应及对传入信号的敏感性。条件性位置偏好测试表明，中枢注射的GPR37激动剂没有明显的滥用倾向。这些发现表明，针对TRPV1表达感觉神经元中的GPR37可能是通过消除痛觉系统的敏化来缓解持续性疼痛的有效治疗策略。

观点

本文提供了临床前证据，证明在脊髓水平激活GPR37可以恢复正常损伤引起的脊髓痛觉系统的长期变化，从而缓解长期的疼痛过敏反应，而不会影响正常的痛觉感受或导致滥用风险。这些发现支持将脊髓水平的GPR37（特别是TRPV1阳性感觉神经元细胞体和/或中枢末梢中的受体）作为新型止痛药物的有希望的目标。

引言

全球有20%的成年人患有慢性疼痛，每年新增10%的慢性疼痛病例¹。这一全球性负担凸显了需要新型治疗方法的迫切性，这些方法应能够真正解决疼痛问题而不仅仅是暂时抑制它。在这方面，触发能够逆转痛觉系统敏化长期变化的内源性机制可能是一种潜在的方法。本文基于现有文献提出，在脊髓水平激活G蛋白偶联受体37（GPR37）可能是实现这一目标的关键。

GPR37是一种与parkin相关的类内皮素受体，主要表达在中枢神经系统，尤其是在脊髓中²。尽管GPR37仍被归类为孤儿G蛋白偶联受体，但prosaposin和保护素D1（PD1）已被确认为其潜在的激动剂^{3, 4, 5, 6}。值得注意的是，prosaposin的衍生物TX14A已被发现可以缓解大鼠的创伤性、糖尿病性、化疗引起的以及HIV相关的神经病理性疼痛^{7, 8, 9}；系统注射和鞘内注射TX14A均有效，但前者达到最大效果所需时间较长⁷，这表明TX14A（或其代谢物）从外周到达中枢作用部位的过程存在延迟。PD1也被证明可以通过GPR37缓解多种形式的疼痛^{10, 11, 12, 13, 14}。虽然文献主要关注这些GPR37激动剂的急性镇痛效果，但单次注射TX14A可以防止甲醛引起的持续性机械性过敏反应⁷，而鞘内注射PD1可以消除实验性诱导的背角C纤维诱发电位的长期增强（LTP）¹¹，这些结果表明GPR37在脊髓水平的激活可能通过消除痛觉系统的敏化来缓解疼痛。

在本研究中，我们使用两种特征明确的痛觉系统敏化动物模型——辣椒素模型和痛觉敏化预处理模型来验证这一可能性。在啮齿动物中，足底注射辣椒素会引发背角兴奋性突触后神经元对高阈值传入信号的长期增强反应¹⁵，这种长期变化与辣椒素模型中的持续性机械性过敏反应特性一致^{16, 17, 18}。痛觉敏化预处理模型表现为初次急性损伤后痛觉系统的敏化，导致后续轻微炎症刺激时疼痛行为加剧（在强度和/或持续时间上）^{19, 20}。初次损伤引起的敏化过程还需要长期突触可塑性的相关分子^{19, 21}。利用这两种动物模型和两种潜在的GPR37激动剂TX14A和PD1，我们研究了在脊髓水平激活GPR37是否能够缓解由于痛觉系统敏化引起的长期疼痛加剧。

章节摘录

患者或公众参与声明

患者和公众未参与这项临床前动物研究的设计、实施、报告或传播计划。

动物

成年雄性和雌性C57BL/6NCrl小鼠（7-12周龄）购自Charles River（美国德克萨斯州休斯顿）。GPR37全局敲除（KO）小鼠（JAX# 005806, B6.129P2-Gpr37^tm1Dgen/J）、SST^Cre小鼠（JAX# 013044, STOCK Sst^{tm2.1(cre)Zjh}/J）、GAD2^Cre小鼠（JAX# 010802, STOCK Gad2^tm2(cre)Zjh/J）以及Ai95D小鼠（JAX #028865, B6J.Cg-Gt(ROSA)26Sor^{tm95.1(CAG-GCaMP6f)Hze}

鞘内注射TX14A和PD1对正常痛觉感受无显著影响

首先确定了鞘内注射GPR37激动剂是否会影响正常小鼠（C57BL6N）的痛觉反应。测试了三种剂量的TX14A（10、25和50 μg）和两种剂量的PD1（50和100 ng）。与对照组相比，所有测试剂量的TX14A（图1A-D）或PD1（图2A-D）对机械性（9.8-mN）和热刺激引起的痛觉反应均无显著影响，表明脊髓水平的GPR37激活不会改变正常

讨论

强烈的痛觉刺激会引发脊髓痛觉系统的长期变化，导致疼痛加剧和持续时间延长。与先前的研究结果一致^{22, 27, 28}，离体Ca²⁺成像显示，这些变化表现为不同类型神经元的长期可塑性：兴奋性神经元的反应性增强，而抑制性神经元的反应性减弱²²。本研究提供了临床前证据，证明

作者没有需要声明的利益冲突。

本研究得到了DOD CDMRP（项目编号W81XWH2110752，JL）和NIH HEAL计划（项目编号R61NS127286，JL）的支持。

支持本研究结果的数据可应要求提供。

CRediT作者贡献声明

雷根·哈蒙德（Regan Hammond）：研究、数据分析、原始稿撰写及可视化。 王继功（Jigong Wang）：研究、数据分析。 拉梅什·帕里亚尔（Ramesh Pariyar）：研究、数据分析。 胡库（Ho Koo）：资源协调。 罗俊浩（Jun-Ho La）：概念构思、撰写、审稿与编辑、项目监督及资金争取。