Mechanism of Vincristine-Induced Peripheral Neuropathy in Mice.

Abstract

화학 요법으로 유발 된 말초신경병증 (Chemotherapy induced peripheral neuropathy, CIPN)은 항암제 vincristine을 투여받는 암 환자에게 흔히 나타나는 부작용이다. 이 연구에서 전압의존성나트륨채널 1.8 (NaV1.8)과 일시적수용체전위양이온채널서브패밀리V1 (The transient receptor potential cation channel subfamily V member 1, TRPV1)에 초점을 두었다. Vincristine 처리 된 CIPN 표현형 생쥐(C57BL/6) 의 후근신경절(Dorsal root ganglion, DRG)에서 NaV1.8과 TRPV1 단백질의 변화를 관찰하였다. 특히, vincristine 으로 CIPN 이 유도된 생쥐에서 활동 전위 (Action potential; AP)의 활동성이 크게 증가하였는데,이 증가는 NaV1.8의 활동성 증가가 TRPV1 의 증가 보다 더 큰 영향을 주는 것으로 알려져있다. CIPN이 유도된 마우스에서의 면역형광실혐(immunohistochemistry, IHC) 결과, NaV1.8은 작은 DRG 세포, 즉, peripherin (작은 신경 표식)을 발현하는 세포에서 의미 있게 증가되었음을 보여 주었다. Vincristine이 DRG 세포에서 어떻게 NaV1.8의 발현양을 증가시키는지 기전을 확인하기 위해, 혈청 ELISA를 시행하였다. 그 결과, 혈청 인터루킨-23 (interleukin-23, IL23)은 생리식염수만 처리한 그룹보다 1.51 배 더 높았다. 그리고, DRG에서 인터루킨23-수용체 (interleukin23-receptor, IL23r)는 qPCR과 마이크로어레이에서 유전자의 발현양이 유의하게 증가하는 것으로 확인되었다. IL23r의 하위경로 인 JAK2-STAT3 경로가 활성화 되는지 하는지 확인하였다. 그 결과, NaV1.8의 유전자 발현 수준은 S3I-201 (STAT3 특이적 차단제) 처리 그룹에서 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 또한, A803467 (20 mg/kg, NaV1.8 특이적 차단제)을 복강 투여 결과, 열민감도측정 (Hargreaves) 및 통증측정 (Von-Frey) 행동실험에서 vincristine 으로 유도된 신경병증이 약화되는 것을 알 수 있었다.이 결과는 vincristine 은 혈중 IL23 을 증가시키고, DRG 세포의 IL23r 을 경유하여 그 하위 기전인 JAK2-STAT3 를 활성화 시켜 DRG 의 NaV1.8 의 유전자 발현을 증가시켜 vincristine에 의한 말초 신경 병증의 생성에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.; Chemotherapy induced peripheral neuropathy (CIPN) is a common adverse effect experienced by cancer patients receiving anticancer drug vincristine. The voltage-gated sodium channel 1.8 (NaV1.8) and transient receptor potential cation channel subfamily V member 1 (TRPV1) plays an important role in neuropathic pain model and in vincristine treated CIPN mouse phenotypes where both gene expression levels are increased in dorsal root ganglia (DRG) of vincristine-treated mice. Therefore, potential functional change in NaV1.8 and TRPV1 protein in DRG cells from mouse with vincristine-associated CIPN can be expected. Increases in NaV1.8 had a greater effect on action potentials (AP) than in TRPV1, which is why, in this study, I focused more on NaV1.8. Double immunofluorescence in CIPN mouse showed that NaV1.8 was upregulated in small DRG cells, especially those also expressing peripherin. Increased gene expression of NaV1.8 is the result of a vincristine-induced immune response. Serum interleukin-23 (IL23) was measured to be 1.51 times higher in the ELISA than in the sham group. Also, interleukin23-receptor (IL23r) in DRG was confirmed to be significantly changed in qPCR and microarray. I also confirmed that JAK2-STAT3, a pathway of IL23r, changed significantly as well. In addition, the expression level of NaV1.8 was found to be significantly decreased in the S3I- 201(STAT3-specific blocker)-treated group. Furthermore, the intraperitoneal administration with A803467 (20 mg/kg) attenuated vincristine-induced neuropathy as manifested in both Hargreaves and Von-Frey tests. The results suggest that NaV1.8 and TRPV1 channels located in DRG cells play important roles for the production of vincristine-induced peripheral neuropathy.