Ảnh hưởng của điều kiện Oxy thấp và đường cao lên kênh Na trên màng tế bào thần kinh hạch rễ lưng

: Kênh Na là protein xuyên màng thuộc loại lớn, giữ vai trò quan trọng trong sự phát sinh và dẫn truyền xung động thần kinh và có liên quan đến cảm giác đau. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy điều kiện nồng độ oxy thấp và đường cao trong môi trường nuôi cấy đã làm tăng tính hưng phấn của nơron hạch rễ lưng thông qua sự tăng biên độ và giảm thời gian của điện thế hoạt động. Đồng thời, độ dẫn của kênh Na TTX-S tăng lên trong điều kiện thí nghiệm làm cho kênh Na mở và đóng nhanh hơn khi có kích thích. Tuy nhiên, mức độ biểu hiện của các gen quy định các kênh không thay đổi. Những dữ liệu này gợi ý rằng kênh Na TTX-S bị ảnh hưởng dưới điều kiện oxy thấp và đường cao, và điều này có thể liên quan đến các biến chứng về thần kinh ở bệnh nhân đái tháo đường và các bệnh có liên quan đến sự giảm oxy và nồng độ đường trong máu.

NH H NG C A ĐI U KI N OXY TH P VÀ Đ NG CAO LÊN KÊNH Na

TRÊN MÀNG T  BÀO TH N KINH H CH R  L NG Ế Ầ Ạ Ễ Ư

Tôn Th  Bích Hoài, Hoàng Văn M i, Phan Xuân Thi uị ạ ệ *

Trường đ i h c Vinh, ạ ọ (*)phanthieu2003@yahoo.com TÓM T T: Ắ Kênh Na là protein xuyên màng thu c lo i l n, gi  vai trò quan tr ng trong s  phát sinh vàộ ạ ớ ữ ọ ự  

d n truy n xung đ ng th n kinh và có liên quan đ n c m giác đau. Nghiên c u c a chúng tôi cho th yẫ ề ộ ầ ế ả ứ ủ ấ  

đi u ki n n ng đ  oxy th p và đề ệ ồ ộ ấ ường cao trong môi trường nuôi c y đã làm tăng tính h ng ph n c aấ ư ấ ủ  

n ron h ch r  l ng thông qua s  tăng biên đ  và gi m th i gian c a đi n th  ho t đ ng. Đ ng th i,ơ ạ ễ ư ự ộ ả ờ ủ ệ ế ạ ộ ồ ờ  

đ  d n c a kênh Na TTX­S tăng lên trong đi u ki n thí nghi m làm cho kênh Na m  và đóng nhanhộ ẫ ủ ề ệ ệ ở  

h n khi có kích thích. Tuy nhiên, m c đ  bi u hi n c a các gen quy đ nh các kênh không thay đ i.ơ ứ ộ ể ệ ủ ị ổ  

Nh ng d  li u này g i ý r ng kênh Na TTX­S b   nh hữ ữ ệ ợ ằ ị ả ưởng dưới đi u ki n oxy th p và đề ệ ấ ường cao, 

và đi u này có th  liên quan đ n các bi n ch ng v  th n kinh   b nh nhân đái tháo đề ể ế ế ứ ề ầ ở ệ ường và các 

b nh có liên quan đ n s  gi m oxy và n ng đ  đệ ế ự ả ồ ộ ường trong máu

M  Đ U Ở Ầ

Gi m oxy và tăng đả ường huy t đế ược xem 

là nh ng y u t  nguy c  d n đ u   b nh nhânữ ế ố ơ ẫ ầ ở ệ  

đái   tháo   đường,   nh   hả ưởng   đ n   nhi u   quáế ề  

trình trao đ i ch t và gây nên nh ng thay đ iổ ấ ữ ổ  

nghiêm tr ng khác ọ [10]. Đau th n kinh là m tầ ộ  

trong   nh ng   bi n   ch ng   v   h   th n   kinhữ ế ứ ề ệ ầ  

ngo i vi do đái tháo đạ ường có liên quan đ nế  

các t  bào th n kinh c m giác ch a trong h chế ầ ả ứ ạ  

r  l ng (dorsal root ganglia­DRG). Tuy nhiên,ễ ư  

s  gi m oxy và tăng đự ả ường huy t đã tác đ ngế ộ  

nh  th  nào đ n t  bào th n kinh đ  gây nênư ế ế ế ầ ể  

c m giác đau, y u t  nào tác đ ng đ u tiên vàả ế ố ộ ầ  

chúng tác đ ng theo con độ ường nào thì v nẫ  

ch a đư ược nghiên c u đ y đ  ứ ầ ủ

Nghiên c u trứ ước đây c a chúng tôi đã choủ  

th y   s   gi m   oxy   nh   hấ ự ả ả ưởng   đ n   kênhế  

TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1) 

m nh h n so v i s  tăng đạ ơ ớ ự ường huy t  ế [12]. 

Kênh Na là protein xuyên màng thu c lo i l n,ộ ạ ớ  

gi  vai trò quan tr ng trong phát sinh và d nữ ọ ẫ  

truy n các xung đ ng th n kinh liên quan đ nề ộ ầ ế  

c m giác đau ả [3]. D a vào m c đ  nh y c mự ứ ộ ạ ả  

v i tetrodoxin (TTX), kênh Na đ c chia làm haiớ ượ  

lo i,   đó   là   TTX­S   (TTX­sensitive)   và   TTX­Rạ  

(TTX­   resistant)   Nghiên   c u   tr c   đây   c aứ ướ ủ  

chúng tôi cho th y s  gi m oxy và tăng đ ngấ ự ả ườ  

huy t  nh h ng đ n kênh Na TTX­R thông quaế ả ưở ế  

PKC và PKA (protein kinase C và A) [1]. Trong 

nghiên c u này, chúng tôi tìm hi u  nh h ngứ ể ả ưở  

c a hai y u t  này đ n kênh Na TTX­S trênủ ế ố ế   màng n ron h ch r  l ng trong đi u ki n inơ ạ ễ ư ề ệ   vitro

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C UỨ

Nuôi c y n ron h ch r  l ngấ ơ ạ ễ ư

Chu t đ c dòng Wistar cân n ng t  150­ộ ự ặ ừ

200 gam đã được s  d ng trong nghiên c uử ụ ứ   này, k  thu t chăm sóc và s  d ng chu t thíỹ ậ ử ụ ộ   nghi m tuân th  theo quy đ nh c a trệ ủ ị ủ ường đ iạ  

h c Bucharest. Sau khi gây mê b ng khí COọ ằ 2, 

c t s ng c a chu t độ ố ủ ộ ược tách ra, h ch r  l ngạ ễ ư  

ch a t  bào th n kinh c m giác vùng th t l ngứ ế ầ ả ắ ư  

1  đ n  5  đế ược  l y  ra  và  cho  vào  dung  d chấ ị   Incmix ch a NaCl 155; KHứ 2  PO4  1,5; HEPES  5,6; NaHEPES 4,8, đường glucose 5 (đ n vơ ị  mM) và gentamicin 50 μg/ml. Đ  tách các tể ế  bào th n kinh, các h ch r  l ng đầ ạ ễ ư ượ ủ ớ  c   v i enzyme   colagenase   (1   mg/ml)   và   dispase   (1  mg/ml) trong 1 h và sau đó dùng pipet Pasteur 

đ  tán nh  Dung dich ch a t  bào th n kinhể ỏ ̣ ứ ế ầ  

được cho vào đĩa petri đã b c poly­D­lysineọ   (0,1 mg/ml) trong 1 h và đượ ủc   trong h n h pỗ ợ   môi   trường:   DMEM   (Dulbecco’s   modified  Eagle medium) và F10 (t  l  1:1), 10% huy tỉ ệ ế   thanh ng a và 50 μg/ml gentamicin. Đ  t o raự ể ạ  

đi u   ki n   oxy   th p   và   đề ệ ấ ường   glucose   cao,  chúng tôi s  d ng t  nuôi cây tê bao v i n ngử ụ ủ ́ ́ ̀ ớ ồ  

đ  oxy là 4% và tăng n ng đ  glucose trongộ ồ ộ  

môi trường nuôi c y lên đ n 25 mM trong 18­ấ ế

24 h, so v i đi u ki n bình thớ ề ệ ường là 7% oxy 

và 7,4 mM glucose [10]

Ghi đi n th  ho t đ ng và dòng ion quaệ ế ạ ộ  

kênh Na TTX­S

Đi n th  ho t đ ng và dòng ion qua kênhệ ế ạ ộ  

Na được ghi l i b ng thi t  b  khuy ch  đ iạ ằ ế ị ế ạ  

WPC­100 và phương pháp k p mi ng (patch­ẹ ế

clamp). N ron h ch r  l ng sau khi nuôi c yơ ạ ễ ư ấ  

được đ a vào dung d ch ngo i bào có pH 7,4ư ị ạ  

ch a (đ n v  mM): NaCl 140, KCl 4, CaClứ ơ ị 2 2, 

MgCl2 1, HEPES 10, NaOH 4,54 (đ  ghi đi nể ệ  

th  ho t đ ng) ho c NaCl 35, MgClế ạ ộ ặ 2 5, CaCl2 

0,1, Choline Cl 65, TEA 30, HEPES 10 (ghi 

dòng   ion   qua   kênh   Na)   Đ   phá   v   màngể ỡ  

n ron, chúng tôi đã s  d ng pipet nh  có ch aơ ử ụ ỏ ứ  

vi đi n c c và dung d ch n i bào có pH 7,2ệ ự ị ộ  

ch a (đ n v  mM): NaCl 10, KCl 120, CaClứ ơ ị 2 1, 

MgCl2  3.45, EGTA/NaOH 10, HEPES 10 (ghi 

đi n th  ho t đ ng) ho c CsCl 80, MgClệ ế ạ ộ ặ 2  2, 

CaCl2  1,   TEA   30,   EGTA/NaOH   3/6,   HEPES 

10, Mg2ATP 2, Li2GTP 1 (ghi dòng ion qua 

kênh Na). Ngoài ra, đ  ghi để ược dòng kênh Na, 

TEA (tetraethylammonium) n ng đ  30 mM đãồ ộ  

được thêm vào môi trường n i bào l n ngo iộ ẫ ạ  

bào đ  b t ho t kênh K trong khi v n b o toànể ấ ạ ẫ ả  

được ho t đ ng ch c năng c a kênh Na ạ ộ ứ ủ [8]

Đi n th  ho t đ ng và dòng ion qua kênhệ ế ạ ộ  

Na TTX­S đã được ghi l i theo phạ ương pháp 

c a ủ Flake et al. (2004) và Lopez­Santiago et al. 

(2006) [6, 8], s  li u đố ệ ược phân tích trên ph nầ  

m m   pClamp   8.1,   Origin   6.0   (Microcalề  

Software   Inc.,   USA)   và   GraphPad   Prism 

version 5.01

Xác đ nh m c đ  bi u hi n gen ị ứ ộ ể ệ

M c đ  bi u hi n gen c a các kênh Naứ ộ ể ệ ủ  

TTX­S kích ho t b ng đi n th  đã đạ ằ ệ ế ược xác 

đ nh b ng phị ằ ương pháp Real­time Polymerase 

Chain Reaction (RT­PCR). ARN t ng s  đổ ố ượ  c

tách   chi t   b ng   GenElute   Mammaliam   Totalế ằ  

RNA MiniPrep Kit (RTN70, Sigma) d a trênự  

hướng d n c a nhà s n xu t. Xác đ nh n ngẫ ủ ả ấ ị ồ  

đ   ARN   t ng   s   b ng   phộ ổ ố ằ ương   pháp   quang 

ph  S  sao mã ngổ ự ượ ạc t o ra cDNA được th cự  

hi n   b ng   enzyme   MultiScribe™   Reverseệ ằ  

Transcriptase v i môi ngâu nhiên (dùng High­ớ ̀ ̃ Capacity cDNA Archieve Kit). Sau đó, lượ  ng ARNm c a các gen quy đ nh các protein kênhủ ị  

Na TTX­S   chu t đở ộ ược xac đinh dùng t  h ṕ ̣ ổ ợ  

m i   và   m u   dò   (Rn00578439_ml,ồ ẫ   Rn00565438_m1,   Rn00570506_m1   và  Rn00591020_m1 tương  ng v i kênh Nav 1.1,ứ ớ   Nav 1.3, Nav 1.6 và Nav 1.7) và gen tham kh oả   GAPDH   (4352338E)   Ph n   ng   đả ứ ược   th cự  

hi n trên h  th ng ABI Prism 7300 Sequenceệ ệ ố   Detection   System   (Applied   Biosystems)   dùng  TaqMan   probe  M c   đứ ộ  bi u   hi nể ệ   gen  cuả  kênh  Nav  1.1,   Nav 1.3,   Nav  1.6  và  Nav  1.7 

được tiêu chu n hóa v i m c đ  bi u hi nẩ ớ ứ ộ ể ệ  

c a   gen   tham   kh o   (GAPDH)   và   bi u  di nủ ả ể ễ   trong quan hệ  v iớ   m uẫ   đôi ch nǵ ư    s  d nǵ ử ụ  

phương pháp so sánh chu k  ngỳ ưỡ  ng Phân tích th ng kêố

Các k t qu  thí nghi m đế ả ệ ược trình bày là  giá tr  trung bình và sai s  tiêu chu n (mean ±ị ố ẩ   SE). T­test được dùng đ  so sánh giá tr  trungể ị   bình c a hai nhóm v i p < 0,05 đủ ớ ược xem là có 

ý  nghĩa   Các  phân   tích  được  th c  hi n   trênự ệ  

ph n mầ ềm GraphPad Prism version 5.01

K T QU  NGHIÊN C UẾ Ả Ứ

Đ c đi m đi n th  ho t đ ng c a n ronặ ể ệ ế ạ ộ ủ ơ   trong đi u ki n thí nghi mề ệ ệ  

0 5 10 15 20 25 30

­90

­50

­10 30 70

Điều kiện bình thường Điều kiện oxy thấp và đường cao

Th i gian (ms)ờ

Hình 1. Hình d ng và s  thay đ i c a đi n thạ ự ổ ủ ệ ế 

ho t đ ng. Hình d ng c a đi n th  ho t đ ngạ ộ ạ ủ ệ ế ạ ộ   ghi   được   trong   đi u   ki n   k p   dòng,   khôngề ệ ẹ  

đi u ch nh đi n th  sau khi phá v  màng tề ỉ ệ ế ỡ ế  bào. Bi n đ  c a đi n th  ho t đ ng trongệ ộ ủ ệ ế ạ ộ  

đi u ki n oxy th p và đề ệ ấ ường cao c a t  bàoủ ế  

th n kinh h ch r  l ng cao h n và đi n thầ ạ ễ ư ơ ệ ế 

ho t đ ng x y ra nhanh h n so v i trong đi uạ ộ ả ơ ớ ề  

ki n bình thệ ường

Trong   nghiên   c u   này,   chúng   tôi   ch nứ ọ  

nh ng n ron có đữ ơ ường kính trung bình b ngằ  

30,42 ± 1,37 μm (n =  9 đ i v i đi n th  ho tố ớ ệ ế ạ  

đ ng và n = 18 đ i v i ghi dòng kênh Na) ộ ố ớ trong 

đi u ki n bình thề ệ ường và 29,32 ± 1,10 μm (n = 

11 đ i v i đi n th  ho t đ ng và n = 23 đ iố ớ ệ ế ạ ộ ố  

v i dòng kênh Na) ớ trong đi u ki n oxy thâp vàề ệ ́  

đường cao vì nh ng n ron có kích thữ ơ ước nhỏ 

ch a nhi u kênh Na TTX­S h n nh ng n ronứ ề ơ ữ ơ  

có kích thướ ừc v a và l n ớ [11]. Hình 1 và b ng 1ả   trình bày s  thay đ i c a đi n th  ho t đ ngự ổ ủ ệ ế ạ ộ  

c a t  bào trong điêu ki n th c nghi m so v iủ ế ̀ ệ ự ệ ớ  

đ i ch ng. K t qu  cho th y, trong đi u ki nố ứ ế ả ấ ề ệ   oxy thâp và đ́ ường cao, biên đ  c a đi n thộ ủ ệ ế 

ho t đ ng tăng 6,9 mV (p < 0,05) và th i gianạ ộ ờ  

đi n th  ho t đ ng gi m xu ng, đ c bi t làệ ế ạ ộ ả ố ặ ệ  

th i gian tái phân c c gi m 6,95 ms (t  18,37 ±ờ ự ả ừ   2,02 xu ng 11,42 ± 2,29 ms) có ý nghĩa th ngố ố  

kê (p < 0,05)

B ng 1 ả  Đ c đi m đi n th  ho t đ ng c a n ron dặ ể ệ ế ạ ộ ủ ơ ưới đi u ki n th c nghi m so v i đi u ki n ề ệ ự ệ ớ ề ệ bình thường

Đ c đi m ặ ể

c a đi n th  ho t đ ngủ ệ ế ạ ộ Đi u ki n bìnhề ệ  

thường Đi u ki n oxy thâp vàề ệ ́  

Đi n th  ngh  (mV)ệ ế ỉ ­60,63 ± 4,302 ­59,16 ± 3,81 > 0,05

Th i gian pha tăng (ms)ờ 5,53 ± 0,21 6,24 ± 0,53 > 0,05

Th i gian pha gi m (ms)ờ ả 18,37 ± 2,02 11,42 ± 2,29 < 0,05

ki n bình thệ ường và n = 11 đ i v i đi u ki n oxy thâp và đố ớ ề ệ ́ ường cao (mV: millivolt; ms: millisecond)

Đ  d n c a kênh Na TTX­Sộ ẫ ủ

Kênh   Na  thu c   lo i   kênh   đóng  m   theoộ ạ ở  

đi n áp màng (voltage­gated channel), vì v y,ệ ậ  

đ  d n và m t đ  dòng c a kênh ph  thu cộ ẫ ậ ộ ủ ụ ộ  

vào đi n th  c a màng, chúng tôi đã xây d ngệ ế ủ ự  

đường cong bi u di n m i tể ễ ố ương quan gi aữ  

m t đ  dòng v i đi n th  (hình 2A) và gi aậ ộ ớ ệ ế ữ  

đ  d n v i đi n th  (hình 2B) đ  đánh giá sộ ẫ ớ ệ ế ể ự 

thay đ i v  ho t đ ng ch c năng c a kênh.ổ ề ạ ộ ứ ủ

K t qu  cho th y, m t đ  dòng c a TTX­Sế ả ấ ậ ộ ủ  

đ t đ nh t i ­38,20 ± 4,11 pA/pF (n = 18) trongạ ỉ ạ  

đi u ki n bình thề ệ ường và ­47,09 ± 7,14 pA/pF 

(n = 23) trong đi u ki n oxy th p và đề ệ ấ ường cao 

(hình 2A). Tuy s  khác nhau này không có ýự  

nghĩa th ng kê, nh ng chúng tôi nh n th y cóố ư ậ ấ  

s  d ch chuy n c a đ  th  v  phía bên trái theoự ị ể ủ ồ ị ề  

hướng tăng phân c c trong đi u ki n oxy th pự ề ệ ấ  

và n ng đ  đồ ộ ường cao trong môi trường nuôi 

c y. T  đó, chúng tôi xây d ng đấ ừ ự ường cong 

bi u di n m i liên h  gi a đ  d n (G) và đi nể ễ ố ệ ữ ộ ẫ ệ  

th  màng theo phế ương trình Boltmann. K t quế ả  cho th y, đi m gi a c a đấ ể ữ ủ ường cong G­V đ tạ  

­28,32 ± 0,30 mV trong đi u ki n oxy th p vàề ệ ấ  

th p h n so v i n ron đấ ơ ớ ơ ược nuôi c y   đi uấ ở ề  

ki n bình thệ ường (­24,79 ± 0,25 mV) (p < 0,001)  (hình 2B)

-60 -45 -30 -15 0 15 -0.1

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1

B

GNa

-60 -40 -20 20

Điêu kiên binh th ng ̀ ̣ ̀ ươ ̀ Điêu kiên oxy thâp va đ ng cao ̀ ̣ ́ ̀ ươ ̀

Điên thê (mV)̣ ́

A

Hình 2. Nh ng thay đôi hoat đông cua kênh Na TTX­S trên mang tê bao n ron h ch r  l ng trongữ ̉ ̣ ̣ ̉ ̀ ́ ̀ ơ ạ ễ ư   điêu kiên oxy thâp va đ̀ ̣ ́ ̀ ương cao. Mât đ  dòng v i đi n th  (A) va đ  d n Na v i đi n th  (B)̀ ̣ ộ ớ ệ ế ̀ ộ ẫ ớ ệ ế

M c   đ   bi u   hi n   gen   c a   các   kênh   Naứ ộ ể ệ ủ  

TTX­S

Đ  ki m tra tính nh y c m h n c a kênhể ể ạ ả ơ ủ  

Na có ph i do s  thay đ i v  m c đ  bi uả ự ổ ề ứ ộ ể  

hi n gen quy đ nh chúng hay không, chúng tôiệ ị  

đã s  dung phử ̣ ương pháp RT­PCR đ nh lị ượ  ng

đ i v i các kênh Na TTX­S: Nav1.1, Nav1.3,ố ớ  

Nav1.6   va   Nav1.7   đ̀ ược   phát   hi n   có   trongệ  

n ron h ch r  l ng  ơ ạ ễ ư [5]. K t qu  phân tích choế ả  

th y, m c đ  bi u hiên tấ ứ ộ ể ̣ ương đ i ARNm cuaố ̉   các kênh Na TTX­S không có s  khác bi t có ýự ệ   nghĩa th ng kê (p > 0,05) gi a 2 đi u ki n thíố ữ ề ệ   nghi m (hình 3A). Bên c nh đó, khi xem xétệ ạ  

m c đ  bi u hi n c  b n ARNm đ i các kênhứ ộ ể ệ ơ ả ố  

Na TTX­S   n ron h ch r  l ng nh n th y,ở ơ ạ ễ ư ậ ấ  

Nav1.7   là   kênh   chi m   u   th ,   ti p   đ n   làế ư ế ế ế  

Nav1.6  và  Nav1.1,   th p   nh t   là   Naấ ấ v1.3  (hình  3B)

Hình 3. M c đô bi u hi n tứ ̣ ể ệ ương đ i ARNm trong 2 đi u ki n thí nghi m (A) và m c đô biêuố ề ệ ệ ứ ̣ ̉   hiên c  ban (B) ̣ ơ ̉ được tiêu chu n hóa v i m c đ  bi u hi n c a gen tham kh o (GAPDH) ẩ ớ ứ ộ ể ệ ủ ả c aủ   các gen quy đ nh các kênh Na TTX­S. S  li u đị ố ệ ược trình bày là giá tr  trung bình và sai s  tiêuị ố   chu n (mean ± SE) c a 3 m u trên m i đi u ki n thí nghi m (m i đ ng v t/m u). M i m uẩ ủ ẫ ỗ ề ệ ệ ỗ ộ ậ ẫ ỗ ẫ  

ch a đ ng ARNm c a n ron h ch r  l ng t  vùng th t l ng 1 đ n 5 c a m t đ ng v t và đứ ự ủ ơ ạ ễ ư ừ ắ ư ế ủ ộ ộ ậ ượ  c phân tích 3 l n l p l iầ ặ ạ

Nh  v y, không có s  thay đ i v  m c đư ậ ự ổ ề ứ ộ 

bi u   hi n   c a   ARNm   gi a   2   đi u   ki n   thíể ệ ủ ữ ề ệ  

nghi m. K t h p v i s  không thay đ i v  m tệ ế ợ ớ ự ổ ề ậ  

đ  kênh trên màng t  bào g i lên r ng s  thayộ ế ợ ằ ự  

đ i v  tính nh y c m c a kênh Na TTX­S trìnhổ ề ạ ả ủ   bày   trên không ph i là do s  thay đ i v  m cở ả ự ổ ề ứ  

đ  bi u hi n c a gen, mà do s  thay đ i cácộ ể ệ ủ ự ổ  

quá trình sinh lý, sinh hóa di n ra trong t  bàoễ ế  

th n kinh. ầ

TH O LU N Ả Ậ

Kênh Na gi  vai trò quan tr ng trong sữ ọ ự 

phát sinh và d n truy n đi n th  ho t đ ngẫ ề ệ ế ạ ộ  

cung nh  tính h ng ph n c a t  bào th n kinh̃ ư ư ấ ủ ế ầ  

[3]. Trong nghiên c u này, chúng tôi đã l p l iứ ặ ạ  

mô hình các nghiên c u trứ ước đ  kh o sát xemể ả  

khi đi u ki n oxy th p và đề ệ ấ ường cao trong môi 

trường nuôi c y t  bào có  nh hấ ế ả ưởng nh  thư ế 

nào đ n s  bi u hi n và ho t đ ng ch c năngế ự ể ệ ạ ộ ứ  

c a kênh Na TTX­S. K t qu  cho th y, sau 18­ủ ế ả ấ

26 h   trong môi trủ ường có n ng đ  oxy th pồ ộ ấ  

và đường cao (4% O2 va 25 mM glucose) so v ì ớ  

môi  trường bình  thường  (7%  O2  và 7,4  mM 

glucose), nh n th y xu t hi n s  thay đ i ho tậ ấ ấ ệ ự ổ ạ  

đ ng ch c năng c a kênh Na mà không có sộ ứ ủ ự 

thay đ i v  m c đ  bi u hi n c a các ARNmổ ề ứ ộ ể ệ ủ  

quy đ nh các protein xuyên màng này. K t quị ế ả 

v  s  thay đ i kênh Na TTX­S này cũng gi ngề ự ổ ố  

v i k t qu  v  s  thay đ i c a kênh Na TTX­Rớ ế ả ề ự ổ ủ  

 nghiên c u tr c 

ở ứ ướ [1]. Nh ng d  li u này đãữ ữ ệ  

g i lên r ng, chính s  thay đ i c a kênh Naợ ằ ự ổ ủ  

TTX­S l n kênh Na TTX­R đã d n đ n s  thayẫ ẫ ế ự  

đ i các đ c đi m c a đi n th  ho t đ ng đãổ ặ ể ủ ệ ế ạ ộ  

quan   sát   được   dưới   cùng   đi u   ki n   th cề ệ ự  

nghi m có liên quan đ n b nh đái tháo đệ ế ệ ường. 

H n n a, nh ng thay đ i này còn d n đ n sơ ữ ữ ổ ẫ ế ự 

tăng tính h ng ph n c a n ron và liên quan đ nư ấ ủ ơ ế  

c m giác đau th n kinh   giai đo n s m c aả ầ ở ạ ớ ủ  

b nh ti u đệ ể ường

S  d ch chuy n v  phía bên trái c a đự ị ể ề ủ ườ  ng

cong bi u di n m i liên h  gi a đi n th  vàể ễ ố ệ ữ ệ ế  

đ  d n Na c a kênh (hình 2B) độ ẫ ủ ược cho r ngằ  

s  d n đ n s  tăng tính kích  ng c a t  bàoẽ ẫ ế ự ứ ủ ế  

th n kinh b ng cách gi m ngầ ằ ả ưỡng ho t đ ngạ ộ  

và tăng biên đ  c c đ i c a đi n th  đ ngộ ự ạ ủ ệ ế ộ  

(hình   1)   Tính   kích   ng   này   có   th   x y   raứ ế ả  

nhanh (trong vài phút) do s  đi u hòa sau d chự ề ị  

mã   thông   qua   quá   trình   phosphoryl   hóa  [14] 

ho c x y ra ch m (t  vài gi  đ n vài ngày)ặ ả ậ ừ ờ ế  

qua s  đi u hòa quá trình gi i mã ự ề ả [4]. Nghiên 

c u c a chúng tôi cho th y, trong đi u ki n thíứ ủ ấ ề ệ  

nghi m, s  thay đ i v  tính nh y c m c aệ ự ổ ề ạ ả ủ  

kênh Na không ph i do s  thay đ i v  m c đả ự ổ ề ứ ộ 

bi u hi n c a ARNm, nh  v y, có th  do quáể ệ ủ ư ậ ể   trình phosphoryl hóa

Kênh Na được c u thành b i ti u ph n ấ ở ể ầ α 

t o nên l  d n ion Na và ti u ph n  ạ ỗ ẫ ể ầ β  đi uề  

ch nh đ c tính lý sinh c a kênh ỉ ặ ủ [13]. Trong quá  trình xu t hi n đi n th  ho t đ ng, nó tr i quaấ ệ ệ ế ạ ộ ả  

ít nh t 3 tr ng thái: đóng, m  và b t ho t ấ ạ ở ấ ạ [2].  Không gi ng nh  các h  c a kênh K và Ca,ố ư ọ ủ  

đ c   đi m   ch c   năng   đã   đặ ể ứ ược   bi t   c a   cácế ủ   kênh trong h  kênh Na tọ ương đ i gi ng nhau.ố ố Cho đên nay, đã có m t s  nghiên c u t ṕ ộ ố ứ ậ   trung vào vai trò c a t ng kênh riêng r  trongủ ừ ẽ  

h  kênh Na đ i v i c m giác đau do th n kinh,ọ ố ớ ả ầ   cũng nh  đau do viêm d a vào mô hình   đ ngư ự ở ộ  

v t. Chăng han nh  mô hình th t dây th n kinhậ ̉ ̣ ư ắ ầ   hông đùi đã làm tăng dòng kênh Na TTX­S [7].  Kênh có vai trò quan tr ng trong đau do viêm làọ   kênh Nav1.7 [15] và đi u này cũng đề ược kh ngẳ  

đ nh trong nghiên c u khác   chu t nh t  ị ứ ở ộ ắ [9]. 

K t qu  phân tích RT­PCR c a chúng tôi choế ả ủ  

th y, kênh Naấ v1.7 chi m  u th  trong t  bàoế ư ế ế  

th n kinh ch a trong h ch rê l ng (hình 3B).ầ ứ ạ ̃ ư  

Nh  v y, kênh Naư ậ v1.7 có đóng góp quan tr ngọ   trong s  thay đ i đã quan sát đự ổ ượ ởc   kênh Na  TTX­S và đi n th  ho t đ ng trong mô hìnhệ ế ạ ộ  

c a chúng tôi.ủ Trong các nghiên c u trứ ước, chúng tôi cũng 

đã s  d ng mô hình này đ  nghiên c u  nhử ụ ể ứ ả  

hưởng   c a   n ng   đ   oxy   th p   và   đủ ồ ộ ấ ườ  ng glucose  cao   trong  môi   trường   nuôi   c y   đ nấ ế   kênh TRPV1 và kênh Na TTX­R. K t qu  choế ả  

th y, đ i v i kênh TRPV1 trong t  bào th nấ ố ớ ế ầ   kinh h ch r  l ng cũng nh  trong t  bào HEKạ ễ ư ư ế   (Human embryonic kidney cells) được chuy nể   gen, đi u ki n oxy th p có vai trò quy t đ nhề ệ ấ ế ị   (ch  không ph i đi u ki n đứ ả ề ệ ường cao) đ n sế ự  thay đ i c a kênh TRPV1 thông qua PKCổ ủ ε và  Hif ­1α  [12]. Nh ng đ i v i kênh Na TTX­Rư ố ớ   thì oxy th p và đấ ường cao dường nh  có vaiư   trò ngang nhau trong s   nh hự ả ưởng thông qua  PKC và PKA  [1]. D  li u trong nghiên c uữ ệ ứ   này đ n nay v n ch a th  hi n đế ẫ ư ể ệ ược m i liênố   quan   gi a   s   thay   đ i   c a   kênh   Na   TTX­Sữ ự ổ ủ   trong   đi u   ki n   thí   nghi m   v i   quá   trìnhề ệ ệ ớ   phosphoryl hóa c  th  nào cũng nh  vai tròụ ể ư  

riêng r  c a oxy th p và đẽ ủ ấ ường cao lên sự 

thay đ i đã quan sat đổ ́ ượ ở ếc   t  bào th n kinhầ  

h ch r  l ng. Vì v y, c n có các nghiên c uạ ễ ư ậ ầ ứ  

và phân tích sâu h n   m c đ  phân t  đơ ở ứ ộ ử ể

làm sáng t  v n đ  này.ỏ ấ ề

K T LU NẾ Ậ

Đi u ki n oxy th p và n ng đ  đề ệ ấ ồ ộ ường cao  trong   môi   trường   nuôi   c y   đã   làm   tăng   tínhấ  

h ng ph n c a n ron h ch r  l ng thông quaư ấ ủ ơ ạ ễ ư  

s  tăng biên đ  và gi m th i gian c a đi n thự ộ ả ờ ủ ệ ế 

ho t đ ng. Đ ng th i, đ  d n c a kênh Naạ ộ ồ ờ ộ ẫ ủ   TTX­S tăng lên trong đi u ki n thí nghi m làmề ệ ệ   cho kênh Na m  và đóng nhanh h n khi có kíchở ơ   thích. Tuy nhiên, m c đ  bi u hi n gen quyứ ộ ể ệ  

đ nh các kênh không thay đ i. Nh ng thay đ iị ổ ữ ổ   này làm n ron có tính h ng ph n cao h n, nh yơ ư ấ ơ ạ  

c m h n dả ơ ưới các kích thích c a môi trủ ường. 

C n nghiên c u sâu h n c  ch  phân t  đ  làmầ ứ ơ ơ ế ử ề  

c  s  cho vi c gi i thích v  đau th n kinh ơ ở ệ ả ề ầ ở  giai đo n s m cũng nh  mu n   b nh nhân đáiạ ớ ư ộ ở ệ   tháo đường

L i c m  n: ờ ả ơ  Chúng tôi xin chân thành c m  nả ơ  

s  giúp đ  v  k  thu t cũng nh  kinh phí c aự ỡ ề ỹ ậ ư ủ   giáo s  Flonta Maria­Luzia và Ristoiu Violeta,ư   Khoa   Sinh   h c,   trọ ường   đ i   h c   T ng   h pạ ọ ổ ợ   Bucharest, Romania

1 Bich­Hoai T. T., Marin A., Dinu C., Banciu  D.,   Maria­Luiza   F   and   Ristoiu   V.,   2010.  Hypoxia   and   high   glucose   activate  tetrodotoxin­resistant   Na(+)   currents  through   PKA   and   PKC  Acta   Neurobiol.  Exp., 70(4): 351­361

2 Catterall W. A., 2000. From ionic currents 

to molecular mechanisms: the structure and  function of voltage­gated sodium channels.  Neuron, 26(1): 13­25

3 Chahine   M.,   Ziane   R.,   Vijayaragavan   K.  and Okamura Y., 2005. Regulation of Na v  channels   in   sensory   neurons  Trends 

Pharmacol. Sci., 26(10): 496­502.

4 Cheng J. K. and Ji R. R., 2008. Intracellular  signaling   in   primary   sensory   neurons   and  persistent   pain  Neurochem   Res.,   33(10):  1970­1978

5 Cummins T. R., Sheets P. L. and Waxman 

S. G., 2007. The roles of sodium channels in 

nociception:   Implications   for   mechanisms 

of pain. Pain, 131(3): 243­257

6 Flake   N   M.,   Lancaster   E.,   Weinreich   D. 

and   Gold   M   S.,   2004   Absence   of   an 

association   between   axotomy­induced 

changes in sodium currents and excitability 

in DRG  neurons from the adult rat  Pain, 

109(3): 471­480

7 Hains B. C., Willis W. D. and Hulsebosch 

C. E., 2003. Temporal plasticity of dorsal 

horn somatosensory neurons after acute and 

chronic spinal cord hemisection in rat. Brain 

Res., 970(1­2): 238­241

8 Lopez­Santiago L. F., Pertin M., Morisod X., 

Chen C., Hong S., Wiley J., Decosterd I. and 

Isom   L   L.,   2006   Sodium   channel   beta2 

subunits   regulate   tetrodotoxin­sensitive 

sodium   channels   in   small   dorsal   root 

ganglion neurons and modulate the response 

to pain. The J. Neurosci., 26(30): 7984­7994

9 Nassar   M   A.,   Stirling   L   C.,   Forlani   G., 

Baker M. D., Matthews E. A., Dickenson A. 

H   and   Wood   J   N.,   2004   Nociceptor­

specific gene deletion reveals a major role 

for Nav1.7 (PN1) in acute and inflammatory 

pain  Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 101(34): 

12706­12711

10 Nyengaard   J   R.,   Ido   Y.,   Kilo   C   and 

Williamson   J   R.,   2004   Interactions 

between   hyperglycemia   and   hypoxia: 

implications   for   diabetic   retinopathy.  Diabetes, 53(11): 2931­2938

11 Petruska J. C., Napaporn J., Johnson R. D., 

Gu   J   G   and   Cooper   B   Y.,   2000.  Subclassified acutely dissociated cells of rat  DRG:   histochemistry   and   patterns   of  capsaicin­,   proton­,   and   ATP­activated  currents. J. Neurophysiol., 84(5): 2365­2379

12 Ristoiu V., Shibasaki K., Uchida K., Zhou  Y.,   Ton   B.­H   T.,   Flonta   M.­L   and  Tominaga   M.,   2011   Hypoxia­induced  sensitization of transient receptor potential  vanilloid 1 involves activation of hypoxia­ inducible   factor­1   alpha   and   PKC  Pain,  152(4): 936­945

13 Wood J. N., Boorman J. P., Okuse K. and  Baker M. D., 2004. Voltage­gated sodium  channels and pain pathways  J. Neurobiol.,  61(1): 55­71

14. Woolf   C   J   and   Costigan   M.,   1999.  Transcriptional and posttranslational plasticity  and the generation of inflammatory pain. Proc  Nat. Acad. Sci., USA, 96(14): 7723­7730

15. Yang Y., Wang Y., Li S., Xu Z., Li H., Ma  L., Fan J., Bu D., Liu B., Fan Z., Wu G., Jin  J.,   Ding   B.,   Zhu   X   and   Shen   Y.,   2004.  Mutations   in   SCN9A,   encoding   a   sodium  channel   alpha   subunit,   in   patients   with  primary erythermalgia. J. Medical. Genet.,  41(3): 171­174

EFFECT OF HYPOXIA AND HIGH GLUCOSE ON SODIUM CHANNELS 

IN DORSAL ROOT GANGLIA NEURONS Ton Thi Bich Hoai, Hoang Van Mai, Phan Xuan Thieu

Vinh University SUMMARY

Hypoxia and hyperglycemia are considered as the leading causative factors of diabetes and frequently  associated with several complications. Voltage­gated sodium channels are large trans­membrane proteins that  contribute to the initiation and propagation of neuronal excitability associated with pain. Here we show that  hypoxic and high glucose cellular environment increases the excitability of DRG neurons by increasing  amplitude and decreasing duration of action potentials. Na conductance of TTX­S sodium channels increased  under the experimental condition that induces the Na gates close and open faster, without affecting the level 

of genes expression. These data indicate that TTX­S Na current is modulated under hypoxic and high glucose 

conditions, which might be relevant for diabetes­related complications or other diseases associated with acute  hypoxia and hyperglicemia

Keywords:  Diabetes,  dorsal  root   ganglia,  hyperglycemia,   hypoxia,  neuropathic  pain,  TTX­S  sodium 

channel

Ngày nh n bài: 28­11­2011 ậ