IL-6によるT型Ca電流のアップレギュレーションとDRG侵害受容体の感作は、MNK阻害により抑制される

IL-6 induced upregulation of T-type Ca currents and sensitization of DRG nociceptors is attenuated by MNK inhibition.

• Vivek Jeevakumar
• Aysha Khalid Al Sardar
• Farah Mohamed
• Clay Matthew Smithhart
• Theodore Price
• Gregory Dussor

抄録

IL-6誘導後根神経節（DRG）の侵害受容体の感作はMNK阻害によって抑制されたが、IL-6誘導後根神経節（DRG）の侵害受容体の感作はMNK阻害によって抑制された。IL-6による後根神経節（DRG）侵害受容体の興奮性は、eIF4Eのリン酸化を欠くマウス、MNK1/2マウス、および非選択的MNK1/2阻害剤であるセルコスポラミドによって減衰する。ここでは、IL-6がMNK-eIF4Eシグナルを介して侵害受容体の興奮性を引き起こす神経生理学的メカニズムを、高選択性MNK阻害剤eFT508を用いてよりよく理解しようとした。DRGニューロンは、雄と雌のICRマウス、4-7 wk歳から培養した。DRG培養は、ビヒクル、IL-6、eFT508（前処理）、IL-6、またはeFT508単独で処理した。全細胞パッチクランプ記録は、ランプ脱分極に応答して膜興奮性を測定するために、小径ニューロン（20-30pF）で行った。IL-6処理（1時間）は、すべてのランプ強度においてビヒクルと比較して活動電位発火の増加をもたらしたが、この効果はeFT508での前処理によってブロックされた。安静時膜電位、入力抵抗、およびレオベースを含む基本的な膜特性は、グループ間で類似していた。ランププロトコルにおける最初の活動電位までの遅延は、IL-6群では低く、eFT508の前処理によって改善された。また、T型電圧ゲーテッドカルシウムチャネル（VGCC）の振幅は、IL-6治療後のDRGでは増加したが、eFT508の共治療群では増加しなかったことがわかった。我々の知見は、MNK-eIF4Eシグナル伝達がIL-6治療に応答してT型VGCCを制御するシグナル伝達因子の翻訳を制御しているモデルと一致している。MNKをeFT508で阻害することで、これらのイベントを阻害し、それによって侵害受容体の過興奮性を防ぐことができる。本研究では、MNK阻害剤であり抗腫瘍剤であるeFT508（tomivosertib）が、後根神経節（DRG）侵害受容体のIL-6誘発性感作を減衰させるのに有効であることを示した。また、マウスのDRG培養物にeFT508を前処理することで、IL-6に対する過興奮性の発現を緩和することができました。さらに、IL-6投与後のT型電圧ゲーテッドカルシウムチャネルのアップレギュレーションがeFT508によってブロックされ、イオンチャネルの膜トラフィッキングにおけるMNK-eIF4Eシグナル伝達経路が関与していることが明らかになった。

Phosphorylation of the 5' cap-binding protein eIF4E by MAPK-interacting kinases (MNK1/2) is important for nociceptor sensitization and the development of chronic pain. IL-6-induced dorsal root ganglion (DRG) nociceptor excitability is attenuated in mice lacking eIF4E phosphorylation, in MNK1/2 mice, and by the nonselective MNK1/2 inhibitor cercosporamide. Here, we sought to better understand the neurophysiological mechanisms underlying how IL-6 causes nociceptor excitability via MNK-eIF4E signaling using the highly selective MNK inhibitor eFT508. DRG neurons were cultured from male and female ICR mice, 4-7 wk old. DRG cultures were treated with vehicle, IL-6, eFT508 (pretreat) followed by IL-6, or eFT508 alone. Whole cell patch-clamp recordings were done on small-diameter neurons (20-30 pF) to measure membrane excitability in response to ramp depolarization. IL-6 treatment (1 h) resulted in increased action potential firing compared with vehicle at all ramp intensities, an effect that was blocked by pretreatment with eFT508. Basic membrane properties, including resting membrane potential, input resistance, and rheobase, were similar across groups. Latency to the first action potential in the ramp protocol was lower in the IL-6 group and rescued by eFT508 pretreatment. We also found that the amplitudes of T-type voltage-gated calcium channels (VGCCs) were increased in the DRG following IL-6 treatment, but not in the eFT508 cotreatment group. Our findings are consistent with a model wherein MNK-eIF4E signaling controls the translation of signaling factors that regulate T-type VGCCs in response to IL-6 treatment. Inhibition of MNK with eFT508 disrupts these events, thereby preventing nociceptor hyperexcitability. In this study, we show that the MNK inhibitor and anti-tumor agent eFT508 (tomivosertib) is effective in attenuating IL-6 induced sensitization of dorsal root ganglion (DRG) nociceptors. Pretreatment with eFT508 in DRG cultures from mice helps mitigate the development of hyperexcitability in response to IL-6. Furthermore, our data reveal that the upregulation of T-type voltage-gated calcium channels following IL-6 application can be blocked by eFT508, implicating the MNK-eIF4E signaling pathway in membrane trafficking of ion channels.