慢性疼痛相關MicroRNA的研究進展

董環 郝冉 宋園園 張鵬 胡潔

1河北醫科大學護理學院研究中心（石家莊050017）；2航天中心醫院護理部（北京100049）

慢性疼痛是一類臨床上普遍存在且難治的疾病，嚴重影響患者的生存質量。據統計，世界上至少有20%人口飽受慢性疼痛折磨［1］。慢性疼痛發生機制復雜，主要包括傷害性感受、外周敏化和中樞敏化［2］。機體接受傷害性刺激后，損傷部位釋放致痛物質致敏傷害性感受器，繼而背根神經節（dorsal root ganglia，DRG）發放異位沖動增加突觸傳遞，導致低強度的刺激也可引發疼痛，即形成“外周敏化”；在脊髓水平，神經遞質受體活化增加，同時神經膠質細胞激活并釋放促炎因子，造成背角神經元興奮性增強，并將傷害信息上傳至大腦，引起疼痛反應及下行調制作用，形成“中樞敏化”［2］。

目前研究表明，表觀遺傳學修飾參與慢性疼痛的發生發展過程，其中DNA甲基化、組蛋白修飾和MicroRNA（miRNA）是3種常見的表觀遺傳學修飾［3］。miRNA是一類長度約22個核苷酸的非編碼RNA，可通過序列互補結合到靶mRNA的3′UTR區，抑制翻譯或促進靶mRNA降解，調控細胞表型及功能［4］。研究發現在慢性疼痛中存在大量差異表達的miRNA，對其表達進行調節，可加重或減輕疼痛。miRNA表達調控存在多個水平，包括外周、脊髓和大腦，另外在外周血中也存在部分差異表達的miRNA作為疼痛的潛在標志物［5?6］。根據文獻的匯總結果，本文將主要從異位神經沖動、神經遞質受體活化、炎癥反應3個方面探討慢性疼痛相關miRNA或miRNA簇（表1），并對其參與慢性疼痛機制的研究進展進行概述。

1 異位神經沖動相關miRNA

1.1 miR?183簇 miR?183簇包括miR?183、miR?96和miR?182。在慢性疼痛中miR?183簇在大鼠DRG中低表達，并與離子通道導致的異位神經沖動有關［7?8］。PENG 等［7］發現，在SNI模型中，miR?183簇通過酪氨酸激酶受體B陽性的低閾值機械感覺神經元控制痛覺敏感性，其靶基因CACNA2D編碼電壓門控鈣通道的輔助亞基α2δ，并在人和小鼠DRG中高度保守。進一步研究發現，miR?183簇通過靶向作用于主要的轉錄調控因子，間接控制超過80%的神經病理性疼痛相關基因的表達。此外，LIN等［8］證實miR?183/96與電壓門控鈉通道有關，在SNL模型中，DRG中miR?183/96表達下調，其靶基因Nav1.3表達上調，過表達miR?183/96能抑制Nav1.3的表達，并減輕神經病理性疼痛。

1.2 其他miRNA 目前研究發現，慢性疼痛中存在多種miRNA可通過調節離子通道亞基表達影響異位神經沖動的發放。miRNA?30b在SNI和SNL的DRG中均表達下調，并分別靶向作用于SCN9A（編碼Nav1.7）和SCN3A（編碼Nav1.3），從而誘導疼痛［9?10］。miR?17?92 簇是一個高度保守的基因簇，編碼6個不同的miRNA。SAKAI等［11］發現，miR?17?92簇在SNL的DRG中表達上調，并靶向調節電壓門控鉀通道及其亞基參與疼痛調節，但在CFA模型中表達未發生改變，揭示了miR?17?92簇在慢性疼痛動物模型中存在不同的表達模式。LU等［12］研究證實，在SNI的DRG中miR?449a通過抑制瞬時受體電位陽離子通道亞族A成員1（transient receptor potential A1，TRPA1）和鈣激活鉀通道亞基α1（編碼基因KCNMA1）的表達可減輕疼痛。此外，在癌痛模型中，DRG中miR?34c?5p和miR?1a?3p表達上調，并分別靶向 Cav2.3和 Clcn3參與疼痛調節［13?14］。

2 神經遞質受體活化相關miRNA

2.1 miR?183 XIE等［15］證實，在CCI模型中，脊髓背角中miR?183表達下調，并靶向作用于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）調節下游血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達，即通過抑制mTOR/VEGF信號通路，抑制AMPA受體表達，從而減輕疼痛。ZHOU等［16］在CCI中發現，脊髓中miR?182?5p通過靶向抑制酪氨酸激酶Ephb1受體的表達減輕神經元敏感性及痛覺過敏，并證明此過程由NMDA受體調節。總之，在慢性疼痛中miR?183簇在脊髓背角中可能與谷氨酸受體調節的背角神經元興奮性有關。

2.2 miR?212/132簇 XIA 等［17］在CCI中證實，環磷腺苷效應元件結合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB）和CREB依賴的轉錄共激活因子（CREB?regulated transcription coactivator 1，CRTC1）與miR212/132之間存在正反饋作用，NR2B?CRTC1/CREB?miR212/132信號通路在CCI中發揮關鍵作用，鞘內注射CRTC1/CREB腺病毒載體及miR212/132反義鎖核酸抑制其表達可減輕痛覺過敏；另外有研究表明，在癌痛模型中，CRTC1/CREB與miR212/132之間亦存在正反饋作用［18?19］，但 miR?212/132 在 CCI和癌痛模型中表達模式不同。LEINDERS等［20］在SNI的脊髓及DRG中均發現miR?132?3p表達明顯上調，并證實其靶向調節脊髓中AMPA受體的GluA1亞基從而加重疼痛。總之，CRTC1/CREB?miR?132/212通路與NMDA及AMPA受體的表達密切相關，并在慢性疼痛中發揮關鍵作用。

2.3 其他miRNA HUANG等［21］首次證明，在化療藥物紫杉醇和前根切斷誘導的神經病理性疼痛模型中，脊髓背角神經元中的γ?氨基丁酸（γ?aminobutyric acid，GABA）能突觸功能明顯受損，敲低或抑制miR?500后可通過靶向調節Gad1基因，促進GAD67的表達并改善GABA能突觸功能，從而減輕神經病理性疼痛。DING等［22］證實在CCI的對側前扣帶皮層中，miR?539表達下調，并靶向調節NR2B亞基從而發揮鎮痛作用。進一步研究發現，選擇性抑制含有NR2B亞基的NMDA受體后疼痛減輕，揭示miR?539通過調節NR2B的表達并影響NMDA受體活性，參與疼痛調節。

表1 慢性疼痛相關miRNATab.1 miRNA associated with chronic pain

3 炎癥反應相關miRNA

3.1 miR?146 miR?146是目前研究較多的參與炎癥信號通路的miRNA。WEI等［23］研究表明，在SCI模型的脊髓中miR?146表達上調，并靶向調節白介素?1受體相關激酶1（IL?1 receptor?associated kinase 1，IRAK1）和腫瘤壞死因子受體相關蛋白6（TNF receptor?associated factor 6，TRAF6），從而抑制促炎因子釋放，發揮抗炎作用。LU等［24］證實，在SNL的星形膠質細胞中miR?146a?5p表達上調，并負向調節TRAF6及下游通路JNK/CCL2。同時證明激活通路TRAF/JNK能上調miR?146a?5p的表達水平，提示miR?146a?5p可能通過炎癥通路參與疼痛調節。

3.2 miR?155 miR?155是一種多功能miRNA，由其下游基因介導，參與多種生理病理過程。研究表明在CCI中脊髓miR?155表達上調，通過靶向結合細胞因子信號轉導抑制因子1（suppressor of cytokine signalling 1，SOCS1）可促進核轉錄因子?κB（nuclear factor?κB，NF?κB）和p38絲裂原活化蛋白激酶的活化，促進炎癥反應，從而加重痛覺過敏［25］。血清和糖皮質激素調節蛋白激酶（serum and gluco?corticoid regulated protein kinase，SGK）在小膠質細胞中負向調節多種炎癥因子并抑制NF?κB信號通路轉導從而發揮抗炎作用［34］。LIU等［26］在CCI的脊髓中證實了miR?155的另一個靶基因SGK3，miR?155通過靶向調節SGK3促進炎癥反應，從而發揮致痛作用。此外，HEYN等［6］發現，在神經病理性疼痛患者外周血中miR?155表達上調，并靶向調節去乙酰化酶1，抑制初始CD4+T細胞分化為Treg細胞，促進炎癥反應，從而加重痛覺過敏。總之，miR?155可能通過發揮促炎作用參與疼痛調節。

3.3 miR?141 高遷移率族蛋白1（high?mobility group box 1，HMGB1）在神經病理性疼痛中發揮關鍵作用，抗HMGB1抗體已被證實可減輕神經性疼痛［35］。ZHANG等［27］發現，在CCI的DRG中miR?141表達下調，并靶向調節HMGB1，過表達miR?141可通過抑制促炎細胞因子釋放發揮抗炎作用，從而減輕疼痛。同時，此效應在CFA的脊髓中也得到證實［28］。揭示了miR?141在慢性疼痛中可能通過抑制炎癥反應參與疼痛調節。

3.4 miR?1 在周圍神經系統的神經膠質細胞中亦存在疼痛相關miRNA。NEUMANN等［29］研究發現，在CCI的坐骨神經中，miR?1表達下調，其靶基因腦源性神經營養因子（brain?derived neurotrophic factor，BDNF）及Cx43表達上調，過表達miR?1可減輕痛覺過敏；而在DRG和脊髓中miR?1表達未改變。之后，該團隊證明敲低BDNF也可造成miR?1表達下調，提示miR?1與BDNF之間可能存在負反饋環路［36］。

3.5 其他miRNA 與miR?155類似，在CCI的脊髓中miR?19a及miR?221均表達上調，并靶向調節SOCS1的表達參與疼痛調節［30?31］，其中，miR?221亦被證實可通過促進NF?κB和p38絲裂原活化蛋白激酶信號通路的活化發揮促炎作用［31］。LEINDERS等［20］研究發現，在周圍神經病變患者的白細胞中miR?132?3p表達上調，并進一步在SNI中證實，脊髓及DRG中miR?132?3p亦表達上調，鞘內注射miR?132?3p抑制劑后小膠質細胞活化增加且疼痛加重，揭示miR?132?3p在神經病理性疼痛中的重要作用。在SNL中，脊髓背角神經元中miR?186?5p表達下調，過表達miR?186?5p可通過靶向調節CXCL13/CXCR5/ERK通路促進星形膠質細胞活化，從而減輕疼痛［32］。CHEN等［33］發現，在CFA的脊髓中miR?16表達下調，其靶基因為Ras相關蛋白23，過表達miR?16可通過抑制Ras相關蛋白23及p38/MAPK信號通路活性使疼痛減輕。

總之，miRNA參與慢性疼痛的神經傳導和免疫過程，并可能作為“主開關”調節特定的基因表達。盡管目前在不同的慢性疼痛模型中已發現較多疼痛相關miRNA，但由于miRNA在體內存在復雜的網絡調控系統，因此，針對疼痛傳導通路的不同部位來探究miRNA的作用機制尤為重要，目前研究部位主要集中于DRG和脊髓，很少涉及外周神經和大腦；miRNA的作用機制主要包括DRG中異位沖動發放、脊髓中神經遞質受體活化及炎癥反應，細胞自噬等其他相關機制研究尚少。此外，目前尚缺乏關于炎性疼痛及癌痛動物模型的研究，這在一定程度上限制了對慢性疼痛相關miRNA的深入研究。因此，進一步研究及闡明miRNA在慢性疼痛中的作用機制有助于理解慢性疼痛的發生發展過程，并為臨床治療提供新策略。

參考文獻

［1］ GOLDBERG D S，MCGEE S J.Pain as a global public health priority［J］.Bmc Public Health，2011，11（1）：1?5.

［2］ WOOLF C J.Pain：moving from symptom control toward mecha?nism?specific pharmacologic management［J］.Ann Intern Med，2004，140（6）：441?451.

［3］ DESCALZI G，IKEGAMI D，USHIJIMA T，et al.Epigenetic mechanisms of chronic pain［J］.Trends Neurosci，2015，38（4）：237?246.

［4］ BARTEL D P.MicroRNAs：target recognition and regulatory functions［J］.Cell，2009，136（2）：215?233.

［5］ 施燕渲，朱濤.miR?132在神經病理性疼痛傳導通路中的表達［J］.實用醫學雜志，2017，33（19）：3189?3192.

［6］ HEYN J，LUCHTING B，HINSKE L C，et al.miR?124a and miR?155 enhance differentiation of regulatory T cells in patients with neuropathic pain［J］.J Neuroinflammation，2016，13（1）：248.

［7］ PENG C，LI L，ZHANG M D，et al.miR?183 cluster scales me?chanical pain sensitivity by regulating basal and neuropathic pain genes［J］.Science，2017，356（6343）：1168?1171.

［8］ LIN C R，CHEN K H，YANG C H，et al.Intrathecal miR?183 delivery suppresses mechanical allodynia in mononeuropathic rats.［J］.Eur J Neurosci，2014，39（10）：1682?1689.

［9］ SU S，SHAO J，ZHAO Q，et al.MiR?30b attenuates neuropath?ic pain by regulating voltage?gated sodium channel Nav1.3 in rats［J］.Front Mol Neurosci，2017，10：126.

［10］ SHAO J，CAO J，WANG J，et al.MicroRNA?30b regulates ex?pression of the sodium channel Nav1.7 in nerve injury?induced neuropathic pain in the rat［J］.Mol Pain，2016，12：1?13.

［11］ SAKAI A，SAITOW F，MARUYAMA M，et al.MicroRNA clus?ter miR?17?92 regulates multiple functionally related voltage?gat?ed potassium channels in chronic neuropathic pain［J］.Nat Com?mun，2017，8：16079.

［12］ LU S，MA S，WANG Y，et al.Mus musculus?microRNA?449a ameliorates neuropathic pain by decreasing the level of KC?NMA1 and TRPA1，and increasing the level of TPTE［J］.Mol Med Rep，2017，16（1）：353?360.

［13］ GANDLA J，LOMADA S K，LU J，et al.miR?34c?5p functions as pronociceptive microRNA in cancer pain by targeting Cav2.3 containing calcium channels［J］.Pain，2017，158（9）：1765?1779.

［14］ BALI K K，SELVARAJ D，SATAGOPAM V P，et al.Genome?wide identification and functional analyses of microRNA signa?tures associated with cancer pain［J］.EMBO Mol Med，2013，5（11）：1740?1758.

［15］ XIE X，MA L，XI K，et al.MicroRNA?183 suppresses neuro?pathic pain and expression of AMPA receptors by targeting mTOR/VEGF signaling pathway［J］.Cell Physiol Biochem，2017，41（1）：181?192.

［16］ ZHOU X，ZHANG C，ZHANG C，et al.MicroRNA?182?5p reg?ulates nerve injury?induced nociceptive hypersensitivity by tar?geting ephrin type?b receptor 1［J］.Anesthesiol，2017，126（5）：967?977.

［17］ XIA T，CHU S，CUI Y，et al.The role of NR2B?CREB?miR212/132?CRTC1?CREB signal network in pain regulation in vitro and in vivo［J］.Anesth Analg，2017，124（6）：2045?2053.

［18］ HOU B，CUI X，LIU Y，et al.Positive feedback regulation be?tween microRNA?132 and CREB in spinal cord contributes to bone cancer pain in mice［J］.Eur J Pain，2016，20（8）：1299?1308.

［19］ LIANG Y，LIU Y，HOU B，et al.CREB?regulated transcription coactivator 1 enhances CREB?dependent gene expression in spi?nal cord to maintain the bone cancer pain in mice［J］.Mol Pain，2016，12：1?11.

［20］ LEINDERS M，UCEYLER N，PRITCHARD R A，et al.In?creased miR?132?3p expression is associated with chronic neuro?pathic pain［J］.Exp Neurol，2016，283：276?286.

［21］ HUANG Z Z，WEI J Y，OU?YANG H D，et al.mir?500?mediat?ed GAD67 downregulation contributes to neuropathic pain［J］.J Neurosci，2016，36（23）：6321?6331.

［22］ DING M，SHEN W，HU Y.The role of miR?539 in the anterior cingulate cortex in chronic neuropathic pain［J］.Pain Med，2017，18（12）：2433?2442.

［23］ WEI J，WANG J，ZHOU Y，et al.MicroRNA?146a contributes to SCI recovery via regulating TRAF6 and IRAK1 expression［J］.Biomed Res Int，2016，2016：4013487.

［24］ LU Y，CAO D L，JIANG B C，et al.MicroRNA?146a?5p attenu?ates neuropathic pain via suppressing TRAF6 signaling in the spinal cord［J］.Brain Behav Immun，2015，49：119?129.

［25］ TAN Y，YANG J，XIANG K，et al.Suppression of microRNA?155 attenuates neuropathic pain by regulating SOCS1 signalling pathway［J］.Neurochem Res，2015，40（3）：550?560.

［26］ LIU S，ZHU B，SUN Y，et al.MiR?155 modulates the progres?sion of neuropathic pain through targeting SGK3［J］.Int J Clin Exp Pathol，2015，8（11）：14374?14382.

［27］ ZHANG J，ZHANG H，ZI T.Overexpression of microRNA?141 relieves chronic constriction injury?induced neuropathic pain via targeting high?mobility group box 1［J］.Int J Mol Med，2015，36（5）：1433?1439.

［28］ SHEN W S，XU X Q，ZHAI N N，et al.Potential mechanisms of microRNA?141?3p to alleviate chronic inflammatory pain by downregulation of downstream target gene HMGB1：in vitro and in vivo studies［J］.Gene Ther，2017，24（6）：353?360.

［29］ NEUMANN E，HERMANNS H，BARTHEL F，et al.Expres?sion changes of microRNA?1 and its targets Connexin 43 and brain?derived neurotrophic factor in the peripheral nervous sys?tem of chronic neuropathic rats［J］.Mol Pain，2015，11（1）：39.

［30］ WANG C，JIANG Q，WANG M，et al.MiR?19a targets suppres?sor of cytokine signaling 1 to modulate the progression of neuro?pathic pain［J］.Int J Clin Exp Pathol，2015，8（9）：10901 ?10907.

［31］ XIA L，ZHANG Y，DONG T.Inhibition of MicroRNA?221 Alle?viates Neuropathic Pain Through Targeting Suppressor of Cyto?kine Signaling 1［J］.J Mol Neurosci，2016，59（3）：411?420.

［32］ JIANG B C，CAO D L，ZHANG X，et al.CXCL13 drives spinal astrocyte activation and neuropathic pain via CXCR5［J］.J Clin Invest，2016，126（2）：745?761.

［33］ CHEN W，GUO S，WANG S.MicroRNA?16 Alleviates Inflam?matory Pain by Targeting Ras?Related Protein 23（RAB23）and Inhibiting p38 MAPK Activation［J］.Med Sci Monit，2016，22：3894?3901.

［34］ INOUE K，SAKUMA E，MORIMOTO H，et al.Serum?and glu?cocorticoid?inducible kinases in microglia［J］.Biochem Biophys Res Commun，2016，478（1）：53?59.

［35］ SHIBASAKI M，SASAKI M，MIURA M，et al.Induction of high mobility group box?1 in dorsal root ganglion contributes to pain hypersensitivity after peripheral nerve injury［J］.Pain，2010，149（3）：514?521.

［36］ NEUMANN E，BRANDENBURGER T，SANTANA?VARELA S，et al.MicroRNA?1?associated effects of neuron?specific brain?derived neurotrophic factor gene deletion in dorsal root ganglia［J］.Mol Cell Neurosci，2016，75：36?43.