microRNA在神經(jīng)病理性疼痛中的研究與進(jìn)展*

彭 丹 閻雪彬

（中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院疼痛科，長沙410000）

神經(jīng)病理性疼痛是由軀體感覺神經(jīng)系統(tǒng)的病變引起的，發(fā)病率為6.9%～10%[1]，它使疼痛自發(fā)發(fā)生，常使有害和無害刺激的反應(yīng)被病理性放大。神經(jīng)病理性疼痛可由影響外周或中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病導(dǎo)致，三叉神經(jīng)痛、糖尿病神經(jīng)病變、HIV感染、麻風(fēng)病、周圍神經(jīng)損傷和中風(fēng)等都是常見病因[2]。興奮和抑制軀體感覺信號之間的不平衡、離子通道的改變和在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中調(diào)制疼痛信息的方式的變化都牽涉神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生發(fā)展。神經(jīng)病理性疼痛是導(dǎo)致全球疾病負(fù)擔(dān)加重的重要因素，常常帶來嚴(yán)重的痛苦和殘疾。它的治療管理具有挑戰(zhàn)性，推薦用作一線治療的藥物對許多病人的緩解效果不盡如人意。常規(guī)鎮(zhèn)痛藥物，如非甾體類抗炎藥和阿片類藥物，很容易因為長期使用而產(chǎn)生耐藥性。對神經(jīng)病理性疼痛的治療需要從僅僅抑制其癥狀轉(zhuǎn)變?yōu)楦纳萍膊〉牟呗?，包括預(yù)防不良反應(yīng)和降低內(nèi)在風(fēng)險。miRNAs是神經(jīng)病理性疼痛的重要調(diào)節(jié)因子[3]，在本綜述中，將會展示其在神經(jīng)病理性疼痛中的功能與調(diào)節(jié)作用，特定的miRNAs可能是預(yù)防和緩解神經(jīng)病理性疼痛的新型藥物分子靶點(diǎn)。

一、miRNA的結(jié)構(gòu)和功能

miRNA是內(nèi)源性的長度約為22個核苷酸的非編碼RNA，一般通過與編碼蛋白質(zhì)基因的mRNA結(jié)合來抑制mRNA的表達(dá)[4]。miRNAs基因的初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為一個長鏈原始RNA (pri-microRNA)，然后進(jìn)一步在RNA酶(Drosha)的作用下加工成約70個核苷酸長度的RNA前體(pre-microRNA)，最后在另一種RNA酶(Dicer)的作用下變成成熟的miRNA[5]。miRNAs通過與靶mRNA的3' UTR結(jié)合，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后基因的表達(dá)，從而減少大部分(≥84%)蛋白產(chǎn)物。一個miRNA能夠靶定一個以上的mRNA，而多個miRNAs也能同時作用于一個mRNA。miRNAs的生物調(diào)控作用有著嚴(yán)格的時間和空間控制，它們的失調(diào)與許多人類疾病相關(guān)，如癌癥、心腦血管疾病、神經(jīng)退行性病變等。隨著對miRNAs研究的深入，越來越發(fā)現(xiàn)其在神經(jīng)病理性疼痛中的診斷和治療中發(fā)揮重要作用。

二、miRNAs在神經(jīng)病理性疼痛中的作用

1.調(diào)節(jié)炎癥因子

miRNAs于2000年首次在人類中發(fā)現(xiàn)，它們被證明幾乎所有已知的生物過程和許多病理生理情況，其中包括神經(jīng)病理性疼痛[6]。越來越多的證據(jù)表明，外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（如背根神經(jīng)節(jié)和脊髓背角）的神經(jīng)炎癥與周圍神經(jīng)損傷引起的神經(jīng)病理性疼痛有關(guān)，而miRNAs可以通過調(diào)節(jié)疼痛進(jìn)程中的關(guān)鍵蛋白來影響神經(jīng)病理性疼痛，導(dǎo)致痛覺過敏。 miRNA-146a-5p參與天然免疫反應(yīng)，并可通過靶向調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞中的腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6 (TRAF6)來減輕炎癥。2015年，Lu等[7]的研究結(jié)果表明TRAF6在脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，TRAF6是TIR信號通路中的重要蛋白激酶,有助于維持脊神經(jīng)結(jié)扎(spinal nerve ligation, SNL)誘導(dǎo)的神經(jīng)病理性疼痛，而miRNA-146a-5p可通過結(jié)合TRAF6的3' UTR而下調(diào)TRAF6。神經(jīng)炎癥對神經(jīng)病理性疼痛的進(jìn)展起很大作用，Zhan等[8]在坐骨神經(jīng)慢性壓迫性損傷(chronic constriction injury,CCI)模型中發(fā)現(xiàn)高遷移率族蛋B1 (HMGB1)參與了神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展，而miR-381的過表達(dá)顯著抑制HMGB1表達(dá)，減輕大鼠神經(jīng)病理性疼痛行為，包括機(jī)械痛和熱痛覺過敏。Bao等[9]在CCI模型中亦發(fā)現(xiàn)miR-28-5p的表達(dá)減少可使Zeb1的表達(dá)增加，從而加強(qiáng)炎癥相關(guān)因子如IL-6 、IL-1β、Cox-2等的釋放，促進(jìn)大鼠神經(jīng)病理性疼痛行為的發(fā)展。趨化因子CXC受體4 (CXCR4)屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有調(diào)節(jié)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞生長的特性。越來越多證據(jù)表明，CXCR4參與了不同的傷害性刺激反應(yīng)過程。Pan[10]等在部分結(jié)扎坐骨神經(jīng)損傷模型(pSNL)中發(fā)現(xiàn)miR-23a的下調(diào)可以促進(jìn)脊髓CXCR4的表達(dá)，并隨后通過調(diào)節(jié)硫氧還蛋白結(jié)合蛋白/核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3 (TXNIP/NLRP3)炎性體軸誘導(dǎo)神經(jīng)性疼痛。這些研究結(jié)果表明，miRNAs可以通過調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥來影響神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生，揭示了神經(jīng)病理性疼痛的獨(dú)特機(jī)制，miRNAs可能為未來神經(jīng)病理性疼痛的治療提供潛在的新目標(biāo)。

2.調(diào)節(jié)離子通道

離子通道在神經(jīng)元的興奮性中起著關(guān)鍵作用，可能是疼痛病理條件下miRNAs作用的靶標(biāo)。在目前的臨床治療中，參與疼痛途徑的電壓門控通道已經(jīng)成為神經(jīng)病理性疼痛治療干預(yù)的主要目標(biāo)。Nav1.3是河豚毒素敏感的電壓門控鈉通道的一種，能夠產(chǎn)生具有快速復(fù)動力學(xué)的鈉離子電流，可促進(jìn)神經(jīng)元的興奮性，增強(qiáng)神經(jīng)元的重復(fù)放電特性和損傷神經(jīng)元的異位放電。Su等[11]在2016年發(fā)現(xiàn)在SNL中，miR-30b的過表達(dá)能顯著減輕神經(jīng)病理性疼痛，且能同時降低Nav1.3 mRNA的表達(dá)，這是首次通過SNL模型闡明了miR-30b在神經(jīng)病理性疼痛中的作用。Nav1.7是由SCN9A編碼的河豚毒素敏感的另一種電壓門控鈉通道，主要在背根神經(jīng)節(jié)的疼痛感知神經(jīng)元中表達(dá)，在傷害感受中起著至關(guān)重要的作用。而miR-30b的過表達(dá)能抑制SCN9A轉(zhuǎn)錄以減輕神經(jīng)病理性疼痛[12]。這表明miR-30b可通過調(diào)節(jié)Nav1.7、Nav1.3的表達(dá)影響神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展。

Sakai等[13]發(fā)現(xiàn)miR-17-92簇及其個體成員參與和調(diào)節(jié)了慢性神經(jīng)病理性疼痛，能產(chǎn)生持續(xù)性的異常機(jī)械痛。miR-17-92簇是一個具有六個不同成員的miRNA簇，它的靶點(diǎn)包括編碼大量電壓門控鉀通道及其調(diào)節(jié)亞基的基因，它們能下調(diào)鉀通道的表達(dá)，減少外向鉀電流，特別是A型電流。這提示我們可以聯(lián)合應(yīng)用鉀通道調(diào)節(jié)劑來減輕神經(jīng)損傷或miR17-92過度表達(dá)引起的機(jī)械性異常疼痛。而小鼠中miR-183簇控制超過80%的神經(jīng)性疼痛調(diào)節(jié)基因，并通過調(diào)節(jié)輔助電壓門控鈣通道亞基α2δ-1和α2δ-2來調(diào)節(jié)異常機(jī)械性疼痛[14]。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了神經(jīng)系統(tǒng)中簇類miRNAs的重要性，并且可能提供基于多功能相關(guān)蛋白的新鎮(zhèn)痛策略。

3.調(diào)控免疫平衡

有證據(jù)表明免疫系統(tǒng)的異常反應(yīng)實質(zhì)上有助于神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展。免疫細(xì)胞通過遷移到損傷側(cè)的神經(jīng)系統(tǒng)來響應(yīng)神經(jīng)損傷，從而釋放介質(zhì)，影響細(xì)胞間信號傳導(dǎo)，而免疫過程和細(xì)胞因子的表達(dá)受到miRNAs的嚴(yán)格調(diào)控。Leinders[15]通過2014年至2015年期間外周神經(jīng)病變所致神經(jīng)病理性疼痛數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)，在未經(jīng)選擇的病人隊列中，神經(jīng)病理性疼痛病人白細(xì)胞中miR-21和miR-146a表達(dá)更高，而miR-155表達(dá)更低，這些miRNAs可能有助于確定外周神經(jīng)病變所致神經(jīng)病理性疼痛的病因及可能潛在的靶標(biāo)藥物。

在很多神經(jīng)病理性疼痛病人中，周圍神經(jīng)損傷會導(dǎo)致從循環(huán)中募集和激活免疫細(xì)胞，這些細(xì)胞分泌促炎介質(zhì)，促進(jìn)疼痛的發(fā)展，而T細(xì)胞反應(yīng)被認(rèn)為是神經(jīng)病理性疼痛發(fā)展的重要因素[16]。Heyn等[17]在臨床實驗中發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)病理性疼痛病人中，miR-124a和miR-155的表達(dá)增加，抑制了去乙?；副磉_(dá)，從而促進(jìn)CD4+T細(xì)胞向Tregs的分化，其免疫抑制性調(diào)節(jié)T細(xì)胞(Tregs)增加，這表明生物體內(nèi)可能能內(nèi)源性地抑制炎癥從而達(dá)到緩解神經(jīng)病理性疼痛的目的。解密miRNAs在影響神經(jīng)病理性疼痛神經(jīng)-免疫通路的作用，可能有助于發(fā)現(xiàn)減輕疼痛的新途徑。

4.在診斷和治療中的作用

神經(jīng)病理性疼痛是當(dāng)今危害人類健康和影響人們生活質(zhì)量的最常見病癥之一，已經(jīng)成為臨床和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。使用各種生物體液和活組織中的miRNAs作為診斷、治療和預(yù)后的生物標(biāo)志物已經(jīng)在腫瘤學(xué)等學(xué)科中取得很大進(jìn)展，但是近幾年才在神經(jīng)病理性疼痛中被應(yīng)用。2016年，Leinders[18]等通過對比30名神經(jīng)病理性疼痛病人和30名健康人白細(xì)胞中miR-132-3p表達(dá)水平后發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)病理性疼痛病人白細(xì)胞中miR-132-3p表達(dá)增加2.6倍。而在進(jìn)一步的動物實驗中，他們發(fā)現(xiàn)鞘內(nèi)注射miR-132-3p模擬物后能誘導(dǎo)大鼠的疼痛行為，這表明miR-132-3p在神經(jīng)病理性疼痛中有促傷害作用，也說明miRNAs可能可以成為某種神經(jīng)病理性疼痛的標(biāo)記物，幫助我們臨床診斷。

Janssen等[19]發(fā)表的研究成果顯示，作為一種鎖定的核酸修飾的DNA硫代磷酸酯反義寡核苷酸Miravirsen，可在高度穩(wěn)定的異源雙鏈體中螯合成熟的miR-122，從而抑制其功能，這是首個進(jìn)入人體臨床試驗的miRNA靶向療法，已在IIa期HCV臨床試驗中顯示出了治療潛力，這暗示著miRNA靶向療法在神經(jīng)病理性疼痛中可能也有巨大前景。

三、展望

有些miRNAs的表達(dá)和調(diào)節(jié)有器官和細(xì)胞特異性，這使得它們更容易在特定的環(huán)境中靶向調(diào)節(jié)，但是仍然存在許多在器官和細(xì)胞中普遍表達(dá)的miRNAs 。因此未來為了解miRNA的表達(dá)上調(diào)或者下調(diào)是否能提供治療益處，基于miRNA的臨床應(yīng)用應(yīng)將闡明靶標(biāo)特異性。隨著對miRNAs作用機(jī)制的進(jìn)一步研究，以及利用最新的miRNAs基因芯片等高通量技術(shù)手段，這將使得miRNAs可能成為疾病診斷的新生物學(xué)標(biāo)記物，還可能成為新的藥物靶點(diǎn)，將會為今后神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)病機(jī)制及治療提供新的思路和方法。