MicroRNA与疼痛关系的研究进展

张渝俊(综述)，刘 庆(审校)

(1.泸州医学院,四川 泸州 646000； 2.泸州医学院附属中医医院麻醉科/疼痛科,四川 泸州 646000)

MicroRNA(miRNA)是目前发现的一类非编码RNA，已经在几乎所有多细胞动物的基因组中发现，包括软体动物，海胆类，苍蝇，大鼠以及人类[1-2]。在细胞生物学中，转录后miRNA的水平对基因表达调控起决定作用。miRNA在进化过程中保持高度保守的小分子单链RNA(含有20～25核苷酸)，导致mRNA的降解或(和)翻译抑制。miRNA是通过约束在带有互补位点的目标mRNA 3′非编码区的前体来调解其监视作用。Lin-4和let-7是最早发现的两条miRNA，目前已经在人类基因组中发现了700种不同的miRNA。一个miRNA就可以调控成百上千种mRNA[3-5]。

miRNA与多种疼痛疾病的发病机制有关，如慢性疼痛、神经病理性疼痛、急性痛等。最新的研究表明，多个神经组织中，miRNA参与炎性肌肉痛和外周神经痛的发生，且miRNA的表达有显著改变[6-7]。Zhao等[8]对miRNA在炎性痛发病机制中的研究发现，miRNA能够调控炎性痛相关转录因子的表达，表明miRNA与疼痛发生和维持密切相关。该文就miRNA在疼痛中的变化和作用机制进行综述。

1 生理条件下miRNA在神经系统的分布

Liu等[9]检测在成年大鼠表达的350种miRNA，其中269种miRNA在脊髓表达，在正常脊髓中高表达有36种。通过对大鼠不同组织中152种miRNA表达的研究显示，有30种miRNA特异性地在大鼠神经组织中表达[10]。

miRNA在成年小鼠中枢神经系统不同部位表达的研究表明，小脑中miR-195、miR-497和miR-30b高表达；延髓中miR-34a、miR-451、miR-219、miR-338和miR-10a高表达；下丘脑中miR-10b、miR-7和miR-7b高表达；垂体中miR-7、miR-7b、miR-375、miR-141和miR-200a高表达；海马中miR-218、miR-221、miR-222、miR-26a、miR-128a/b、miR-138 和let-7c高表达[11]。

对大脑中miRNA的特异性分布研究发现，树突特异性mRNA的表达调控中有多种miRNA参与。树突棘是兴奋性突触传递的突触后部，miR-134通过对蛋白激酶Limk1 mRNA翻译的抑制对树突棘的大小起负性调节作用，Limk1控制树突棘的发育，miR-134的高表达和Limk1的减少均可使树突棘的形态变小。相反，解除miR-134的抑制，则明显增强突触的可塑性并促进突触的发育和成熟[12]。此外，miR-124在成年小鼠大脑室下区中调节神经发育发挥重要作用，miR-124的高表达促进神经元分化，而在神经再生过程中阻断内源性miR-124可导致神经再生的延迟。miR-124有三个作用靶点：dlx-2参与中间神经元形成的转录因子；jagged-1参与室下区细胞的自我更新以及Sox-9调控星形胶质细胞向神经元的转化，其中Sox-9在室下区细胞中的表达最重要，Sox-9的高表达使星形胶质细胞维持在神经胶质酸性蛋白阶段并完全阻断星形胶质细胞向神经元的转化，Sox-9的低表达是星形胶质细胞分化的前提。研究发现在秀丽线虫的感觉神经系统中，miR-124同样通过对靶基因的作用来实现对神经系统发育及神经元功能的调控[13]。

2 不同疼痛模型下miRNA在神经系统的表达

有报道指出，炎性肌肉疼痛及周围神经损伤引起的疼痛与miRNA相关[14-16]。Kusuda等[16]通过不同的疼痛动物模型对miRNA进行研究：①皮下弗氏佐剂慢性疼痛模型下，在炎性期miR-1和-16明显下调，miR-206仅在第1，7天下调，在脊髓灰质后角，早期炎性过程中(损伤后12 h内)无明显改变，在第1,3,7天miR-1,miR-16和miR-206明显上调。②坐骨神经慢性压迫模型下，miR-206持续下调，miR-1术后3 d下调，miR-16无明显改变，而在脊髓灰质后角，所测miRNA在表达谱上无调节。③轴突切断模型下，在脊根神经节miR-1和miR-206表现出明显上调,而miR-16在1、3 d上调但损伤后7 d恢复正常值，在脊髓灰质后角miR-1整个观察期下调，miR-16和miR-206无变化。④急性毒性刺激模型下，辣椒素导致miR-1和miR-16明显上调，miR-206无改变，在2和10 μg/20 μL下无差别，而在低浓度(2 μg/20 μL)下脊髓灰质后角中均无明显改变，在高浓度(10 μg/20 μL)下仅miR-206下调。潘志强等[17]在慢性疼痛、神经性疼痛和急性痛三种模型中定量检测分析特异性miR-125b、miR-331和miR-365的表达，结果显示：皮下弗氏佐剂慢性疼痛模型中，miR-125b在脊髓中下调90%，背根中下调178%；miR-331在脊髓和背根中均上调，无明显差异；而miR-365相反，在脊髓中下无明显差异，在背根中下调93%。坐骨神经慢性压迫模型中，其中3个miRNA表达呈上调：miR-125b在脊髓中上调0.89倍，背根中上调0.54倍；miR-331在脊髓和背根中分别上调0.32和1倍；miR-365在脊髓和背根中分别上调0.46倍和0.2倍。福尔马林刺激性痛中，miR-125b在脊髓下调257%，在背根中上调0.47倍；miR-331在脊髓下调75%，在背根中下调67%；而miR-429在脊髓的表达无明显变化，而在背根中下调50%。李敏娜等[18]在大鼠坐骨神经慢性压迫损伤模型中发现，miR-99B上调，miR-674-3P、miR-879和miR-325-5P下调。

对于不同疼痛模型下小鼠神经系统miRNA调节提示，miRNA的调节可能与疼痛的发生、发展相关，对其相应的靶基因来编码某些受体，离子通道，转录和翻译因子等来调控疼痛，这些需要进一步的研究。

3 miRNA在疼痛中对机体的作用

术后切口痛是独特但又共通的急性疼痛模式，尽管有先进的手术技术和围术期镇痛方案，但仍有30%～40%的患者承受术后切口痛[19-20]。Sun等[21]研究发现，miR-203通过控制磷脂酶A2激活蛋白(phospholipase A2activating protein，PLAA)的表达来控制对切口疼痛的敏感程度：①miR-203在切口后明显下调；②miR-203表达水平降低导致PLAA表达明显升高；③PLAA在小鼠中导致机械疼痛敏感和持续自发痛；④PLAA通过激活sPLA2产生痛前效应；⑤P物质是可以导致miR-203下调和增加PLAA在小鼠皮肤、胶质细胞分化中表达的一种介质；⑥P物质在miR-203和PLAA之间起信号转导作用；总之，研究认为皮肤特异性miR-203与PLAA基因在切口后互相作用提高PLAA表达，PLAA导致自发和诱发疼痛，其依赖完整的P物质/NK1信号通路，此通路是切口周围炎症和组织修护的控制机制。miRNA在疼痛发生中的作用是相对新兴的研究方向，受体介导下miRNA水平的调节可能参与疼痛信号转导通路，miRNA的进一步研究可对疼痛产生和疼痛缓解有新的了解。Favereaux等[22]发现，miR103调节脊髓背角组织cav1,12 L型钙通道亚单位，事实上cav1,12 L型钙通道的三个亚单位均被同一个miRINA调节。

目前有报道称在脑和脊髓的常驻小胶质细胞中有高水平的miR-124表达，Ponomarev等[23]表示激活状态的小胶质细胞在体内及体外有低水平的miR-124表达，一种激活表型的外周巨噬细胞表达与脑及脊髓的孤立幼稚小胶质细胞更低水平的miR-124相关，继而高水平的miR-124可以使小胶质细胞处于静态。在脊髓中，小胶质细胞及巨噬细胞在神经痛、糖尿病视网膜病变及慢性炎性痛的发生、发展过程中起关键作用，慢性炎性痛和神经痛与丝氨酸-苏氨酸激酶 G蛋白受体激酶2(G protein-coupled receptor kinase2，GRK2)的水平降低有关[24-29]。Willemen等[30]对miR-124在疼痛发病机制中的作用进行了相关实验，并提出miR-124是治疗持续性痛觉过敏的新方法，实验发现：①脚掌内注入白细胞介素(interleukin,IL)1β诱导疼痛，24 h后WT小鼠疼痛完全缓解而GRK2在小胶质细胞/巨噬细胞50%减少小鼠(LysM-GRK2+/-小鼠)仍疼痛，LysM-GRK2+/-小鼠腰椎脊髓小胶质细胞中分离的miR-124水平显著低于WT小鼠，无IL-1β诱导下，WT小鼠和LysM-GRK2+/-小鼠在脊髓小胶质细胞或腹膜腔的巨噬细胞中miR-124的表达明显无差异，然而miR-124通过下调CCAAT增强子结合蛋白α(CCAAT/enhancerbinding protein α,C/EBPα)的表达来调节小胶质细胞/巨噬细胞活性,脚掌内注入IL-1β后LysM-GRK2+/-小鼠腰髓的C/EBP-α mRNA表达高于WT小鼠。②鞘内注射50 ng和100 ng的miR-124的LysM-GRK2+/-小鼠可以完全阻止IL-1β诱导的疼痛转为持续痛，低于20 ng无作用，在WT小鼠中鞘内注射20～100 ng的miR-124对于IL-1β诱导疼痛无任何作用。③miR-124调节M1(促炎因子IL-1β)/M2(抗炎因子转化生长因子β)平衡，鞘内注射miR-124可逆转WT小鼠和LysM-GRK2+/-小鼠中M1和M2表型标记的表达。④WT小鼠在鞘内注射高剂量λ-角叉胶6 d后任处于疼痛状态，在鞘内注射miR-124后疼痛迅速缓解。

综合上述实验结果，miR-203与PLAA的相互影响通过P物质/NK1信号通路来调节PLAA介导的自发和诱发的疼痛，miR-124对GRK2及C/EBP-α作用阻止疼痛转为持续疼痛，并能够维持M1(促炎因子IL-1β)/M2(抗炎因子转化生长因子β)的平衡，发现miRNA通过参与编码蛋白、信号通路、离子通道、转录和翻译因子等在疼痛发生、发展过程中发挥重要作用。

4 miRNA在临床疼痛诊断治疗中的意义

疼痛是当今危害人类健康和降低人类生活质量的最常见病症之一,它已经成为临床和基础医学研究的热点问题。miRNA与调节生物生长、发育、疾病发生过程密切相关，虽然目前对疼痛中miRNA的调节机制尚不十分清楚，但对miRNA在生理状态和疼痛状态下作用的进一步研究，为疼痛发生、发展机制提出了新的研究方向。有研究人员在局部暂时缺血卒中大鼠模型的脑部和血液中发现了多种miRNA的表达改变，如miR-290，miR-292-5P及miR-327等，并提出应用血液和脑脊液筛检疾病损伤时特异性改变的miRNA，并将其作为诊断疾病的生物学标记，也提高了miRNA用来筛检疼痛相关疾病的可能性[31]。由于缺乏研究，今后则需要进一步研究疼痛过程中相关miRNA的作用和机制，进一步筛选特异性miRNA，作为疼痛相关疾病的生物学标志。

5 小 结

对miRNA的深入了解，有助于提高疼痛相关疾病的治疗以及新治疗方法的提出：利用miRNA在疾病过程中相关基因表达的调节，下调与疾病相关miRNA的表达；利用miRNA作为新的药物靶点来下调疾病相关的目标miRNA及阻断相关信号通路起到治疗作用，为临床上急性疼痛、炎性疼痛等提供了新的治疗途径。虽然针对miRNA的相关研究仍处于起步阶段，但是相信随着对miRNA的进一步研究，在疼痛状态下的表达以及作用机制的深入研究，可能为今后疼痛的发病机制以及治疗提供新的思路和手段。

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