COMT和BDNF基因型表达对急性腰痛向慢性腰痛转变风险的影响

廖宏伟

(郑州市骨科医院/河南大学附属郑州市骨科医院创伤外科，河南郑州 45000)

多数急性腰痛(actue low back pain,ALBP)的疼痛在4～6周内消退，患者恢复正常腰部功能和活动能力。约有20%的ALBP患者12周后疼痛持续存在，并进展为慢性腰痛(chronic low back pain，CLBP)[1]。ALBP向CLBP转变导致患者长期受到疼痛和腰部功能障碍困扰，增加了患者阿片类药物应用和手术风险，早期识别和干预影响ALBP向CLBP转变的因素，对CLBP的针对性防治具有重要意义[2]。CLBP的遗传率为30%～60%，家族发病率高，提示CLBP可能是一种受基因因素和环境因素影响的疾病[3]。有文献证实，儿茶酚氧甲基转移酶(catechol-O-methyltransferase,COMT)和脑源性神经因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)基因编码介导疼痛物质，在神经系统致敏疼痛敏感性增强中发挥了重要作用[4-5]。COMT单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNP)和单倍型可改变COMT酶的结构和功能，调节下游降解的神经递质水平[6]。伤害性刺激可增加脊髓背角和脑干中的BDNF水平，导致疼痛信号和疼痛敏感性增强[7]。本研究旨在观察COMT和BDNF基因多态性及其与ALBP患者疼痛水平与CLBP发生风险的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

经医院伦理委员会批准，选择2017年6月～2019年12月在本院就诊的ALBP患者作为研究对象，纳入标准：①本次发病前1个月内无疼痛，突然发病，疼痛局限于第12肋下缘至臀纹之间；②发病时间≤2周；③年龄18～65岁，性别不限；④入组前4周内未应用过阿片类、非甾体类抗炎药等影响疼痛感觉的药物；⑤患者对研究知情并签署知情同意书。排除标准：①合并腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症、腰椎滑脱、骨质疏松症、腰椎肿瘤、腰椎结核、纤维肌痛、神经病变、类风湿性关节炎、坐骨神经痛等疾病者；②有脊柱手术史者；③合并神经功能缺陷者或影响感觉运动功能的共病者；④孕期或分娩后3个月内者；⑤正在服用阿片类药物或抗惊厥药物者；⑥合并双相情感障碍、精神分裂症等疾病者。共纳入患者186例，其中男74例，女112例；年龄26～63岁，平均年龄(41.37±12.59)岁。

1.2 研究方法

1.2.1 一般数据收集

患者入组日完成一般数据采集，由同一医师完成采集，内容包括年龄、性别、经济状况、受教育程度、生活方式(吸烟、饮酒、运动锻炼情况等)、伴随疾病等。

1.2.2 疼痛和情绪状态评估

患者疼痛采用VAS评分评估；情绪状态采用抑郁自评量表(self-rating depression scale,SDS)和焦虑自评量表(self-rating anxiety scale,SAS)评估，SDS和SAS均包括20个条目，满分100分，≥50分即表明存在抑郁或焦虑状态。

1.2.3 COMT和BDNF基因型检测

基因组DNA用标准方法从血液沉淀物中提取，采用预先设计的TaqMan引物和通用基因分型试剂盒对COMT单核苷酸多态性(rs4680)和DNF单核苷酸多态性(rs6265)进行基因分型，根据1000个基因组的数据，所有SNP全局次要等位基因频率均≥0.20，基因分型采用ABI StepOne Plus PCR仪和ABI等位基因识别软件完成。引物序列：COMT：正向5’-ACCCAGCGGATGGTGGATTT-3’，反向5’-TTTTCCAGGTCTGACAACGG-3’；BDNF：正向5’-TTTCTCCCTACAGTTCCACCAG-3’，反向5’-CTCCAAAGGCACTTGACTACTG-3’。

1.3 治疗方法

参照有关指南[8]拟定治疗方案，VAS评分≤3分者，充分告知患者疾病情况并安抚，建议患者尽可能保持活动状态，推荐进行有氧运动包括步行、慢跑等；上述措施基础上，VAS≥4分者给予布洛芬缓释胶囊治疗。患者病程持续12周以上者定义为CLBP。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 Hardy-Weinberg平衡定律的吻合度检验

2.2 CLBP发生率及是否进展为CLBP患者的COMT和BDNF基因型比较

186例患者随访时间12～34周、中位时间18周，符合CLBP标准43例，占23.12%。结果显示，CLBP和非CLBP患者的COMT rs4680和BDNF rs6265等位基因纯合子、杂合子和突变型的分布差异存在统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.3 CLBP和非CLBP患者的临床特征比较

CLBP和非CLBP患者的年龄、性别、吸烟、文化程度、糖尿病、运动锻炼、VAS评分、抑郁、焦虑等临床因素差异存在统计学意义(P<0.05)，见表2。

表1 是否进展为CLBP患者的COMT和BDNF基因型比较[例(%)]

表2 CLBP和非CLBP患者临床特征比较

2.4 影响CLBP转变的多因素分析

对单因素分析有意义的自变量赋值后，引入二分类多因素Logistic分析，结果显示：COMT rs4680 Val/Val基因型是CLBP转变的风险因素(P<0.05)，其他影响CLBP转变的因素包括女性、VAS≥7分、焦虑和运动锻炼(P均<0.05)。见表3。

表3 影响CLBP转变的多因素分析

3 讨论

CLBP是导致患者残疾、工作能力丧失、睡眠障碍的重要因素，严重影响患者生活质量和精神心理健康，关于CLBP治疗及预后的研究一直是临床关注的热点，但对ALBP转变为CLBP的风险因素研究较少见报道。本研究旨在探讨CLBP患者2个疼痛相关候选基因(COMT和BDNF)的基因型在ALBP向CLBP转换之间的作用。

对ALBP患者的研究显示，与未进展为CLBP的患者相比较，进展为CLBP的患者在疼痛区域和疼痛发作时均表现为疼痛敏感性增加，患者对冷刺激和机械刺激表现出痛觉过敏[9]。广泛的机械和冷刺激痛觉敏感度升高，增加了患者中枢敏感性，增加了神经病理性疼痛和CLBP的风险[10]。神经病理性疼痛已被证明与COMT基因型相关，COMT基因型表达与下背部和前臂的冷刺激疼痛敏感性增加及疼痛负荷增加呈显著相关性，而COMT基因表达量与痛觉敏感性和疼痛负荷的相关性较弱[11]。目前，COMT基因型对LBP影响的文献多数集中于CLBP的研究，观察指标多为腰椎间盘突出切除术或其他干预措施对患者预后的影响。Rut等[12]观察腰椎间盘突出切除术后COMT多态性(rs4680:A>G-Val158Met，rs6269：A>G，rs4633：C>T，rs4818：C>G)与疼痛敏感性的相关性，结果显示，少数等位基因携带者的术前和术后1年疼痛评分均处于较低水平，调整其他因素水平后，rs4680杂合子相对于纯合子患者具有更高的疼痛改善程度。

研究显示，rs4680上G-A，密码子108/158位缬氨酸(Val)变为蛋氨酸(Met)，Val/Val野生基因型纯合子酶活性最高，Val/Met野生型杂合子的酶活性为中等活性，Met/Met突变型纯合子的酶活性最低[13]。rs4680基因型改变与酶活性降低相关，临床研究显示，运动诱发肩痛患者中的COMT酶活性偏低与基因性慢性疼痛风险增加相关[14]。基础研究显示，模拟rs4860等位基因抑制COMT酶活性，可逆转脊髓神经结扎大鼠模型的神经病理性疼痛[15]。本研究结果显示，COMT rs4680纯合子是ALBP患者进展为CLBP的风险因素，结果提示COMT基因型可能参与了ALBP患者持续发展和进展为CLBP的过程，观察ALBP中的COMT基因型对判定CLBP的发生具有提示意义。

研究显示，常见BDNF SNP rs6265(Val66Met)的小等位基因存在与BDNF活性依赖性突触释放减少相关，携带小等位基因与女性痛经风险和痛经严重程度相关，增加了患者疼痛敏感性和止痛药物的用量[16]。对慢性疼痛患者的研究显示，BDNF等位基因携带者表现为对疼痛刺激的敏感性增加，提示BDNF多态性可能影响中枢对外周疼痛的整合过程[17]。在伤害性动物模型中，BDNF受体TrkB亚型TrkB.T1上调与慢性疼痛持续相关，但该研究并未平衡混杂因素[18]。本研究结果显示，外周血循环中BDNF基因型与CLBP的发生未显示出独立相关性，结合既往研究和本研究结果提示，ALBP患者的BNDF多态性可能不参与CLBP的进展过程。

综上所述，遗传因素可能在CLBP的发生中发挥了重要作用，COMT基因型参与CLBP的发生，而BDNF基因型可能与CLBP的发生不存在相关性，对ALBP干预时应考虑到CLBP易感性的遗传因素影响。本研究的不足之处在于：纳入对象仅为单中心住院患者，研究结论的普遍性尚需要流行病抽样调查进一步证实。