浙二广济论坛 | 严敏教授团队揭示背根神经节神经元μ阿片受体在神经病理性疼痛中表...
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作者：王烈菊
审校：郁丽娜
浙江大学医学院附属第二医院麻醉科严敏教授团队在神经学前沿Frontiers in neuroscience发表了题为The MeCP2 epigenetic silencing of Oprm1 gene in primary sensory neurons under neuropathic pain conditions的研究论文，发现了在神经病理性疼痛情况下，背根神经节（Dorsal root ganglion，DRG）神经元μ 阿片受体（MOR）表达降低的新机制。在神经病理性疼痛情况下，μ阿片受体基因（Oprm1）启动子区的甲基化增加，以及招募的表观遗传相关分子甲基化结合蛋白（MeCP2）和去乙酰化酶（HDAC1）影响Oprm1基因启动子区的乙酰化水平，进而调控MOR的表达。该论文的第一作者是浙大二院麻醉科孙娜博士，共同第一作者是浙大二院麻醉科郁丽娜教授，通讯作者为严敏教授。
【研究背景】
神经损伤引起的神经病理性疼痛是一种慢性难治性疾病，仅在美国每年就有超过600万人长期受神经病理性疼痛的折磨。阿片类药物作为治疗疼痛的重要分子，对神经病理性疼痛的治疗效果并不理想。周围神经损伤引起DRG初级感觉神经元MOR表达降低是阿片类药物镇痛降低的主要原因之一，但对于其具体机制，我们知之甚少。本研究的目的是探讨周围神经损伤如何导致DRG中MOR的表达改变，进而为提高阿片类药物来缓解神经病理性疼痛提供新的思路。
【研究方法】
本实验手段主要包括焦磷酸测序 (Pyrosequencing) 、蛋白质免疫共沉淀 (Co-immunoprecipitation, CoIP)、DNA免疫共沉淀 (Chromatin immunoprecipitation, ChIP)，荧光素酶报告基因以及常规分子生物学实验方法。选取了6-8周雄性小鼠，通过病毒过表达、小干扰RNA基因沉默以及抑制剂等技术手段，在体水平进行基因表达的干预。本研究采用了坐骨神经慢性缩窄模型 (CCI) ，通过热缩足潜伏期（PWL）这一行为学来验证阿片类药物吗啡镇痛效果的改变。
【研究结果】
研究首先发现，与正常的DRG神经元相比，周围神经损伤后损伤侧DRG内MOR表达在术后第3天开始降低，到第7天差异有统计学意义，而MeCP2蛋白则呈现增加的趋势，免疫荧光也得到相同的结果（图1）。同时我们也发现，损伤侧脊髓背角MOR蛋白表达降低，但其mRNA水平并没有明显的变化（图1），这也进一步印证了脊髓MOR的突触后机制，即MOR的转录主要在DRG的神经元内，通过轴突运输至脊髓背角发挥作用。通过过表达或者基因沉默MeCP2等手段可以显著地抑制或者改善损伤侧DRG内 MOR的表达（图2）。焦磷酸测序也发现，神经损伤后损伤侧DGR内Oprm1基因启动子区域（-83 - +377bp范围内）甲基化增加，且这种甲基化是可以被甲基化转移酶抑制剂5-aza-dC逆转的（图3）。通过进一步的ChIP以及CoIP实验发现甲基化的启动子区域约2000bp范围内所设计的4个引物均可以与MeCP2结合，而MeCP2可以且仅与HDAC1有结合，最终导致Oprm1基因启动子区的乙酰化水平降低，Oprm1启动子区的空间结构更加被压缩，不利于MOR的转录，进而降低MOR的表达。荧光素酶报告基因实验更进一步验证MeCP2对Oprm1基因的抑制作用，和对照组相比，抑制效果约30%（图4）。如使用MeCP2的小干扰RNA降低MeCP2的表达，或者全身给药HDAC类的活性抑制剂SAHA，吗啡的镇痛效果有显著改善（图2和图5）。
图1周围神经损伤后损伤侧DRG内MOR表达显著减少
图2DRG中MeCP2对MOR的调控
图3 神经损伤后Oprm1基因启动子区域甲基化增加
图4 HDAC1参与调控神经病理性疼痛情况下MOR的表达降低
图5 HDAC抑制剂改善吗啡的镇痛效果
【研究结论】
该文从表观遗传学调控的角度阐述了MeCP2以及HDAC1在外周神经损伤后DRG内MOR表达下调中的作用。二者通过与神经损伤后高甲基化的Oprm1基因启动子区结合，最终导致Oprm1基因的转录抑制，从而降低了MOR的表达，通过使用基因沉默技术敲减MeCP2的表达或者使用HDAC活性抑制剂可以显著改善阿片类药物吗啡的镇痛效果。由此为DRG水平以及脊髓水平，吗啡对神经病理性疼痛的镇痛效果的改善提供全新的思路。
全文链接：Frontiers | MeCP2 Epigenetic Silencing of Oprm1 Gene in Primary Sensory Neurons Under Neuropathic Pain Conditions (frontiersin.org)
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