MicroRNA-134-5p介导瑞芬太尼与舒芬太尼差异性致痛觉过敏效应的机制

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阿片类药物是临床麻醉不可替代的镇痛基石,其被广泛的应用于围术期镇痛、神经病理性疼痛以及癌痛的治疗。随着使用量的增加,包括痛觉过敏(OIH)在内的一些中枢性副作用对其进一步推广应用提出了挑战。引起OIH最常见的药物是瑞芬太尼,但同样常用于临床的舒芬太尼却鲜有报道,二者的差异致痛敏效应可能有助于阐明OIH的发展机制,找到潜在的治疗靶点,进而指导临床阿片类药物使用,增加患者舒适满意度。微小RNA(microRNA,miR)是一类参与基因表达转录后调控的短序列非编码RNA;它们通过与靶mRNA的互补序列结合,诱导翻译抑制或mRNA降解。近年来研究发现,在病理性疼痛的发展进程中,miR含量或者功能的改变已被证实可调控疼痛介质表达,促进疼痛级联反应,导致病理性疼痛。miR还与疼痛中枢敏化形成过程中突触结构和功能的调控有关。μ-阿片受体(MOR)不仅是阿片类药物发挥作用的主要靶点,更是导致OIH的关键调控因子。研究证实,MOR参与调节OIH期间神经调节因子的表达、小胶质细胞激活以及突触可塑性改变。综上我们推测miR通过调控MOR参与介导脊髓背角神经网络增生与中枢敏化是OIH的一个可能机制。本研究拟建立在体小鼠瑞芬太尼、舒芬太尼痛觉过敏模型,探讨脊髓背角miR-134-5p、MOR是否与二者诱导的痛觉过敏有关,以及miR-134-5p与其靶基因MOR相互作用对突触形态/功能的调控,为临床预防和治疗OIH提供新的思路。目的通过测定瑞芬太尼、舒芬太尼引发机械/热痛觉过敏的半数有效剂量,比较二者诱导痛觉过敏效应的差异;通过找寻瑞芬太尼、舒芬太尼的等效剂量,比较二者诱导痛觉过敏时程的差异;通过评价瑞芬太尼与等效剂量舒芬太尼痛觉过敏小鼠脊髓背角miR-134-5p和MOR表达的变化,探讨造成二者差异性痛觉过敏时程中的可能机制;通过鞘内注射Agomir-134过表达miR-134-5p,探讨其对瑞芬太尼痛觉过敏小鼠行为学以及脊髓背角MOR表达的影响;通过鞘内注射Antagomir-134抑制miR-134-5p,探讨其对舒芬太尼痛觉过敏小鼠行为学以及脊髓背角MOR表达的影响;通过鞘内注射LV-MOR基因敲减MOR,探讨其对瑞芬太尼痛觉过敏小鼠行为学和miR-134-5p表达的影响;通过鞘内注射Agomir-134过表达miR-134-5p或LV-MOR抑制MOR,探讨其对瑞芬太尼痛觉过敏小鼠脊髓背角树突棘形态学、突触结构重塑以及突触可塑性改变的影响;方法一、雄性成年C57BL6/J小鼠72只,随机分为9组(n=8):C组(生理盐水组):尾静脉注射生理盐水4×0.1ml,两次注射间隔15min(后同);R1、R2、R3、R4组(不同剂量瑞芬太尼组):4×5μg/kg,4×10μg/kg,4×15μg/kg,4×20μg/kg、;S1、S2、S3、S4组(不同剂量舒芬太尼组):4×0.5μg/kg,4×2.5μg/kg,4×5μg/kg,4×10μg/kg;于造模前1d、造模后3h、6h、1d、2d、3d、5d、7d、9d,测定热刺激缩足潜伏期(PWL)和机械刺激缩足阈值(PWT),绘制时间-效应曲线,分别计算得出致机械/热痛觉过敏效应的ED50。二、雄性成年C57BL6/J小鼠90只,随机分为3组(n=30):C组(生理盐水组):尾静脉注射生理盐水4×0.1ml,两次注射间隔15min(后同);R组(瑞芬太尼组):尾静脉注射瑞芬太尼4×10μg/kg;S组(舒芬太尼组):尾静脉注射舒芬太尼4×0.5μg/kg。于造模前1d、造模后3h、6h、1d、2d、3d、5d、7d,每组取8只小鼠测定热刺激缩足潜伏期(PWL)和机械刺激缩足阈值(PWT);于上述时间点,每组取3只小鼠处死并取脊髓背角L3~L5节段,采用PCR和Western Blot法测定miR-134-5p、MOR表达;于造模后2d,每组取3只小鼠处死并取脊髓背角L3~L5节段,采用免疫组化和染色质免疫共沉淀法测定miR-134-5p表达和活性。三、雄性成年C57BL6/J小鼠66只,随机数字表法分6组(n=11):C组(错配序列+生理盐水组):Scramble×3d,生理盐水4×0.1 ml;Agomir组(miR-134-5p+生理盐水组):Agomir-134(1nmmol)×3d,生理盐水4×0.1 ml;R组(错配序列+瑞芬太尼组):Agomir-134×3d,瑞芬太尼4×10μg/kg;Agomir+R1、Agomir+R2、Agomir+R3组(miR-134-5p+瑞芬太尼组):Agomir-134(0.1、0.5、1nmmol)×3d,瑞芬太尼4×10μg/kg;于造模前1d、造模后3h、6h、1d、2d、3d、5d、7d,每组取8只小鼠测定热刺激缩足潜伏期(PWL)和机械刺激缩足阈值(PWT);于造模后2d,每组取3只小鼠处死并取脊髓背角L3~L5节段,采用PCR和Western Blot法测定miR-134-5p、MOR表达,采用高尔基染色和透射电镜法测定树突棘、突触形态相关参数。四、雄性成年C57BL6/J小鼠66只,随机数字表法分6组(n=11):C组(错配序列+生理盐水组):Scramble×3d,生理盐水4×0.1ml;Antagomir组(miR-134-5p+生理盐水组):Antagomir-134(1nmmol)×3d,生理盐水4×0.1 ml;S组(错配序列+舒芬太尼组):Antagomir-134×3d,舒芬太尼4×0.5μg/kg;Antagomir+R1、Antagomir+R2、Antagomir+R3组(miR-134-5p+舒芬太尼组):Antagomir-134(0.1、0.5、1 nmmol)×3d,舒芬太尼4×0.5μg/kg;于造模前1d、造模后3h、6h、1d、2d、3d、5d、7d,每组取8只小鼠测定热刺激缩足潜伏期(PWL)和机械刺激缩足阈值(PWT);于造模后2d,每组取3只小鼠处死并取脊髓背角L3~L5节段,采用PCR和Western Blot法测定miR-134-5p、MOR表达。五、雄性成年C57BL6/J小鼠48只,随机数字表法分4组(n=12):C组(LV-阴性对照+生理盐水组):LV-NC×2次,生理盐水4×0.1 ml;LV组(LV-MOR+生理盐水组):LV-MOR×2次,生理盐水4×0.1ml;R组(LV-阴性对照+瑞芬太尼组):LV-NC×2次,瑞芬太尼4×10μg/kg;LV+R组(LV-MOR+瑞芬太尼组):LV-MOR×2次,瑞芬太尼4×10μg/kg;于造模前1d、造模后3h、6h、1d、2d、3d、5d、7d,每组取8只小鼠测定热刺激缩足潜伏期(PWL)和机械刺激缩足阈值(PWT);于造模后2d,每样实验每组取3只小鼠处死并取脊髓背角L3~L5节段,采用PCR和Western Blot法测定miR-134-5p、MOR表达,采用高尔基染色和投射电镜法测定树突棘、突触形态相关参数。六、取出生4~6周的C57BL6/J小鼠16只,随机分为4组(n=4):取L3~L5节段制成脊髓片。C组:孵育人工脑脊液1h;R组:孵育含有瑞芬太尼(4nM)的人工脑脊液中1h;Agomir组:孵育含瑞芬太尼(4nM)和Agomir-134(5μM)的人工脑脊液1h;LV-MOR组:鞘内注射LV-MOR稳定转染后,孵育含瑞芬太尼(4nM)的人工脑脊液1h。全细胞膜片钳技术评价小鼠脊髓背角神经元的mEPSCs。结果一、瑞芬太尼、舒芬太尼均可剂量依赖性地诱发小鼠机械/热痛觉过敏症状,EC50分别为10.66(10.06-11.17)μg/kg和9.03(8.23-10.01)μg/kg;3.14(2.78-3.59)μg/kg和2.72(2.42-3.11)μg/kg;二、瑞芬太尼可以诱发显著、长时的痛觉过敏症状,而等效剂量(1/20)舒芬太尼仅能引起短暂且轻微的痛觉过敏。瑞芬太尼可导致小鼠脊髓背角内总/功能性miR-134-5p表达下调并可较长时间增加MOR表达;而等效剂量的舒芬太尼无此效应;三、特异性过表达脊髓miR-134-5p能有效减轻瑞芬太尼痛觉过敏症状;四、选择性减少脊髓水平miR-134-5p含量可加剧舒芬太尼痛觉过敏;五、基因敲减脊髓背角MOR预防了瑞芬太尼痛觉过敏的发生;六、上调miR-134-5p含量抑制瑞芬太尼诱导的m EPSCs频率与幅度增加;瑞芬太尼导致的异常树突棘增生以及突触重塑可被miR-134-5p所改善。结论瑞芬太尼较舒芬太尼更能稳定、轻易地引发长时程痛觉过敏症状,miR-134-5p/MOR在瑞芬太尼/舒芬太尼痛觉过敏差异化发展中发挥重要而独特的作用。瑞芬太尼暴露后,脊髓背角miR-134-5p表达及活性降低,进而引发下游MOR过表达,加速树突棘重构、突触结构重塑以及突触可塑性增强,导致长时程的痛敏症状;相较之下,舒芬太尼缺乏下调miR-134-5p的能力,因此其引发的痛觉过敏症状短暂且轻微。miR-134-5p/MOR通路活性改变可能是瑞芬太尼痛觉过敏高发病率的重要原因。
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