陈 神经病理性疼痛相关的 miRNA特征分析

陈 神经病理性疼痛相关的 miRNA特征分析

宦烨 1 蔡宏伟 1*

中南大学湘雅医院麻醉科 湖南 长沙 410008

摘要：文利用生物信息学方法，收集了大、小鼠的周围性神经病理性疼痛模型和人类疼痛的基因芯片整合分析，进行跨物种基因差异筛选和富集分析，发现多个miRNA在疼痛组与正常组的比较中存在差异（p<0.05, FDR<25%），且富集的miRNA与周围性神经病理性疼痛的相关性尚未见报道，查证后发现在外周血血清中有14个miRNA的存在。因此，所富集的miRNA可能作为周围性神经病理性疼痛的诊疗的标志物，提供客观便捷的诊断标准。

关键词： 神经病理性疼痛；miRNA；生物信息学分析；标志物

中枢神经系统和外周神经系统的神经损伤或功能障碍都可导致神经病理性疼痛，神经病理性相关疼痛患病率约为 6.9%-10%。据此推算，我国神经病理性疼痛患者量十分庞大。临床上，对疼痛的诊断存在极大的主观性。因此，客观的评估疼痛的指标对于疼痛的诊断和个体化治疗至关重要[1] 。近年来，诸多研究证实了具有调控功能的小非编码 RNA（microRNA，miRNA）在神经病理性疼痛在内的各种疾病的发生和发展过程异常表达，miRNA 结构相对稳定，且在体液中也大量存在。可作为神经病理性疼痛诊断的生物标志物和潜在的治疗靶点。

1.材料和方法

微阵列数据集（Microarray）从GEO和ArrayExpress数据库中下载。数据集序列号分别为：大鼠GSE24982，GSE2884，GSE30691；小鼠GSE75072，GSE97076；人类GSE69901，GSE47603，对大、小鼠和人类中筛选出的差异基因进行验证。另选择人类外周血清miRNA数据集GSE81120，对富集的数据进行深入验证。

1.1动物模型和人类疼痛相关差异表达基因筛选

根据样本描述，将样本分为实验组和对照组，样本数据质控、归一化后，利行差异表达基因分析，差异倍数>1.5倍，p<0.05为筛选标准

1.2 GSEA富集分析miRNA

利用GSEA软件，对大鼠、小鼠和人类中分析得到的差异表达基因根据保守的顺势调控模序进行比较分析，得出miRNA富集分析，以p<0.05, 且FDR<25%为标准。

2 结果

2.1大鼠、小鼠和人类疼痛相关差异表达基因

在大鼠模型中， 52个基因共同表达上调，48个基因共同表达下调；在小鼠中， 34个基因共同表达上调，7个基因共同表达下调；在人类中， 39个基因共同表达上调，38个基因共同表达下调。结果如表1所示。

2.2 GSEA富集分析miRNA

利用GSEA软件进行miRNA的富集分析，对比人类血清数据集，筛选14个在血清样本中有表达的miRNA（表3）。

表3 存在于外周血血清中与神经病理性疼痛相关miRNAs

3讨论

MicroRNA（miRNA）是一类内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子，可以与靶基因的mRNA进行结合，在靶基因转录的各阶段均可进行调控。也可以对靶基因进行转录后水平调控。神经系统的发育和分化均有miRNA的参与，miRNA也与神经元功能的行使密不可分[2]。在疼痛的研究方面，有较多关于miRNA与疼痛调控的报道，在神经病理性疼痛相关基因调控的过程中，约80%的信号基因都有miRNA参与调控[3]。MiRNA广泛存在于血清等各种组织液中，在CRPS患者中， 18个 miRNA差异显著，其中4种miRNA与CRPS患者的疼痛水平呈正相关 [4]。我们对所富集的14个miRNA进行文献检索，文献检索进一步证实所富集的miRNA具有一定的可靠性。除miR-34c-5p、miR-382-5p、miR-181b、miR-186外，其余miRNA尚未见任何与疼痛，特别是周围性神经病理性疼痛的报道。而对于已见报道的四个miRNA，均只有少量文章报道。miR-34c-5p仅见2篇报道，分别与癌痛和带状疱疹后神经痛相关。 2016年，JiangBC等人则对miR-186-5p在神经病理性疼痛方面进行了较为深入的研究，miR-186-5p通过CXCL13/CXCR5作用，接到星形胶质细胞参与到神经病理性疼痛的发生 [5]。

miRNA 作为基因转录后关键调控分子之一，在肿瘤发生中的作用已经得到了较为充分的阐释，然而，在疼痛领域，特别是神经病理性疼痛的发生和发展中，所涉及的miRNA的研究仍然有待深入，本文为神经病理性疼痛提供客观、便捷的诊断标准。也为以miRNA为靶标的神经病理性疼痛的个体化治疗提供参考基础。

参考文献：

[1] van Hecke O, Austin SK, Khan RA, et al. Neuropathic pain in the general population: a systematic review of epidemiological studies. Pain, 2014,155(4):654-662.

[2] Inoue K. [MicroRNA function in animal development]. Tanpakushitsu Kakusan Koso, 2007,52(3):197-204.

[3] Peng C, Li L, Zhang MD, et al. miR-183 cluster scales mechanical pain sensitivity by regulating basal and neuropathic pain genes. Science, 2017,356(6343):1168-1171.

[4] Orlova IA, Alexander GM, Qureshi RA, et al. MicroRNA modulation in complex regional pain syndrome. J Transl Med, 2011,9:195.

[5] Jiang BC, Cao DL, Zhang X, et al. CXCL13 drives spinal astrocyte activation and neuropathicpain via CXCR5. J Clin Invest, 2016,126(2):745-761