IL-6调控外周神经损伤引起DRG内Mu阿片受体基因启动子甲基化修饰的分子机制研究

Neuropathic pain remains a pressing clinical problem. Our previous studies showed that the promoter region of the mu opioid receptor gene in the DRG was regulated by DNA methylation after Nerve injury, and the expression of Mu opioid receptor was decreased to reduce the opioid target on neuropathic pain. Recently, mounting evidence has suggested that IL-6 may play a critical role in the development of pathological pain. IL-6 can promote the methylation of various tumor suppressor gene promoters by up-regulating the transcription of DNMT1, resulting in the decrease of the expression of tumor suppressor gene. Our preliminary results suggest that IL-6 could cause the change of the expression of Mu opioid receptor in the DRG neurons. Therefore, we propose the following hypothesis: Peripheral nerve injury can cause up-regulation of IL-6 expression, the binding activity of IL-6 to IL-6R, activation of JAK2 / STAT3 signal pathway and up-regulation DNMT1 expression, and thus promote the primary nerve hyper-methylation of the opioid receptor gene promoter region. This research will further elucidate the specific molecular mechanism of IL-6 in regulating the methylation of Mu opioid receptor gene promoter in DRG caused by nerve injury. It will help to clarify the specific epigenetic mechanisms of neuropathic pain and provide new ideas and direction for the treatment of neuropathic pain.

神经病理性疼痛仍是临床难题。我们前期研究显示，神经损伤后 DRG内Mu阿片受体基因启动子区受到DNA甲基化修饰的调控，Mu阿片受体表达降低，减少阿片药物的作用靶点，使阿片药物对神经病理性疼痛小鼠的镇痛效应降低。多项研究表明，IL-6可能在神经病理性疼痛的发展中发挥关键作用。IL-6可通过上调DNMT1的表达促进多种抑癌基因启动子区域甲基化增强，抑制多种抑癌基因的表达。我们的预试验结果提示，IL-6增多可引起Mu阿片受体表达的变化。因此，我们提出以下假说：外周神经损伤引起IL-6表达上调，并与IL-6R结合，激活JAK2/STAT3信号通路,上调DNMT1的表达，促进初级神经元Mu阿片受体基因启动子区域超甲基化，使Mu阿片受体蛋白表达降低。本课题将进一步阐明IL-6调控神经损伤引起DRG内Mu阿片受体基因启动子甲基化修饰的具体分子机制，有助于揭示神经病理性疼痛的发病机制并对其治疗提供新思路。

神经性疼痛是一种神经系统原发损害或功能障碍引起的慢性疼痛疾病，严重影响患者生活质量。研究显示，表观遗传学机制参与神经病理性疼痛，且神经系统和免疫系统的相互作用可能是疼痛慢性化的关键。神经损伤后DRG内MOR基因启动子区受到DNA甲基化修饰的调控，MOR表达降低，减少阿片药物的作用靶点，使阿片药物对神经病理性疼痛小鼠的镇痛效应降低。IL-6通过上调 DNMT的表达促进多种抑癌基因启动子区域甲基化增强，抑制多种抑癌基因的表达。因此，我们提出以下假说:外周神经损伤引起IL-6表达上调，并与IL-6R结合，激活IL-6经典信号通路, 上调DNMT3a的表达，促进初级感觉神经元MOR基因启动子区甲基化，使MOR蛋白表达降低并减弱吗啡的镇痛效应。我们进行了如下实验:第一: 观察CCI模型小鼠DRG中IL-6和DNMT3a表达是否及如何改变，DRG神经元中的MOR表达变化以及疼痛的行为反应。第二:采用染色体免疫共沉淀技术检测 DNMT3a与MOR基因启动子是否存在结合，并用焦磷酸盐测序法检测MOR基因启动子DNA甲基化水平，以验证课题假设。第三部分:细胞水平对上述假设的IL-6/DNMT3a/MOR通路进一步验证。第四部分:萤光素酶报告基因实验体外验证MBD与MOR基因启动子是否存在结合。结果:我们的数据显示，小鼠慢性神经损伤引起DRG中IL-6和DNMT3a表达显著上调，导致DRG中MOR基因启动子的甲基化增加和MOR蛋白表达降低。用5-aza-dc抑制DNMT3a催化活性可以显著降低MOR启动子的甲基化水平，上调MOR表达并增强吗啡的镇痛效应，但是IL-6的表达没有明显变化。阻断IL-6通路后，DNMT3a表达和MOR启动子的甲基化水平均降低，MOR表达增加并增强吗啡的镇痛效应。采用染色质免疫共沉淀技术检测到DNMT3a与MOR基因启动子确实存在结合，证实IL-6介导的DNMT3a对MOR基因启动子区的甲基化调控。细胞实验进一步验证了上述结果。结论:在神经损伤所致持续炎症激发条件下，IL-6信号传导并激活DNMT3a，其在MBD存在的条件下被募集到MOR的DNA启动子位点，导致MOR启动子区甲基 化水平升高和MOR表达下调。本研究将有助于揭示神经病理性疼痛的表观遗传机制和神经免疫机制，并对其治疗提供新思路。