RNA结合蛋白CELF4：感觉神经元兴奋性与痛觉敏感性的关键负调控因子

本研究聚焦RNA结合蛋白CELF4在感觉神经元中的功能机制。研究人员通过条件性基因敲除模型发现，CELF4缺失会导致小鼠出现机械性与热痛觉超敏现象，并显著增强神经元兴奋性。该研究揭示了CELF4作为痛觉敏感性的重要负向调节因子，为慢性疼痛治疗提供了新的潜在靶点。

　　

在当今全球医疗健康领域，慢性疼痛困扰着约20%的成年人群体，其带来的负担远不止于身体不适。伤害性感受器作为感觉神经元，通过长程电信号将疼痛刺激传递至中枢神经系统，而其神经可塑性在持续性疼痛的病理生理学中起着关键作用。这种由新蛋白质合成增强的可塑性依赖于翻译机制的调控，在组织损伤后，信号传导和mRNA翻译的动态变化通过上调或激活促痛蛋白（如神经肽CGRP、感觉受体TRPV1、神经营养因子BDNF和电压门控离子通道Nav1.8等）来增强伤害性感受敏感性。

RNA结合蛋白（RBPs）通过控制RNA加工、运输、稳定性和翻译来调节基因功能。近年来机制研究和临床前研究表明，伤害性敏感性和可塑性受到RNA-蛋白质相互作用的调控。虽然已有研究发现在感觉神经元中普遍表达的RBPs在疼痛信号传导中发挥作用，但并非所有RBPs都广泛表达，许多在特定神经元群体中富集。鉴定调控感觉神经元兴奋性的RBPs可能揭示慢性疼痛发展中的新机制，并为疼痛管理带来新的治疗策略。

CUGBP Elav样家族成员4（CELF4）是一种高度保守的RBP，优先结合在mRNA的3'非翻译区富集的基序上。在中枢神经系统中，CELF4限制突触mRNA的翻译，CELF4缺失会导致兴奋性神经元过度兴奋和自发性癫痫发作。然而，CELF4在外周神经系统（PNS）中的功能尚不清楚。

此前研究发现CELF4在小鼠、大鼠和猕猴背根神经节（DRG）中与伤害性感受标记物共表达。基于这些发现，美国新英格兰大学的研究团队在《Neurobiology of Pain》上发表了一项研究，通过条件性基因敲除（KO）小鼠模型，探究了CELF4在感觉神经元中的具体功能。

研究人员采用了条件性基因敲除技术，使用了他莫昔芬诱导的Avil-creERT2和Calca-creER小鼠模型，特异性在成年DRG神经元中删除Celf4基因。通过免疫组化技术验证了CELF4在DRG神经元中的表达和敲除效率。行为学测试包括冯弗雷细丝测机械敏感性、哈格里夫斯测热敏感性，以及神经生长因子（NGF）和辣椒素诱导的超敏反应。电生理学实验采用全细胞膜片钳技术记录急性分离的DRG神经元的兴奋性。

研究结果显示，在Avil-creERT2驱动的Celf4敲除小鼠中，DRG神经元中CELF4阳性神经元的百分比显著降低。行为学测试表明，敲除小鼠在机械刺激和热刺激方面都表现出明显的超敏反应。机械超敏在敲除后7天达到峰值，两周内恢复到基线水平；热超敏也呈现类似趋势。

在炎症性疼痛模型中，低剂量NGF（5ng）注射未能诱导对照组小鼠出现明显的机械或热超敏，但在Celf4敲除小鼠中引起了显著的超敏反应。同样，低剂量辣椒素（0.01% w/v）注射在野生型小鼠中未引起显著热超敏，但在Celf4敲除小鼠中引发了显著的热超敏反应。

通过Calca-creER驱动特异性在CGRP阳性DRG神经元中敲除Celf4，研究人员发现这类神经元中CELF4与tdTomato共表达的比例显著降低。行为学测试显示，这类敲除小鼠出现了热超敏现象，进一步证实了CELF4在调节热敏感性中的重要作用。

电生理学实验结果表明，CELF4缺陷的辣椒素敏感性DRG神经元表现出明显的超兴奋性。与对照组相比，敲除神经元的动作电位频率显著增加，阈值电流（rheobase）显著降低，但静息膜电位没有显著差异。所有记录的细胞都通过辣椒素（1μM）应用确认了TRPV1表达。

研究人员在讨论中指出，诱导型Cre驱动系统虽然提供了强大的时空限制基因操作能力，但也存在一些局限性。Avil-creERT2品系繁殖能力较差，需要母系Cre传递，导致后代中雄性远多于雌性，严重影响了可生成的动物群体规模。此外，Avil和Calca Cre驱动的Celf4敲除效率为50-75%，但这种部分敲除已足以解析机械和热感觉阈值的显著变化。

关于超敏反应暂时性的机制，研究人员提出了几种可能解释：可能与痛觉超敏启动类似；可能涉及外周和/或中枢神经元的稳态可塑性；或者由其他CELF家族成员（包括在DRG神经元中稳态下低水平表达的CELF2和CELF6）的表达变化所补偿。

在中枢神经系统中，CELF4主要调节投射部位兴奋性相关蛋白的浓度，但在急性分离的DRG中，研究人员观察到CELF4缺失导致细胞体明显超兴奋。这表明需要进一步研究确定CELF4是否在DRG神经元亚区室（包括外周末梢和/或投射到背角）内调节新蛋白质合成。

RNA结合蛋白通过控制RNA在多个水平的命运（包括稳定性/半衰期和支架作用）、无义介导的衰变、向亚细胞域（包括轴突）的运输和翻译来调节神经可塑性和神经元对组织损伤的内在反应。CELF4是兴奋性、蛋白质合成和中枢神经系统轴突中离子通道浓度的负调节因子。

持续性疼痛伴随着感觉神经元中新蛋白质合成。例如，受损组织释放的炎症介质和生长因子刺激支配神经元合成受体、离子通道和神经递质。因此，鉴定控制编码伤害性蛋白的mRNA翻译的转录后调控机制，可能有助于成功调节持续性疼痛中感觉神经元的敏感性。

蛋白质合成分为三个步骤：起始、延伸和终止，并在多个水平受到调控。RBPs由于对mRNA翻译、剪接、稳定性和定位的影响而对转录物的命运有着严格的控制。调节翻译途径或能够特异性在伤害性感受器内靶向抑制促痛蛋白合成的治疗策略，可能是疼痛管理的有效方法，同时限制全身治疗相关的副作用。

这是首个表征在推定伤害性感受器中富集的RBP功能的研究，该RBP作为感觉神经元兴奋性和对感觉输入反应的负调节因子。CELF4在中枢神经系统中限制钠通道和钠电流的合成和浓度，从而调节神经元兴奋性。因此，鉴定感觉神经元中CELF4结合的转录本群，以及CELF4在多大程度上调节这些转录本的翻译，将阐明一种先前未识别的机制，该机制可能作为痛觉超敏发展的内源性制动器。

此外，测试在小鼠慢性疼痛模型中操纵CELF4表达作为干预措施的效果，将确定其作为慢性疼痛治疗干预新靶点的潜力。针对CELF4和/或发现CELF4激活剂可能会导致发现选择性在神经元亚群（包括伤害性感受器）中调节蛋白质合成的疗法。

这项研究不仅揭示了CELF4在痛觉调节中的关键作用，还为开发针对慢性疼痛的新型治疗策略提供了重要的理论基础和实验依据。通过靶向调节CELF4活性，未来可能开发出更具选择性和有效性的疼痛治疗方法，为全球数以亿计的慢性疼痛患者带来新的希望。