ZBTB18功能障碍通过基于CHD4的表观遗传去抑制感觉神经元中CLIC1通道促进神经病理性疼痛

《Advanced Science》：ZBTB18 Dysfunction Promotes Neuropathic Pain via CHD4-based Epigenetic Disinhibition of CLIC1 Channels in Sensory Neurons

　　

神经损伤诱导感觉神经元基因表达重编程是神经病理性疼痛的关键驱动因素。然而，协调这种适应不良可塑性的转录网络在很大程度上仍未明确。在此，研究人员将转录抑制因子ZBTB18确定为该致病过程的关键调节因子。周围神经损伤显著下调受损大鼠三叉神经节（trigeminal ganglion, TG）中ZBTB18的水平。恢复ZBTB18表达可逆转损伤诱导的机械性痛觉过敏，而在初始TG神经元中敲低ZBTB18足以再现神经病理性疼痛症状。机制上，ZBTB18通过结合其启动子内的特异性沉默子元件直接抑制Clic1转录。这种抑制是通过募集核小体重塑和去乙酰化酶（nucleosome remodeling and deacetylase, NuRD）复合物实现的，该相互作用由ZBTB18 BTB结构域和染色质域解旋酶DNA结合蛋白4（chromodomain helicase DNA-binding protein 4, CHD4）介导。破坏这种募集可消除Clic1启动子处组蛋白H3K²⁷ac去乙酰化，增强RNA聚合酶II（RNA polymerase II, Pol II）占据并驱动Clic1表达。因此，神经损伤诱导的ZBTB18丧失解除了这种表观遗传制动，导致CLIC1上调、氯离子通道活性增加以及三叉神经节神经元高兴奋性，从而构成机械性超敏反应的基础。总之，这些发现揭示了神经病理性疼痛中一个新的ZBTB18/NuRD/CLIC1表观遗传轴，并强调该转录通路是治疗干预的潜在靶点。

神经病理性疼痛是由躯体感觉神经系统病变或损伤引起的慢性疾病，严重影响患者生活质量。现有药物以阿片类和非甾体抗炎药为主，镇痛效果有限且副作用显著。外周神经损伤可导致初级感觉神经元（如三叉神经节，TG）中疼痛相关基因在转录和翻译水平发生失调，这种适应不良的基因表达重编程被认为是神经病理性疼痛发生和维持的关键驱动因素，但协调这一过程的转录网络仍不清楚。ZBTB蛋白家族是一类进化上保守的转录抑制因子，多个成员在神经损伤后的感觉神经节中表达改变，但它们在疼痛调控中的作用尚未阐明。

研究人员利用大鼠眶下神经慢性压迫性损伤（chronic constriction injury of infraorbital nerve, CCI-ION）模型，发现转录抑制因子ZBTB18在损伤侧TG中显著下调。功能实验表明，恢复ZBTB18表达可缓解疼痛，而敲低ZBTB18足以诱发疼痛。机制上，ZBTB18通过其BTB结构域与染色质域解旋酶DNA结合蛋白4（CHD4）相互作用，募集核小体重塑和去乙酰化酶（NuRD）复合物至Clic1基因启动子，维持低水平组蛋白H3K²⁷ac和低RNA聚合酶II（Pol II）占据，抑制Clic1转录。神经损伤导致的ZBTB18丧失解除了这一表观遗传抑制，引起CLIC1上调、氯通道活性增强和TG神经元高兴奋性，最终导致机械性痛觉超敏。该研究首次阐明ZBTB18/NuRD/CLIC1表观遗传轴在神经病理性疼痛中的作用，为临床干预提供了新靶点。论文发表在《Advanced Science》。

研究采用的主要技术方法包括：建立CCI-ION大鼠模型并进行von Frey纤维丝和辐射热行为学检测；利用RNA测序（RNA-seq）和染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）鉴定靶基因；通过定量PCR、免疫印迹和免疫荧光验证表达与定位；采用共免疫沉淀结合质谱（LC-MS）及GST pull-down鉴定蛋白相互作用；使用双荧光素酶报告基因验证启动子活性；运用慢病毒介导的过表达/敲低和化学修饰siRNA进行体内功能干预；通过膜片钳电生理记录氯电流和动作电位；并使用GSK503、恩替诺特和IAA-94等药物进行药理学干预。样本均来自成年Sprague-Dawley大鼠TG组织。

**神经损伤诱导TG神经元中ZBTB18下调**：通过RNA-seq筛选和qPCR验证，研究人员发现CCI-ION后损伤侧TG中Zbtb18 mRNA和蛋白水平在术后14天至28天持续降低，且主要表达于NeuN阳性神经元，在IB4和CGRP阳性小直径伤害性神经元中比例较高。进一步研究表明，损伤诱导的H3K²⁷me3在zbtb18启动子区域沉积增加介导其转录抑制。

**ZBTB18调节神经病理性疼痛相关行为**：慢病毒介导的TG神经元ZBTB18过表达可显著逆转CCI-ION诱导的机械性痛觉过敏和热痛觉过敏，并在预防实验中减轻疼痛发展；而siRNA或shRNA介导的ZBTB18敲低在正常大鼠中足以诱发机械性痛觉过敏。在完全弗氏佐剂（complete Freund's adjuvant, CFA）炎性痛模型中，ZBTB18表达和功能均无变化，表明其作用具有神经病理性疼痛特异性。

**CLIC1是ZBTB18的下游靶点**：RNA-seq（GEO编号GSE310186）和ChIP-seq（GEO编号GSE310187）联合分析鉴定出52个高可信直接靶基因，其中Clic1上调最显著。ChIP-qPCR证实ZBTB18结合Clic1启动子两个位点，双荧光素酶报告基因显示这两个位点介导协同抑制。给予ZBTB18靶向decoy DNA可解除抑制，上调CLIC1并诱发机械性痛觉过敏，表明该结合位点是功能性沉默