《Journal of Biological Chemistry》：Downregulation of ClC-3 chloride channels in dorsal root ganglia neurons contributes to bone metastasis-induced pain
编辑推荐：
本研究针对骨转移性疼痛治疗难题，发现背根神经节（DRG）中ClC-3氯离子通道下调是关键致病机制。通过多组学技术证实，肿瘤微环境产生的IGF1通过激活IGF1R-AKT信号通路上调HDAC2，进而表观遗传沉默ClC-3基因。研究首次揭示IGF1/IGF1R-AKT-HDAC2-ClC-3信号轴在骨癌痛中的作用，为开发靶向表观遗传调控的镇痛策略提供新靶点。
骨转移引发的疼痛是癌症患者最常见的并发症之一，这种顽固性疼痛严重影响患者生活质量，但现有镇痛手段效果有限。当肿瘤细胞转移到骨骼，会创建特殊的微环境，通过复杂分子机制改变感觉神经元的特性，导致痛觉超敏。背根神经节（DRG）作为痛觉传导的第一级神经元，其功能状态变化在慢性疼痛发生中起关键作用。然而，骨转移性疼痛的具体分子机制尚未完全阐明，特别是氯离子通道在这一过程中的作用研究较少。
近日，蚌埠医学院第一附属医院骨科团队在《Journal of Biological Chemistry》发表研究，首次系统揭示了ClC-3氯离子通道在骨转移性疼痛中的关键作用及调控机制。研究发现肿瘤微环境通过IGF1/IGF1R-AKT-HDAC2信号轴表观遗传沉默ClC-3表达，导致DRG神经元超兴奋性，最终产生疼痛 hypersensitivity。这一发现为理解骨转移性疼痛的分子机制提供了新视角，也为开发新型镇痛药物提供了潜在靶点。
研究团队采用多学科技术方法，包括建立大鼠骨转移疼痛模型（通过胫骨内注射MRMT-1乳腺癌细胞）、鞘内给药技术、全细胞膜片钳记录神经元兴奋性、蛋白质印迹（Western blot）和实时定量PCR检测基因表达、染色质免疫沉淀（ChIP）分析蛋白与DNA结合、免疫荧光染色观察蛋白定位与共表达，以及RNA测序分析差异表达基因。行为学测试包括机械痛阈（PWT）和热痛阈（PWL）测定。
Decreased abundance of ClC-3 in DRG neurons of bone metastasis model rats
研究人员首先发现，在骨转移模型大鼠的L4/5 DRG神经元中，ClC-3通道在蛋白和mRNA水平均显著下调。免疫荧光显示ClC-3广泛分布于不同类型的DRG神经元中。电生理记录表明，骨转移导致电压门控钠电流密度增加，提示神经元兴奋性增强。
Overexpression of ClC-3 in DRG neurons reduces neuronal hyperexcitability and attenuates pain hypersensitivity in bone metastasis model rats
为验证ClC-3的功能，研究团队通过鞘内注射表达ClC-3的慢病毒（LV-ClC-3）使其在DRG神经元中过表达。结果显示，ClC-3过表达可逆转肿瘤诱导的神经元超兴奋性，表现为动作电位（AP）数量减少、阈值电位（TP）和基强度（rheobase）升高。行为学测试证实，ClC-3过表达能显著缓解模型大鼠的机械性异常性疼痛和热痛觉过敏。
Knockdown of ClC-3 in DRG neurons enhances the neuronal excitability and produces pain hypersensitivity in na?ve rats
相反，在正常大鼠DRG神经元中敲低ClC-3（通过siRNA）可诱导神经元超兴奋性和疼痛超敏。重要的是，在敲低ClC-3后重新表达ClC-3可逆转疼痛表型，证明ClC-3下调是疼痛发生的特异性机制。进一步实验排除了ClC-3敲低导致神经元丢失的可能性。
Increased HDAC2 abundance mediates the reduction of functional ClC-3 channels in DRG neurons from bone metastasis model rats
RNA测序和分子实验表明，I类组蛋白去乙酰化酶（HDAC）成员HDAC2在模型大鼠DRG中特异性上调，而HDAC1、HDAC3和HDAC8无显著变化。染色质免疫沉淀（ChIP）实验证实HDAC2与ClC-3基因启动子区域结合增加，提示其直接调控ClC-3转录。
Knockdown of Hdac2 in DRG neurons disrupts the transcriptional repression of Clc-3 gene, reduces neuronal hyperexcitability and attenuates pain hypersensitivity in bone metastasis model rats
敲低HDAC2可减少其在ClC-3启动子的富集，逆转ClC-3的下调，降低神经元兴奋性，并缓解疼痛超敏，证明HDAC2介导的转录抑制是ClC-3下调的关键环节。
Contribution of IGF1 to HDAC2-mediated transcriptional repression of ClC-3 channels in DRG neurons
研究发现骨转移微环境中胰岛素样生长因子1（IGF1）表达上调。外源性给予IGF1可激活AKT信号，上调HDAC2，抑制ClC-3表达，并诱导疼痛超敏。使用AKT抑制剂MK-2206可阻断IGF1的效应。
Involvement of IGF1R in HDAC2-mediated transcriptional repression of ClC-3 channels in DRG neurons and bone metastasis-induced pain
IGF1受体（IGF1R）在模型大鼠DRG中表达增加。免疫荧光显示IGF1R、HDAC2和ClC-3在DRG神经元中共定位。敲低IGF1R可阻断IGF1诱导的AKT激活、HDAC2上调和ClC-3抑制，并缓解疼痛。在骨转移模型大鼠中敲低IGF1R同样能逆转上述分子变化和疼痛行为。
研究结论表明，骨转移微环境产生的IGF1激活DRG神经元上的IGF1R，通过AKT信号通路上调HDAC2。HDAC2通过结合ClC-3基因启动子区域，介导其组蛋白去乙酰化，导致染色质浓缩和转录抑制，从而下调ClC-3通道表达。ClC-3的减少最终导致DRG神经元超兴奋性和疼痛超敏。这项研究首次揭示了IGF1/IGF1R-AKT-HDAC2-ClC-3信号轴在骨转移性疼痛中的核心作用，阐明了表观遗传调控离子通道表达在慢性疼痛发病机制中的重要性。该发现不仅深化了对骨癌痛病理生理机制的理解，也为开发靶向HDAC2或IGF1R的新型镇痛策略提供了理论依据和潜在靶点，对改善癌症患者生活质量具有重要意义。
