【客户文章】《JNeurochem》湘雅医院黄长盛团队发现AURKB在大鼠脊髓小胶质细胞活。。。

【客户⽂章】《JNeurochem》湘雅医院黄长盛团队发现AURKB在⼤⿏脊髓⼩
胶质细胞活。

神经病理性疼痛是由周围或中枢神经损伤或全⾝性疾病引起的慢性疼痛状态。

它影响了全球
6.9％–10％的⼈⼝，并且⽬前可⽤的治疗⽅法仍然效果不佳。

⼤多数治疗⽅法都针对疼痛通路
中的神经可塑性。

然⽽，关于脊髓⼩胶质细胞在神经病理性疼痛中的作⽤研究较少，并且很少
有有效控制脊髓⼩胶质细胞活化的靶标。

近⽇，中南⼤学湘雅医院⿇醉科黄长盛教授团队在《Journal of Neurochemistry》上在线发表了
题为“Targeting aurora kinase B alleviates spinal microgliosis and neuropathic pain in a rat
model of peripheral nerve injury”的⽂章。

在本研究中发现，极光激酶家族中的极光激酶
B（AURKB）在⼤⿏脊髓⼩胶质细胞活化和神经病理性疼痛中有着重要作⽤，AURKB可能是治
疗神经病理性疼痛的有效靶点。

已有的基础研究中发现的治疗神经病理性疼痛的靶点能成为临
床治疗靶点的⾮常有限，本研究在SD⼤⿏上已经验证了AURKB特异性抑制药物AZD1152对治
疗外周神经损伤后所导致的神经病理性疼痛的有效性, 提⽰了AURKB可作为可靠的治疗靶点。

1. 慢性坐⾻神经缩窄伤(CCI)模型能成功诱导神经病理性疼痛和脊髓⼩胶质细胞活化
⾸先，课题组对SD⼤⿏⾏坐⾻神经慢性损伤（CCI）⼿术或假⼿术（sham）构建神经病理性疼
痛模型，通过热痛和机械痛测定发现CCI术后疼痛阈值明显降低确认疼痛模型构建成功（图1 a-
b）。

并且发现⼩胶质细胞典型相关基因Aif1,Csf1r的mRNA⽔平在CCI术后第三天开始表达上调
并持续到术后第⼗四天，提⽰⼩胶质细胞的活化（图1c）。

2. CCI术后脊髓中AURKB表达持续上调
接下来，课题组检测了CCI术后1、3、7、14天的极光激酶家族的三个激酶AURKA、AURKB、
AURKC在脊髓中的表达⽔平改变，发现只有AURKB在CCI术后从第三天开始表达⽔平升⾼并
持续⾄第⼗四天，进⼀步在蛋⽩表达⽔平上对之做了验证（图1d-g），并且还发现AURKB的表
达变化趋势与⼩胶质细胞典型相关基因Aif1,Csf1r的表达变化趋势相似，提⽰AURKB参与CCI后
的神经病理性疼痛的病理过程，及可能参与脊髓⼩胶质细胞活化的过程。

Figure 1. Chronic constriction injury (CCI) induces neuropathic pain and leads to sustained up-
regulation of AURKB expression in the spinal cord
3. 过表达AURKB能诱导⼤⿏脊髓⼩胶质细胞活化和疼痛超敏反应
那么下⼀步，课题组对AURKB这个靶点进⾏⼲预，⾸先通过慢病毒过表达AURKB，发现过表
达AURKB引起了脊髓中⼩胶质细胞的标记物CD11b的表达显著上调，但是星形胶质细胞的标记
物GFAP和少突胶质细胞前体细胞（OPC）的标记物NG2的表达没有明显变化（图2b-f），表明
过表达AURKB可引起脊髓中⼩胶质细胞活化，但是不影响星形胶质细胞或OPC。

免疫荧光染⾊
结果显⽰，AURKB过表达后，脊髓背⾓的⼩胶质细胞显⽰出激活的细胞形态，并同时有⼩胶质
细胞数量增加，进⼀步证实AURKB过表达诱导了脊髓⼩胶质细胞的活化（图2g-h）。

并且课题
组发现，过表达AURKB后能诱导⼤⿏的机械痛和热痛的疼痛超敏反应（图i-j）。

Figure 2. AURKB over-expression induces spinal microgliosis and pain hypersensitivity in
naive rats
4. 敲减AURKB能够抑制CCI诱导的脊髓⼩胶质细胞的活化
接下来，通过构建腺相关病毒（AAV）敲减AURKB，课题组发现敲减AURKB后对于极光激酶
家族的另外两个酶AURKA,AURKC的基因表达⽔平没有显著影响，但AURKB的表达⽔平明显
降低，可见敲减病毒的特异性和有效性。

然后发现敲减AURKB后显著降低CCI诱导的CD11b的
蛋⽩表达⽔平的上调，但是对于CCI后的GFAP和NG2没有影响（图3b-g）。

同时免疫荧光结果
可见敲减AURKB后能够使CCI所诱导的⼩胶质细胞的激活态变为静息态，并且抑制CCI后导致
的⼩胶质细胞数⽬增多（图3h-i）。

由此可见，敲减AURKB后能够抑制CCI诱导的脊髓⼩胶质
细胞的活化。

Figure 3. AURKB knockdown prevents CCI-induced spinal microgliosis
5. 敲减AURKB能缓解CCI⼤⿏的神经病理性疼痛
课题组发现给⼤⿏鞘内注射构建的AAV病毒敲减AURKB后，对于CCI⼤⿏，注射阳性病毒组的⼤⿏与对照病毒组的⼤⿏相⽐，机械痛阈值和热痛阈值都明显提⾼，说明疼痛得到了明显缓解（图4）。

Figure 4. AURKB knockdown alleviates CCI-induced neuropathic pain
6. AURKB敲减后CCI⼤⿏脊髓中的差异基因表达和富集分析
为了更进⼀步的探索AURKB敲减后CCI⼤⿏疼痛缓解的可能机制，课题组对利⽤AAV病毒敲减AURKB后的⼤⿏腰膨⼤脊髓标本进⾏了全基因mRNA转录组测序(RNA-seq)。

测序结果显
⽰，AURKB敲减组与对照组相⽐，有1727 (87.10%)个下调基因，256(12.90%)个上调基因（fold-change ≥ 2, FDR ≤ 0.05），对这1983个差异表达基因进⾏GO分析和KEGG通路富集分析，发现富集排名前30的KEGG通路中有很多和⼩胶质细胞活化密切相关，并且在这些通路中的差异表达基因主要都为下调基因（图5）。

Figure 5. Differential gene expression and enrichment analysis in the spinal cord of CCI rats after AURKB knockdown based on RNA sequencing
7. CCI⼤⿏脊髓AURKB敲减后有⼤量的⼩胶质细胞活化相关基因和疼痛相关基因的表达下调
课题组进⼀步将测序结果中的差异表达基因与已有的⼩胶质细胞基因数据库进⾏匹对，发现1983个差异表达基因中有889个是⼩胶质细胞基因，其中有836 (94.04%) 个基因下调，再通过qRT-PCR验证了其中与⼩胶质细胞活化的多个⽣物学过程相关的基因的下调（图6a-e）。

团队还发现许多下调的基因也是治疗神经病理性疼痛的已知靶标。

与AmiGO2 GeneOntology 在线数据库上的已知的177个⼤⿏疼痛相关基因⽐较后发现下调基因中有23个⼤⿏疼痛相关基因，挑选其中⼏个典型基因进⾏了qRT-PCR验证(图6f-g)。

Figure 6. AURKB knockdown caused down-regulation of numerous microgliosis- and pain-related genes in the spinal cord of CCI rats
8. AURKB抑制剂对CCI诱导的神经病理性疼痛具有治疗效果
为了更进⼀步知道AURKB作为靶点的可药⽤性，课题组采⽤了AURKB的特异性抑制剂
AZD1152-HQPA，对CCI⼤⿏进⾏鞘内注射，发现能明显提⾼CCI⼤⿏的机械痛和热痛的阈值，可见⽤药物抑制AURKB是治疗⼤⿏CCI后的神经病理性疼痛的可⾏⽅法（图7）。

Figure 7. Pharmacological therapeutic effect of AURKB inhibition on CCI-induced neuropathic pain
总结
在此项研究中，课题组使⽤了枢密科技的⼯具病毒AAV（rAAV-U6-shRNA(AURKB)-CMV-EGFP-WPRE-pA）成功敲减了AURKB，对整个研究具有重要贡献。

该课题组⾸次发现了AURKB在调节CCI诱导的脊髓⼩胶质细胞活化和神经病理性疼痛中的关键作⽤。

并且研究表明，AURKB可能是开发针对周围神经损伤后神经病理性疼痛的新型镇痛药的有效治疗靶标。

撰⽂：Syrsea
责编：鲨鱼
排版：葫芦娃
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