モルヒネ誘発性痛覚過敏は、細胞外小胞miRNAの組成と機能に影響を与える

Morphine-induced hyperalgesia impacts small extracellular vesicle miRNA composition and function.

抄録

モルヒネや他の合成オピオイドは痛みの治療に広く処方されている。モルヒネに長期間さらされると、ヒトでは痛覚過敏が、げっ歯類では侵害受容行動が、逆説的に増強されることがある。オピオイドによる痛覚過敏の分子機構をより深く理解するために、痛覚過敏を誘発するモルヒネ投与パラダイムを設定し、マウスの血清から採取した小細胞外小胞（sEV）のmiRNA組成の変化を調べた。その結果、モルヒネを投与した雌雄マウスのsEVでは、コントロールと比較して18種類のmiRNAの有意な発現差が観察された。これらのmiRNAのいくつかは、痛みや薬物中毒に関与することがよく知られている転写因子であるcyclic AMP response element binding protein（CREB）を制御することが生物情報学的に予測された。我々は、miR-155とmiR-10aによるmRNAの結合と抑制を確認した。モルヒネを投与したマウスの血清由来のsEVが、ナイーブなレシピエントマウスに侵害受容行動を誘発できるかどうかを試験した。1μgのsEVの髄腔内注射は、ナイーブレシピエントマウスの基礎機械的閾値と熱的閾値に有意な影響を与えなかった。しかし、レシピエントマウスに予防的に1μgのsEVを投与すると、完全フロイントアジュバント誘発の機械的および熱的炎症性過敏症の消失が早くなった。これらのsEV投与後にアッセイした他の行動には、sEV条件付場所選好や運動感作などの影響は認められなかった。これらの結果は、モルヒネによる血清sEV組成の調節が鎮痛に寄与することを示しており、sEVが疼痛治療の非オピオイド治療介入戦略となる可能性を示唆している。

Morphine and other synthetic opioids are widely prescribed to treat pain. Prolonged morphine exposure can paradoxically enhance pain sensitivity in humans and nociceptive behavior in rodents. To better understand the molecular mechanisms underlying opioid-induced hyperalgesia, we investigated changes in miRNA composition of small extracellular vesicles (sEVs) from the serum of mice after a morphine treatment paradigm that induces hyperalgesia. We observed significant differential expression of 18 miRNAs in sEVs from morphine-treated mice of both sexes compared to controls. Several of these miRNAs were bioinformatically predicted to regulate cyclic AMP response element binding protein (CREB), a well-characterized transcription factor implicated in pain and drug addiction. We confirmed the binding and repression of mRNA by miR-155 and miR-10a. We tested if serum-derived sEVs from morphine-treated mice could elicit nociceptive behavior in naïve recipient mice. Intrathecal injection of 1 μg sEVs did not significantly impact basal mechanical and thermal threshold in naïve recipient mice. However, prophylactic 1 μg sEV administration in recipient mice resulted in faster resolution of complete Freund's adjuvant-induced mechanical and thermal inflammatory hypersensitivity. Other behaviors assayed following administration of these sEVs were not impacted including sEV conditioned place preference and locomotor sensitization. These results indicate that morphine regulation of serum sEV composition can contribute to analgesia and suggest a potential for sEVs to be a non-opioid therapeutic intervention strategy to treat pain.