慢性神经病理性疼痛是中枢神经系统内环境稳态失衡的结果,即使在撤除原发致痛诱因后仍迁延不愈。典型的神经病理性疼痛由外周神经损伤发展形成,持续时间长且难以根治,严重影响患者的生活质量。小胶质细胞是中枢神经系统常驻巨噬细胞,通过表型分化异质性发挥着“促炎”和“抗炎”的双重功能,维护中枢炎症的稳态。坐骨神经慢性压迫损伤（chronic constriction injury,CCI）是应用最为广泛的神经病理性疼痛动物模型之一。本研究通过基因富集分析筛选小鼠在CCI疼痛慢性化过程中的差异基因集,再根据主要差异基因集间的相关性确定研究对象。SIRT3是端粒保护蛋白Sirtuins家族成员之一,特异性定位于线粒体且参与调节线粒体能量代谢和蛋白乙酰化水平,与细胞生存和死亡、线粒体代谢、免疫和炎症以及昼夜节律等基本生物功能息息相关;SIRT3属于III类组蛋白去乙酰化酶,通过降低活性氧簇、激活超氧化物歧化酶和过氧化氢酶,保护线粒体免受DNA损伤和氧化应激诱导的细胞死亡。蛋白质印迹法和免疫组化结果显示,SIRT3蛋白在小鼠大脑皮层、脊髓背角和背根神经节中的基础表达量较低,而在CCI痛觉敏化发生早期表达增高,随着慢性疼痛的发展SIRT3蛋白表达量逐渐减少。在CCI痛阈值测试中,Sirt3基因敲除(Sirt3^-/-)小鼠的异常性疼痛和痛觉过敏症状明显比野生型(Sirt3^+/+)小鼠更为严重,且疼痛程度的加剧在CCI后期更显著。Sirt3^-/-小鼠大脑中促炎细胞因子TNFα的转录水平也显著高于野生型小鼠。本研究体系中CCI诱导的慢性疼痛使小胶质细胞大量增殖并发生形态学改变。在疼痛相关脑区,Sirt3^-/-小鼠的小胶质细胞数量要高于野生型小鼠;然而就CCI引起的小胶质细胞相对增殖量而言,Sirt3^-/-小鼠却比野生型小鼠更少。通过流式细胞分析,下调Sirt3基因能够抑制小胶质细胞“抗炎”表型,使M2型标记物CD206降低、“促炎”的M1型标记物CD45、CD68和CD86增高。挑选出Sirt3^-/-小鼠和Sirt3^+/+小鼠在CCI术后发生慢性神经病理性疼痛者,取其脑组织进行基因富集分析,将Sirt3^-/-小鼠和Sirt3^+/+小鼠脑组织间的差异基因集比对KEGG信号通路数据库,发现SIRT3改善慢性神经病理性疼痛相关症状和神经炎症的转归可能与细胞因子受体、烟酰胺类代谢、肿瘤坏死因子信号通路、趋化因子信号通路和JAK/STAT信号通路密切相关。通过蛋白质印迹法定量分析,CCI发病过程中小鼠大脑中p-STAT1（磷酸化的STAT1）、p-STAT3、p-STAT6和p-P65（NF-κB）的变化趋势均类似于SIRT3,即在疼痛急性期增高,在疼痛慢性化过程中降低。在原代培养的Sirt3^-/-小鼠的小胶质细胞中,p-JAK1、p-STAT1、p-P65在“促炎”（INFγ/LPS）或“抗炎”（IL-4）介质的刺激下都明显增高。小干扰RNA（small interfering RNA,si RNA）沉默HMC3小胶质细胞的Sirt3基因后,p-JAK1在促炎刺激下亦明显增高。相反,Sirt3^-/-原代小胶质细胞中p-STAT6在IL-4刺激下明显降低,p-STAT3不受IL-4或IFNγ的影响而在LPS（脂多糖为小胶质细胞激动剂）刺激下明显降低。精氨酸酶1（Arginase-1,Arg-1,M2型小胶质细胞标记物）在Sirt3^-/-小胶质细胞中表达也明显降低。免疫共沉淀实验结果表明SIRT3与STAT1或STAT3存在相互作用,SIRT3对STAT1和STAT3产生依赖于酶活性的去乙酰化修饰。STAT1和NF-κB-P65磷酸化激活后能够转录调控下游的促炎相关基因。而SIRT3的过表达恰能抑制p STAT1和p P65。相反,SIRT3的过表达使p STAT3增高,有利于调控下游的抗炎相关基因转录。rt/q PCR定量分析了小胶质细胞不同表型的相关炎症因子和趋化因子,发现Sirt3^-/-小鼠的原代小胶质细胞在特定刺激下,TNF-α、i NOS、IL-6、CX3CL1和CXCL11等促炎介质的转录增加而抗炎性细胞因子IL-10转录减少,表明SIRT3抑制了M1型小胶质细胞的功能而促进M2型小胶质细胞的抗炎效应。对Sirt3^-/-和Sirt3^+/+小鼠在CCI病程各关键时间点采集的脑组织进行基因芯片检测和分析筛选发现,促凋亡蛋白XIAP相关因子1（XIAP-associated factor 1,XAF1）和鸟苷酸结合蛋白2（Guanylate-binding protein 2,GBP2）的m RNA表达量在Sirt3^+/+样本中极低而在Sirt3^-/-样本中呈现“去抑制性”激增,且表达差异随CCI的演变呈递增趋势。鉴于Xaf1和Gbp2的转录都受到I型干扰素的调控,XAF1和GBP2又可增强IFN-β（I型干扰素的一种）诱导的细胞凋亡;本研究将3-TYP（SIRT3特异性抑制剂）作用于HMC3小胶质细胞后给予LPS刺激,发现3-TYP作用后的HMC3细胞中IFN-β的转录水平较对照明显增高。同样在LPS刺激下,Sirt3^-/-小鼠的小胶质细胞中组蛋白乙酰化水平（乙酰化的H4K16、H3K27和H3K56）以及活化的Caspase3（引起细胞凋亡的蛋白酶）明显增高。表明SIRT3使小胶质细胞的组蛋白去乙酰化并抑制了LPS刺激下I型干扰素诱导的细胞凋亡。有趣的是,SIRT3所抑制的STAT1和NF-κB-P65（促进M1型分化）亦是促凋亡信号通路的关键分子。综合上述,疼痛刺激以及疼痛的慢性化使中枢神经系统中的SIRT3发生适应性变化,而SIRT3缺失会加重CCI小鼠的症状（异常性疼痛和痛觉过敏）和神经炎症。SIRT3对神经病理性疼痛潜在的保护作用一方面是通过对小胶质细胞表型分化的调控,即抑制M1促炎表型、促进M2抗炎表型的分化;另一方面通过抑制小胶质细胞凋亡、增强脑组织对慢性疼痛刺激的耐受能力,使中枢炎症朝着有利于组织修复、内环境稳态的方向发展。