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    神经肽与神经病理性疼痛研究新进展

    作者:熊青明,王汉兵,杨承祥,张斌 更新时间:2017-10-24 14:30:40
    来源:中国疼痛医学杂志2016年第22卷第2期   浏览人次 907

    神经肽是近年来神经生物学发展最迅速成果最丰富的一个重要研究领域,神经肽与痛觉、痛觉调制密切相关,至今已发现数十种神经肽都不同程度地参与痛与镇痛调制。神经病理性疼痛发病机制复杂,目前尚缺乏有效的临床治疗措施,了解神经病理性疼痛的发病机制是治疗神经病理性疼痛的基础。
     

    近年来研究表明内皮素-1、黑皮质素、血管紧张素Ⅱ、神经降压素、神经内分泌调节肽、胰高血糖素样肽-1等神经肽参与了神经病理性疼痛的形成,部分神经肽及其受体已作为治疗神经病理性疼痛的药物靶点进入了临床实验。随着神经病理性疼痛机制研究的日趋深入和神经肽研究领域的不断扩展,神经肽及其受体参与神经病理性疼痛机制的阐明有望为镇痛药物的开发提供新的作用靶点,本篇就以上神经肽与神经病理性疼痛研究的最新进展作一综述,以期引起对神经肽与神经病理性疼痛研究的关注。

     

    1.内皮素-1与神经病理性疼痛

     

    内皮素-1(endothelin-1,ET-1)是最初由猪主动脉内皮细胞培养液中分离得到的一种活性肽,是目前已知最强的缩血管活性物质,ET-1对维持基础血管张力与心血管系统稳态起重要作用。除内皮细胞外,还发现角质形成细胞、巨噬细胞、神经元、破骨细胞及一些肿瘤细胞也能分泌ET-1。

     

    ET-1主要通过两种G蛋白偶联受体ETA和ETB发挥其生理作用。在中枢神经系统ET-1主要存在于大脑皮质、纹状体、海马、杏仁核、下丘脑、中缝核、脊髓背角,这些部位与内源性痛觉调制系统密切相关。

     

    近年来ET-1在神经病理性疼痛中的作用逐渐引起注意,ET-1作为一种疼痛介质可能参与了慢性疼痛的形成。研究发现CCI神经病理性疼痛模型大鼠结扎侧坐骨神经ET-1和ETA受体表达水平升高,ETA受体拮抗剂阿曲生坦可以缓解疼痛样症状,ETA受体的另一拮抗剂ABT-627同样可以缓解糖尿病神经病理性疼痛大鼠的机械痛敏。ET-1作用于外周伤害性感受器的ETA受体是引起疼痛及热痛觉过敏的原因。

     

    离体实验发现ET-l可增强背根神经元细胞TTX-R钠通道电流。另外取SNL模型大鼠脊髓L5~6或L4背根神经节神经元作离体培养,用浓度100nM的ET-1处理后发现细胞内钙离子浓度升高,提示ET-1可以通过升高细胞内钙离子浓度来参与神经病理性疼痛的形成。与上述研究结果相反的是,Hung等发现SNL模型中高表达ET-1星形胶质细胞的转基因大鼠可以通过分泌ET-1作用于ETA受体抑制ERK1/2和Akt的磷酸化来缓解神经病理性疼痛。

     

    在糖尿病神经病理性疼痛模型中发现坐骨神经ETB受体表达显著下调,缺乏表达ETB受体的转基因大鼠表现出慢性疼痛症状,而在Ⅱ型复杂区域疼痛综合症模型中同样发现脊髓和血浆中ET-1表达上调,ETB受体拮抗剂BQ788却可以剂量依赖性地升高大鼠机械缩足阈值。ETB受体参与神经病理性疼痛的作用目前还不明确,有报道ET-1作用于ETB受体可在局部促进阿片肽的合成,发挥一定的止痛作用。

     

    Hasue等通过选择性敲除ET-1基因的小鼠研究了神经元ET-1在神经病理性疼痛中的作用,结果发现在SNL模型中ET-1基因敲除的小鼠机械痛阈下降更为显著,作者认为从神经元释放的ET-1可能会影响基础痛阈的阈值,而在疼痛持续状态下释放的ET-1才具有抑制疼痛的作用,进一步研究发现由下丘脑释放的ET-1可能与内源性痛觉抑制系统有关。

     

    2.黑皮质素与神经病理性疼痛

     

    黑皮质素肽类是由黑皮质素原经基因编码转录后加工修饰而成,包括促黑素细胞激素、促肾上腺皮质激素等肽类激素。黑皮质素与下丘脑神经元黑皮质素受体(melanocortin receptor,MCR)结合后在调节色素沉着、摄食、能量代谢、性行为等方面起着重要作用。MCR有5种亚型(MClR~MC5R),在不同组织中表达并发挥不同的作用,其中MC4R广泛分布于大脑皮层、下丘脑、脑干、脊髓和背根神经节,除神经元外星型胶质细胞也表达MC4R。

     

    近年来发现黑皮质素肽类在神经病理性疼痛中发挥着重要作用,尤其是MC4R。用RT-PCR检测DRGMC4R含量发现CCI模型大鼠DRGMC4RmRNA表达水平较假手术组显著下降,鞘内注射MC4R拮抗剂可缓解CCI大鼠神经病理性疼痛症状。MC4R参与神经病理性疼痛的一个重要机制是与阿片系统有关,MC4R和μ阿片受体在大脑和脊髓有相似的分布,内源性黑皮质素、阿片肽、β-内啡肽都来源于相同的激素原分子。

     

    鞘内注射MC4R拮抗剂SHU9119可以减轻CCI大鼠的机械痛敏,而注射SH9119前15min预先给予一定剂量的纳洛酮则可以完全抑制SHU9119的镇痛作用,这说明内源性阿片系统与黑皮质素系统间存在相互作用。2003年波兰学者starwiez等首次报道了阻断MC4R和促肾上腺皮质激素释放因子受体能够增强吗啡在耐受大鼠中的镇痛作用,Ercil等因此认为使用MC4R拮抗剂可以加强阿片类药物治疗神经病理性疼痛的效应,MC4R可能是通过与阿片系统的相互作用调节神经病理性疼痛。

     

    有研究发现MC4R和p38MAPK在脊髓神经元中共表达,提示MC4R参与痛觉信号的转导可能是通过抑制p38MAPK的激活实现的。体外实验中也发现MC4R能激活MAPK,p38MAPK可能是MC4R的一个下游因子。MC4R在痛觉易化和胶质细胞激活中也发挥着重要作用,有文献报道中脑导水管周围灰质内注射MC4R选择性抑制剂HS014不仅能缓解已存在的痛觉过敏,还可延迟痛觉易化的发展。可见PAG在神经病理性疼痛的发展和维持中发挥着重要作用,而这一作用与MC4R密切相关。

     

    随着MC4R作用机制的逐渐阐明和临床研究的不断深入,MC4R有望成为治疗神经病理性疼痛的新靶点。

     

    3.血管紧张素Ⅱ与神经病理性疼痛

     

    血管紧张素II(Angiotensin II,AngII)是肾素-血管紧张素系统的主要活性肽,AngII广泛存在于中枢神经系统,在维持水电解质平衡、调节心血管功能中起着关键作用。神经系统中与痛觉调制密切相关的脑区如前扣带回、前额叶皮质、丘脑、中脑导水管周围灰质、伏隔核和脊髓都广泛存在AngII受体。

     

    AngII受体属于G蛋白偶联型受体,在人体内AngⅡ主要通过与ATl、AT2受体结合发挥生理作用。AngII在中枢痛觉调制中发挥着重要作用,多项研究表明AngII参与了神经病理性疼痛的形成。全身持续给予AngⅡ可以加重CCI大鼠术后7天对机械、热刺激及冷刺激引起的痛敏反应,AT1受体拮抗剂氯沙坦可以逆转AngⅡ的这一效应,进一步研究发现持续给予AngⅡ后可损伤DRG大直径神经元及激活星形胶质细胞,虽然其具体机制尚不明确,但认为这与AngⅡ参与神经病理性疼痛的调节有关。

     

    Smith等发现CCI大鼠DRG中AngⅡ及磷酸化p38MAPK、p44/p42MAPK的水平升高,腹腔注射AT2受体拮抗剂EMA300后可升高痛阈同时降低p38MAPK及p44/p42MAPK磷酸化水平,提示AngⅡ/AT2R可通过激活p38MAPK及p44/p42MAPK调节神经病理性疼痛。

     

    另有研究发现AngⅡ/AT1R及AT2R可能在TNF-α介导的神经病理性疼痛中起作用,AT1受体拮抗剂替米沙坦可以降低CCI大鼠坐骨神经TNF-α的表达水平,提示替米沙坦改善神经病理性疼痛的作用可能与其抗炎特性有关。目前动物实验中发现的有望用于治疗神经病理性疼痛的药物作用靶点很多,但大多缺乏临床应用价值,值得让人关注的是Rice及其同事在一项对带状疱疹后神经痛的Ⅱ期临床试验中发现AT2受体特异性拮抗剂EMA401对带状疱疹后神经痛的缓解效果显著优于安慰剂,与目前临床常用的口服镇痛药相比EMA401的镇痛效果并无明显差别且不良反应较少。随着临床研究的进展,EMA401有望给神经病理性疼痛患者带来福音。

     

    4.神经降压素与神经病理性疼痛

     

    神经降压素(neurotensin,NT)是由13个氨基酸组成的生物活性多肽,最初因其降压作用并存在于神经组织而得名。目前已知的NT受体有三种:NTRl、NTR2和NTR3,NTRl、NTR2均属于G蛋白偶联受体,NTR3的功能尚不清楚。NT广泛分布于哺乳动物中枢和外周神经系统以及胃肠道内,在心脑血管、呼吸、消化、内分泌、免疫等多种外周功能系统的调制中发挥着重要作用。

     

    中枢神经系统内NT神经末梢和NT受体广泛分布在脑内与镇痛相关的区域,如下丘脑、中脑中央灰质、中缝核群、蓝斑等,并与内源性阿片肽神经末梢和阿片受体的分布相伴行,提示其在痛觉调制中可能具有一定作用。Pascal等利用高分辨质谱法研究了CCI神经病理性疼痛模型中与疼痛有关的寡肽的表达情况,结果发现术后8d脊髓NT和SP表达显著上调。脑室和脊髓蛛网膜下腔注射微量神经降压肽可以产生明显的镇痛效应,且其作用不依赖于内源性阿片系统,而通过RNAi或NT受体拮抗剂抑制中枢NTRl和NTR2的功能后则会引起痛觉敏化,这些都证明NT及其受体参与了慢性神经病理性疼痛的形成。

     

    由于NT难以穿透血脑屏障,NT与血脑屏障渗透剂An2结合后形成的复合物ANG2002可以透过血脑屏障发挥中枢药理作用,经静脉给予ANG2002后45min可以显著缓解CCI大鼠机械痛敏,其镇痛作用可以持续2h,鞘内注射NT也可以减轻CCI大鼠的机械痛敏和热痛敏。为了研究NTRl在神经病理性疼痛中的作用,Guillemette等发现鞘内给予NTRl选择性激动剂PD149163可以逆转CCI大鼠的痛觉敏化,并认为这与Aβ传入神经纤维NT及其受体表达上调有关。另一项研究中发现NTR2大量表达于传入神经纤维和脊髓背角浅层,NTR2选择性激动剂JMV431和左卡巴斯汀能有效缓解CCI大鼠的机械痛觉过敏并改善痛行为学变化。目前关于NT及其受体参与神经病理性疼痛的具体机制及涉及的信号通路还有待研究。

     

    5.神经内分泌调节肽与神经病理性疼痛

     

    神经内分泌调节肽VGF由特定的神经细胞和神经内分泌细胞产生,经神经内分泌酶水解后可生成多种衍生肽,如源于C-末端的衍生肽TLQP-62和源于N-末端的衍生肽LEGS-28。VGF广泛存在于中枢神经系统和外周神经系统中,在垂体、肾上腺髓质、胃肠内分泌细胞和胰岛β细胞中亦有表达。

     

    VGF的表达受神经营养因子NGF、BDNF等的调控,其主要生理学作用是维持体内水、能量平衡,协调生殖和发育,调节感觉神经和疼痛的传导,参与调控神经细胞凋亡等。VGF是近年来新发现的参与痛觉调制的神经肽。VGF基因在外周神经损伤、HIV感染和带状疱疹感染导致的神经病理性疼痛中表达均发生上调。

     

    Andrew等研究发现正常大鼠鞘内注射VGF衍生肽TLQP-62会引起持续的机械痛觉过敏和冷痛觉过敏,在SNI神经病理性疼痛模型中背根神经节和脊髓背角VGF表达显著上调,且VGF的表达与痛行为学改变相平行,全细胞膜片钳记录显示TLQP-62可升高脊髓背角神经元的兴奋性。由于外周神经损伤可促进神经营养因子NGF的释放和上调BDNF的表达,而VGF的表达又受神经营养因子NGF和BDNF的调控,猜测VGF可能介导了NGF和BDNF在神经病理性疼痛中的作用。另有研究发现VGF衍生肽TLQP-21可以引起巨噬细胞和小胶质细胞内钙离子浓度升高,将经TLQP-21处理后的巨噬细胞接种至大鼠足底会引起机械痛觉过敏。

     

    用siRNA干扰gC1qR受体表达或用抗体中和gC1qR受体后可以抑制TLQP-21诱发的巨噬细胞内钙离子浓度增加、延缓神经病理性疼痛的发生。这说明gC1qR可能是TLQP-21的内源性受体,TLQP-21可通过作用于gC1qR受体激活巨噬细胞释放TNF-α等炎症因子来参与神经病理性疼痛。有趣的是鞘内注射C1q可以缓解炎症引起的痛觉敏化,这可能是因为C1q还可作用于其它多种物质分子引起的。有报道VGF衍生肽LQEQ-19可以诱导脊髓小胶质细胞p38MAPK发生磷酸化,p38MAPK抑制剂可以缓解TLQP-21引起的痛觉敏化,VGF及其衍生肽可能通过p38MAPK信号通路参与神经病理性疼痛。由于目前还没有分离鉴定出VGF的特异性受体,VGF及其衍生肽参与神经病理性疼痛的具体机制还有待进一步研究。

     

    6.胰高血糖素样肽-1与神经病理性疼痛

     

    胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)是肠道L细胞以营养依赖性方式分泌的一种具有葡萄糖依赖性促胰岛素分泌功能的肠促胰岛素。GLP-1受体属于跨膜G蛋白偶联受体超家族,广泛表达于胰腺及胰腺外组织如胃肠道、中枢神经系统、心血管系统、肾脏、肺组织等,近年发现其在中枢神经系统从嗅球到脊髓亦有广泛的分布,在下丘脑及海马分布尤为密集。

     

    GLP-1通过与细胞表面的特异性受体结合后激活胞内腺苷酸环化酶、磷脂酶C,进而增加胞浆内钙离子浓度,激活PKA、PKC、PI-3K以及MAPK等信号通路发挥促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素释放、促进β细胞增殖与分化等生物学作用。GLP-1对慢性疼痛的镇痛作用是由我国上海交通大学王永祥教授带领的科研团队首次发现的。

     

    他们在研究促胰岛素分泌肽对血糖的调控作用时无意中发现GLP-1可以有效缓解福尔马林诱发的炎性疼痛,接着该团队研究GLP-1在不同慢性疼痛模型中的作用,发现大鼠GLP-1受体特异性表达于脊髓背角的小胶质细胞。在SNL和糖尿病神经病理性疼痛模型中脊髓背角GLP-1受体表达显著上调,鞘内注射GLP-1受体激动剂GLP-1和艾塞那肽对SNL和糖尿病神经病理性疼痛抑制率达60%~90%。

     

    进一步研究发现艾塞那肽可以刺激脊髓和小胶质细胞释放β-内啡肽,小胶质细胞抑制剂米诺环素、β-内啡肽抗血清、阿片受体拮抗剂纳洛酮均可以完全逆转艾塞那肽的镇痛效应,因此认为GLP-1受体介导的镇痛作用可能是通过小胶质细胞释放内啡肽作用于神经元阿片受体而产生的。在另一研究同样发现我国著名藏药独一味对SNL模型大鼠的镇痛效应也是通过脊髓GLP-1受体介导的。由于GLP-1受体介导的镇痛作用没有耐受性,有望在将来催生安全有效的新型抗慢性疼痛药物,造福广大慢性疼痛患者。

     

    7.总结与展望

     

    神经肽是既有神经激素样作用又具有神经元信息传递作用的生物活性肽,由于神经肽的多样性以及受体偶联的信息转导通路的多样性使神经肽参与神经病理性疼痛的作用较为复杂和多样。本篇综述了内皮素-1等近年来新发现的与神经病理性疼痛密切相关的神经肽,以此探讨神经肽在神经病理性疼痛中的作用。作为最古老的信息传递分子,神经肽和经典神经递质完成的快速突触传递不同,神经肽主要在较慢的神经调制过程中起作用。神经肽受体主要为G蛋白偶联受体,G蛋白偶联受体及其参与的信号转导通路在神经病理性疼痛的形成中扮演着十分重要的作用,一直是新型镇痛药物的开发靶点。

     

    与经典神经递质在全身广泛分布的特点相比神经肽作用于相对特定的局部组织,作用于神经肽受体的药物会具有较高的药理选择性和较少的药物副作用。因此针对神经肽受体的药物在神经病理性疼痛的治疗中有着良好的开发前景,神经肽及其受体参与神经病理性疼痛机制的阐明将为神经病理性疼痛的治疗提供新的理论依据。

     

    来源:中国疼痛医学杂志2016年第22卷第2期

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