胡伊樂,曹 靖,徐玉英,臧衛(wèi)東,涂心明

疼痛是在人體受到各種傷害性刺激時所產生的感覺。是存在于人體內部的警戒與保護系統(tǒng), 對機體有重要的生物學意義, 它能引起機體產生被動性防御反應以躲避傷害刺激, 對機體具有保護作用。但是過度的傷害性刺激不但會引起強烈的疼痛感覺而且還會導致機體生理功能的紊亂, 甚至休克[1-3]。痛覺種類很多, 可以分為皮膚痛、內臟痛和來自肌肉、肌腱和關節(jié)的深部痛。通常當痛覺達到一定程度時,可伴有機體某種生理變化以及不愉快的情緒精神反應。 疼痛伴隨與許多疾病和創(chuàng)傷, 特別是慢性頑固性疼痛和晚期癌痛, 不僅給患者自身帶來軀體和精神上的痛苦, 同時也給家庭和社會帶來沉重的負擔。

1 疼痛的分類[4,5]

慢性疼痛通常分為中樞性疼痛、組織損傷刺激、心理性疼痛、行為性疼痛4種。中樞性疼痛是由于中樞神經系統(tǒng)病變導致的疼痛, 多由于傳入神經損傷, 中樞疼痛病人常感到異常的疼痛。組織損傷刺激是慢性疼痛中最常見的一種, 包括癌癥、肌筋膜炎綜合癥、慢性退行性關節(jié)炎等疾病。在慢性疼痛狀態(tài)下?lián)p傷組織刺激為一重要因素。心理性疼痛較為少見, 它一般沒有機體組織的損傷或病理改變, 完全是由于抑郁和悲觀失望或社會因素的影響, 引起心理性或者精神性疼痛, 少數(shù)患者可能有輕微的組織損傷或非組織損傷的信息,但被敏感的心理狀態(tài)予以增強, 就表現(xiàn)出心理性疼痛。行為性疼痛更為少見, 僅見于中年人群, 其疼痛形式表現(xiàn)特殊,常由行為表現(xiàn)疼痛, 因個體差異行為性疼痛表現(xiàn)亦不同,嚴重者無法從事社會活動和工作。慢性疼痛常合并表現(xiàn)出精神抑郁、悲觀等情緒, 病人不僅有實質性組織損傷同時還伴有嚴重的心理障礙, 因此, 在治療慢性疼痛時不能單純治療組織損傷,必須同時合并心理支持和抗抑郁治療, 只有這樣才可以有效地減輕患者疼痛感覺,恢復正常功能。

2 傳統(tǒng)的疼痛治療方法[6]

目前治療疼痛的方法有多種, 針灸、按摩是傳統(tǒng)中醫(yī)治療疼痛的方法,切割與痛覺有關神經通路的外科手術以及暗示、催眠、安慰劑等生理學方法鎮(zhèn)痛也有較好的治療效果。目前臨床應用最多的鎮(zhèn)痛方式為藥物鎮(zhèn)痛, 常用的鎮(zhèn)痛藥物包括以下幾類非甾體類藥、抗抑郁類藥、抗驚厥類藥、阿片類鎮(zhèn)痛藥物。其中以阿片類鎮(zhèn)痛藥物效果最好, 但其長期應用時常導致過度鎮(zhèn)靜、呼吸抑制、頭暈、惡心、嘔吐、瞳孔縮小、皮膚瘙癢、便秘、尿潴留、出汗、認知功能減退等毒、副反應及對藥物產生依賴性、成癮性及耐受性等, 從而大大限制了其在臨床上的應用。因此,尋找一種安全有效、經濟方便、作用持久的鎮(zhèn)痛方法已成為人們感興趣的科研課題。

3 疼痛的基因治療

伴隨分子生物學技術在20世紀80 年代以后的快速發(fā)展,生命科學研究的許多領域都因此項技術的應用發(fā)生了質的飛躍。分子生物學研究中,基因克隆、測序、基因表達及改變基因表達等方法日臻成熟, 為轉基因技術的產生奠定了基礎,也為疼痛的轉基因治療開啟了新時代[7]。疼痛的轉基因治療包括以下幾方面內容:①鎮(zhèn)痛基因的選擇;②鎮(zhèn)痛基因的擴增、測序;③鎮(zhèn)痛基因轉移傳遞系統(tǒng)的選擇;④鎮(zhèn)痛基因靶組織的選擇;⑤鎮(zhèn)痛目的基因表達的調控;⑥試驗療效及安全性評價等。慢性疼痛基因治療的研究目前才剛剛起步,很多技術尚未成熟, 各種基因治療方法還處于探索階段。 慢性疼痛基因治療的研究的重點目前還只是集中在鎮(zhèn)痛基因的選擇、傳遞以及靶組織的選擇3方面[8]。

3.1 疼痛基因治療的可行性基因治療是在分子生物學、細胞生物學、病毒學的基礎上建立起來的一項新技術, 利用該技術可將人或動物的正?；蚧蛴兄委熥饔玫幕? 通過一定方式轉入人體靶細胞內表達,以糾正基因缺陷或發(fā)揮治療作用, 從而達到治療疾病的目的。疼痛的基因治療是將一些抗痛基因、調控因子基因或受體基因等相關外源基因插入載體中, 加上啟動子后導入靶組織細胞, 使其在靶細胞內表達[9,10],通過增加機體內抗痛基因的表達而達到鎮(zhèn)痛的目的。疼痛的轉基因治療避免了傳統(tǒng)用藥時所產生的不良反應, 在疼痛治療領域具有較好的應用前景。

3.2 基因治療的方法[11,12]目前基因治療中常用的有基因置換、基因修復、基因修飾、基因失活、免疫調節(jié)等幾種, 基因置換是以正常的基因導入基因突變的細胞, 原位替換病變細胞內的致病基因, 從而實現(xiàn)細胞內的DNA完全恢復正常狀態(tài)。這是一種理想的治療方法,但由于目前各種試驗技術的限制難以達到?；蛐迯鸵卜Q原位修復,它是參照野生型基因的結構, 對突變的基因進行修復, 使突變的基因恢復正常,從而得到正常的細胞表達。 這也是一種理想而直接的基因療法, 但在目前的技術條件下也很難達到。基因修飾是將需要的目的基因導入機體內的病變細胞或其他細胞, 導入的目的基因所表達的產物能夠使原有的一些功能得到加強或彌補缺陷細胞的功能。此方法是目前基因治療中應用最多的一種方法?；蚴Щ钍抢梅戳xRNA、核酸或肽核酸等反義技術以及RNA干涉技術等方法, 特異性地封閉機體內某種基因, 從而抑制一些有害基因的表達, 以達到治療疾病的目的。臨床上常見此方法應用于惡性腫瘤的治療。免疫調節(jié)是將表達抗原、抗體或細胞因子的基因導入病人體內, 通過改變病人免疫狀態(tài), 達到預防和治療疾病的目的。 此法常用于惡性腫瘤和感染性疾病的防治。

3.3 疼痛治療中鎮(zhèn)痛基因的選擇3.3.1內源性阿片肽 內源性阿片肽(endogenous opioid peptides)分為腦啡肽、內嗎啡肽、孤啡肽、強啡肽和β -內啡肽5大類, 是哺乳動物體內天然生成的具有阿片樣作用的肽類物質的總稱。其主要作用就是通過與機體內阿片類受體結合參與疼痛信息的調控, 抑制痛信息的傳遞, 從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應[13]。不同的內源性阿片肽具有不同結構特點的氨基酸序列, 在人體內有廣泛的分布和多種生物學效應。它們在機體內的功能與阿片類藥物的功能相似,首先它們都具有較強的鎮(zhèn)痛功能, 腦啡肽、強啡肽、β -內啡肽以及最近發(fā)現(xiàn)的內嗎啡肽均有明顯的鎮(zhèn)痛作用;機體內的μ、δ和κ阿片受體都參與痛覺調制, 目前阿片家族3個阿片肽前體(前腦啡肽、前強啡肽、前阿黑皮素);3 個阿片受體即μ受體、δ受體、κ受體的基因已經被成功克隆[14,15]。

3.3.2細胞因子 細胞因子包括神經營養(yǎng)因子與免疫調節(jié)性細胞因子,神經營養(yǎng)因子是一類特殊蛋白分子, 它能夠促進特定神經組織細胞分化和再生, 并刺激神經遞質釋放及改變神經元特性[16,17],常見的有腦源性神經營養(yǎng)因子(BDNF)、NT-4、神經營養(yǎng)蛋白(NT)-3 和神經生長因子(NGF)等[18-20]。常用于神經損傷或中毒導致的慢性神經痛的治療,主要機制是通過抑制神經元凋亡和促進阿片肽釋放治療疼痛。用BDNF基因治療神經痛目前已有成功的實驗報道。免疫調節(jié)性細胞因子,常見的有(IL)-10和白介素(IL)-2。前者通過抑制神經組織炎癥反應達到鎮(zhèn)痛目的, 后者通過類阿片肽作用緩解疼痛。其中IL-2基因治療是由中國科學院生化所劉新坦研究組于 2002 年完成, 是國內最早真正意義的疼痛基因治療研究。

3.3.3RNAi 即RNA干涉,是近年來發(fā)現(xiàn)的在生物體內普遍存在的一種特殊生物學現(xiàn)象,是由雙鏈RNA(dsRNA)介導的特定酶參與的特異性基因沉默現(xiàn)象,它通過一種小片段干擾性雙鏈RNA作為效應分子[21,22], 催化與靶基因mRNA結合的級聯(lián)反應而減少的mRNA含量, RNAi廣泛存在于從真菌到高等植物、從無脊椎動物到哺乳動物各種生物中。它在轉錄水平、轉錄后水平和翻譯水平上阻斷基因的表達。實際上就是通過細胞內的聚合酶鏈反應大量擴增干擾性RNA, 干擾目的基因的表達, 此項技術在植物及非脊椎動物如線蟲、果蠅中的研究中已經取得了很多重要的成果, 但在哺乳動物中的研究還處于起步階段,目前報道較少。

3.4 疼痛轉基因治療中載體的選擇在基因治療過程中使用載體有兩個目的:一是用它作為運載工具, 將鎮(zhèn)痛基因轉移到宿主細胞中然后在宿主體內表達;二是利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量的復制。目前廣泛使用的基因轉移系統(tǒng)主要分為病毒載體系統(tǒng)和非病毒載體系統(tǒng)。

3.4.1病毒載體系統(tǒng) 病毒載體是指用感染性的病毒作為人或者其他哺乳動物核苷酸的傳遞系統(tǒng)。它是沒有細胞結構的最簡單、最小的生命寄生體。根據病毒能高效率地進入特定的細胞類型, 表達自身蛋白并產生新的病毒粒子的特性,將病毒用包裹細胞包裹, 形成病毒顆粒, 然后感染宿主細胞并隨機整合進入宿主基因,釋放治療基因。目前科研中常用的有逆轉錄病毒載體、單純皰疹病毒載體、腺病毒載體、腺相關病毒載體、痘苗病毒載體 5種載體類型。由于存在自身免疫原性和(或)造成細胞病理改變等缺點, 病毒型載體系統(tǒng)目前逐漸被低毒、低免疫反應、外源基因整合幾率低的非病毒載體所替代。

3.4.2非病毒載體[23]基因治療載體應具備易進入細胞、穩(wěn)定性、安全性、易制備和靶向性等特點。 非病毒載體以其使用簡單、制備方便、外源基因整合幾率低、無基因插入片段大小限制以及低毒、低免疫反應、便于保存和檢驗等優(yōu)勢受到廣泛關注,越來越多的實驗室選擇非病毒載體基因轉移系統(tǒng)作為研究方向。在疼痛的基因治療中理想的非病毒載體需要滿足以下條件:能有效將有活性的基因插入目的區(qū);保護DNA在進入核前不被細胞內溶酶體和酶等降解;保護DNA不被細胞外DNA降解酶降解;攜帶DNA穿透細胞膜;可生物降解, 從細胞中消除;無細胞毒性等。常用的非病毒載體包括細胞載體、脂質體、裸DNA及真核表達載體。

3.5 基因治療療效觀察為了觀察疼痛基因治療的效果,需要制備慢性疼痛的動物模型,常用的慢性疼痛動物模型包括:①慢性神經痛模型,如捆扎坐骨神經根及脊神經根;②慢性炎性疼痛模型, 如用40%甲醛、辣椒素注射的關節(jié)炎模型;③慢性腫瘤疼痛模型。對疼痛模型動物痛覺變化常用的檢測方法有痛閾檢測和行為學檢測。痛閾檢測即檢測冷熱刺激、機械刺激時外周痛閾的變化;行為學檢測就是觀察動物的行為變化, 模擬人類疼痛時情緒和行為反應。

基因治療由Anderson在20 世紀 80 年代初首先提出,1990年在美國成功進行了ADA(腺昔脫氨酶)缺陷患兒的人體基因治療。慢性疼痛由于涉及到中樞調控機理及中樞神經元的結構重塑, 目前主要的治療是靠給麻醉性鎮(zhèn)痛劑和非甾體類抗炎藥等, 但這些藥物的耐藥、成癮和其他副作用也限制了其應用。在各種普通治療手段及普通藥物對頑固性疼痛越來越束手無策時,基因鎮(zhèn)痛給我們提供了一個新的疼痛治療方法。隨著人們對基因治療技術研究的深入, 以及逐步建立起安全有效的基因調控體系后, 慢性疼痛的基因治療將可能成為一種安全和有效的治療手段。

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