陳晨，霍介格，曹鵬

·綜述·

電壓門控性鈉離子通道亞型與神經(jīng)病理性疼痛關(guān)系的研究進(jìn)展

陳晨1，霍介格2，曹鵬3

神經(jīng)病理性疼痛（NPP）是神經(jīng)系統(tǒng)損傷引起的慢性疼痛。在初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元上的電壓門控性鈉離子通道各亞型的表達(dá)、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，密切影響NPP發(fā)生、發(fā)展及其維持過(guò)程。研究證實(shí)鈉離子通道Navl.7、Navl.8、Navl.9及Nav1.3與疼痛密切相關(guān)。本文對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)電壓門控性鈉離子通道的結(jié)構(gòu)、各亞型及其特異性亞型阻滯劑與NPP的關(guān)系作如下綜述。

電壓門控鈉通道；α亞基；β亞基；神經(jīng)病理性疼痛

神經(jīng)病理性疼痛（neuropathic pain,NPP）是臨床常見的難治性疾病之一，國(guó)際疼痛協(xié)會(huì)對(duì)NPP的定義是由外周或中樞神經(jīng)系統(tǒng)的直接損傷和功能紊亂導(dǎo)致，主要由外周神經(jīng)系統(tǒng)損傷引起，主要分為：自發(fā)性疼痛；痛敏（即痛反應(yīng)增強(qiáng)）；痛超敏（指痛閾顯著下降）。自發(fā)性疼痛指外傷、燒傷、腫瘤、糖尿病、病毒感染和化療藥物等多種原因?qū)е碌纳窠?jīng)損傷，所引起的疼痛[1]。以化療藥物導(dǎo)致的NPP為例，化療藥導(dǎo)致的周圍神經(jīng)系統(tǒng)損傷引起的疼痛是臨床常見的藥物劑量限制性不良反應(yīng)，具有明顯神經(jīng)毒性的化療藥有烷化劑、長(zhǎng)春堿類、鉑類、紫杉類、氟尿嘧啶類和硼替佐米等，且多數(shù)在治療早期即出現(xiàn)[2]。

NPP的主要特點(diǎn)是神經(jīng)系統(tǒng)損傷愈合后，痛覺(jué)仍持續(xù)存在，患者痛苦不堪，嚴(yán)重者甚至喪失基本勞動(dòng)能力。NPP主要發(fā)病機(jī)制大致可分為：分子神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制及離子通道機(jī)制。分子神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制如脊髓背角ERK-CREB信號(hào)激活、膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、ATP門控離子通道受體、白血病抑制因子、腫瘤壞死因子作用；離子通道機(jī)制如鈣、鉀、鈉通道和環(huán)核苷酸門控陽(yáng)離子通道等。周圍神經(jīng)系統(tǒng)損傷主要表現(xiàn)為背根神經(jīng)節(jié)（dorsal root ganglia,DRG）神經(jīng)元的高度興奮性，產(chǎn)生異位放電。離子通道作為動(dòng)作電位產(chǎn)生的分子基礎(chǔ)，在異位放電中發(fā)揮重要作用[3]。本文將電壓門控性鈉離子通道的研究進(jìn)展與NPP的關(guān)系做如下綜述。

1 鈉離子通道亞型的一般生理特性

電壓門控性鈉離子通道（voltage-gated sodium channel,VGSC）是神經(jīng)元等可興奮細(xì)胞膜上廣泛分布的一類微孔跨膜蛋白，主要負(fù)責(zé)Na+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，是神經(jīng)元產(chǎn)生興奮性、發(fā)揮正常電生理功能所需的最主要離子通道[4,5]。根據(jù)其對(duì)神經(jīng)毒素河豚毒（anhydrotetrodotoxin 4-epitetrodotoxin tetrodonic acid,TTX）敏感性的差異性，可以分為TTX敏感（TTX-S）和不敏感（TTX-R）兩大類。VGSC主要由α和β亞基組成，其中α亞基又可命名為Navl.1～Navl.9和Nax10種亞型；β亞基主要分為β1、β2、β3、β4 4種亞型。α亞基是主要功能單元，可單獨(dú)發(fā)揮生理作用；β亞基為輔助亞基，對(duì)α亞基起功能性調(diào)控作用。編碼α亞基的基因是一個(gè)多基因家族，其10種亞型廣泛存在于嚙齒類動(dòng)物的中樞、外周神經(jīng)系統(tǒng)中。DRG作為疼痛感覺(jué)傳入的初級(jí)神經(jīng)元，在痛覺(jué)的外周機(jī)制中發(fā)揮重要作用。其中，Nav1.1、Nav1.6、Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9在正常成年動(dòng)物DRG的神經(jīng)元中表達(dá)，而Nav1.3在非成熟神經(jīng)元中表達(dá)較高[6]。目前已知與疼痛密切相關(guān)的亞型包括：Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9，后三者與周圍神經(jīng)損傷導(dǎo)致的疼痛密切相關(guān)，而Nav1.3在周圍神經(jīng)損傷后疼痛信號(hào)通路的開放中表達(dá)上調(diào)[7]。電生理學(xué)研究顯示VGSC介導(dǎo)的疼痛產(chǎn)生是α和β亞單位（特別是β1和β 3）共同作用的結(jié)果。

2 α亞基與NPP

2.1 Nav1.3亞基

Nav1.3在嚙齒動(dòng)物成熟神經(jīng)元DRG中含量較低，在非成熟胚胎的神經(jīng)元DRG中表達(dá)較高，與嚙齒動(dòng)物相比，在人類的神經(jīng)元中占更重要作用[7]。在大鼠外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷模型中，Nav1.3的表達(dá)均上調(diào)，主要與其在NPP狀態(tài)下痛覺(jué)神經(jīng)元興奮性升高有關(guān)。Samad等[8]研究表示，用含ShRNA的腺相關(guān)病毒敲除的Nav1.3注射到分支神經(jīng)損傷模型大鼠的腰部DRG，結(jié)果顯示L4 DRG的Nav1.3的敲除明顯減弱了神經(jīng)損傷導(dǎo)致的機(jī)械疼痛閾值，提示成年大鼠在NPP中可以Nav1.3作為基因治療的靶點(diǎn)。也有研究顯示，在分支神經(jīng)損傷模型中，注射Nav1.3的反義寡核苷酸并不能減輕大鼠的機(jī)械疼痛閾值及疼痛行為，并且兩種（中樞和外周）敲除了Nav1.3基因的小鼠的疼痛感覺(jué)與野生型小鼠的疼痛感覺(jué)相差不大[9]。這可能提示，Nav1.3在NPP中的作用存在模型差異性和受損部位特異性。

2.2 Navl.7亞基

Nav1.7是SCN9A編碼的跨膜蛋白，特異性表達(dá)在脊髓DRG、交感神經(jīng)節(jié)的胞膜上。Nav1.7是TTX-S的快速電流，緩慢失活，并快速?gòu)氖Щ顮顟B(tài)中恢復(fù)，使得Nav1.7產(chǎn)生大量的斜坡電流，增大其閾下的刺激信號(hào)，并降低動(dòng)作電位閾值，從而能被小的去極化斜坡電流（如感覺(jué)發(fā)生器電位所產(chǎn)生的電流）激活。Nav1.7在感覺(jué)末梢局限分布的特點(diǎn)及其電生理特征決定了其在傳遞疼痛刺激中的重要作用。Laedermann等[10]實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了Nav1.7在NPP模型中的關(guān)鍵作用，實(shí)驗(yàn)觀察到在分支神經(jīng)損傷模型中，Nav1.7的電流振幅明顯較弱，而Navl.7的阻滯劑顯著的減輕了該模型大鼠的疼痛行為。劉鵬等[11]研究顯示，中藥復(fù)方益糖康對(duì)鏈脲佐菌素導(dǎo)致的糖尿病模型大鼠DRG中Nav1.7蛋白及mRNA表達(dá)的影響，結(jié)果顯示糖尿病模型大鼠DRG中Nav1.7表達(dá)水平均顯著上調(diào)，中藥復(fù)方益糖康可顯著降低DRG中Nav1.7的表達(dá)，提示中藥對(duì)Nav1.7通道可能有阻斷作用，這可能是其改善糖尿病大鼠NPP的主要機(jī)制。然而也有研究顯示選擇性敲除DRG神經(jīng)元的Nav1.7基因，小鼠NPP的行為學(xué)并不能改變[12]。

2.3 Nav1.8亞基

Nav1.8在大中型DRG神經(jīng)元中表達(dá)比較少，主要分布在小直徑的DRG神經(jīng)元。Nav1.8具有緩慢活化及快速失活的特性。外周神經(jīng)損傷后，這種快速失活的特性使感覺(jué)神經(jīng)元處于持續(xù)放電狀態(tài)。Argyriou等[13]一項(xiàng)200例患者臨床研究顯示注射奧沙利鉑致急性神經(jīng)毒性的發(fā)生率與Nav1.3及Nav1.8顯著相關(guān)，而只有Nav1.3與急慢性神經(jīng)毒性均顯著相關(guān)，但仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。Thakor等[14]研究發(fā)現(xiàn)在CCI、神經(jīng)瘤模型、坐骨神經(jīng)包埋模等NPP模型中，受損的DRG神經(jīng)元及毗鄰未受損神經(jīng)元中Nav1.8的表達(dá)水平均下降，并且有TTX-R電流的降低，然而受損的神經(jīng)纖維及毗鄰近未受損的神經(jīng)軸突中Nav1.8的表達(dá)明顯增加。同時(shí)特異性的Nav1.8阻斷劑顯著地改善了上述NPP模型導(dǎo)致的疼痛學(xué)行為，這些研究結(jié)果證實(shí)Nav1.8在NPP的發(fā)生過(guò)程中具有重要作用。但也有研究顯示特異性敲除Nav1.8基因的小鼠坐骨神經(jīng)結(jié)扎模型，其導(dǎo)致的機(jī)械痛覺(jué)過(guò)敏癥狀與正常動(dòng)物沒(méi)有明顯差異，這說(shuō)明Nav1.8也存在著NPP模型的差異性。

2.4 Navl.9亞基

Nav1.9屬于TTX-R類的鈉離子通道，具有選擇性地表達(dá)于受損神經(jīng)元中的特性。Nav1.9的通道動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)是主要參與神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢婚撝档恼{(diào)節(jié)，介導(dǎo)一種持續(xù)電流，激活電位與靜息膜電位相近，這對(duì)靜息膜電位的調(diào)節(jié)及小DRG神經(jīng)元閾下電信號(hào)的產(chǎn)生有關(guān)鍵作用。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)研究顯示，益糖康對(duì)糖尿病大鼠DRG中 Nav1.9mRNA表達(dá)無(wú)顯著差異[15]。國(guó)外研究顯示，在神經(jīng)痛大鼠模型中使用Navl.9的反義脫氧寡核苷酸降低其表達(dá)后，大鼠對(duì)熱覺(jué)過(guò)敏和觸覺(jué)過(guò)敏無(wú)明顯改變[16]?，F(xiàn)在仍不明確Navl.9在人類疼痛感受中的作用，Navl.9與NPP的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究。

3 β亞基與NPP

β亞基是輔助性亞基，主要選擇性表達(dá)在DRG的感覺(jué)神經(jīng)通路，對(duì)VGSC的α亞基具有顯著調(diào)節(jié)作用，比如調(diào)節(jié)通道的門控、電壓依賴性、激活和失活等，因此β亞基對(duì)NPP發(fā)生的可能影響也引起廣泛關(guān)注。β1亞單位主要分布在DRG、中到大的Aβ神經(jīng)纖維以及脊髓的腹側(cè)和背側(cè)角。β2亞單位主要分布于脊髓的灰質(zhì)和中樞神經(jīng)。β3亞單位主要在小直徑的C類神經(jīng)元中表達(dá)。β4亞單位是新發(fā)現(xiàn)的一種β亞單位，其在DRG中高表達(dá)。在糖尿病NPP模型中，β1亞單位在DRG中mRNA水平無(wú)明顯變化，而在人類脊髓損傷的感覺(jué)神經(jīng)元中β1亞單位的蛋白表達(dá)水平顯著下降。Lopez-Santiago等[17]發(fā)現(xiàn)在大鼠NPP模型中，β2亞單位在損傷神經(jīng)纖維中mRNA的表達(dá)水平?jīng)]有明顯變化，但其蛋白水平在損傷及鄰近非損傷神經(jīng)纖維中的表達(dá)均顯著升高。在特異性敲除β2亞單位基因的SNI模型中，大鼠的機(jī)械疼痛明顯衰弱，說(shuō)明β2亞單位在損傷和非損傷感覺(jué)神經(jīng)纖維上異位電活動(dòng)的產(chǎn)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用。Itains等[18]研究發(fā)現(xiàn)，坐骨神經(jīng)橫斷致NPP模型中，神經(jīng)損傷同側(cè)的DRG中β3亞單位的表達(dá)較對(duì)側(cè)升高，且其表達(dá)水平的上調(diào)與Navl.3的上調(diào)具有一致性。這可能意味著β3亞單位通過(guò)調(diào)節(jié)與其共同表達(dá)的Nav1.3的功能來(lái)調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性，從而導(dǎo)致疼痛的發(fā)生。目前對(duì)β4亞單位功能特性的研究還比較少

4 特定亞型鈉離子阻滯劑與NPP

目前用于治療NPP的通道膜穩(wěn)定劑等主要是通過(guò)其與電壓門控鈉通道起作用的。Catterall WA提出“調(diào)控受體理論”：當(dāng)通道失活時(shí)，利多卡因、丙胺卡因等藥物所結(jié)合受體部位的暴露，并確定暴露的受體部位位于通道孔腔的內(nèi)側(cè)面，至少在電壓門控性鈉離子通道的4個(gè)同源結(jié)構(gòu)域（I-IV）里的3個(gè)區(qū)域S6片段的氨基酸殘基上。一些實(shí)驗(yàn)也證實(shí)特異性亞型的鈉離子阻滯劑能有效的治療 NPP。McGowan等[19]的研究顯示：鈉通道阻斷劑BZP能特異性地阻斷Nav1.7，且阻斷效果是對(duì)Nav1.5、Nav1.8的10倍，其能有效減輕SNL模型導(dǎo)致的NPP，而且對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)不存在抑制作用。Ghelardini等[20]的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了，另一特異性阻斷Navl.7的分子NeP1能有效減緩CCI模型造成的痛覺(jué)過(guò)敏癥狀。Ekberg等[21]的一項(xiàng)研究證實(shí)μO芋螺毒素肽可高效性阻斷Navl.8電流，對(duì)大鼠PSL模型進(jìn)行鞘內(nèi)注射能減緩NPP癥狀，其對(duì)Nav1.8的特異性作用比Navl.5、Navl.7高10倍，并且副作用低。另一種小分子化合物A-803467的研發(fā)，引起了人們的極大興趣。Jarvis等[22]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示：A-803467特異性阻斷Navl.8亞型的效應(yīng)是其他亞型的100倍，明顯減輕了SNL和CCI模型導(dǎo)致的NPP，但是對(duì)于術(shù)后痛、化療導(dǎo)致的疼痛及內(nèi)臟痛效果欠佳。但這只限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，對(duì)人類的NPP是否起作用仍需進(jìn)一步研究。

5 小結(jié)

綜上所述，感覺(jué)神經(jīng)元上多個(gè)鈉離子通道亞型與NPP的發(fā)生存在著密切的聯(lián)系。目前，臨床上對(duì)周圍神經(jīng)性疼痛的藥物治療中首選的卡馬西平或外周神經(jīng)痛阻滯藥物利多卡因等均為鈉離子通道阻滯劑，但由于其阻滯的是所有類型的鈉離子通道，因此會(huì)不可避免的產(chǎn)生副作用。所以將來(lái)對(duì)α亞基和β亞基在基因水平上的研究，將為深入探究NPP的發(fā)病機(jī)制提供必要的理論依據(jù)。病毒載體導(dǎo)人技術(shù)和反義寡核苷酸技術(shù)特異性地減少某種鈉離子通道亞型，都將成為未來(lái)有效治療NPP靶點(diǎn)治療的重要方法。

[1]Merskey H,Boguk N.Classification of chronic pain:descriptions of chronic pain syndromes and definitions of pain terms [M].2nd.Seattle:IASP Press,1994:394.

[2]Velasco R,Bruna J.Chemotherapyinduced peripheral neuropathy:an unresolved issue [J].Neurologia,2010,25: 116-131.

[3]劉玉璇,國(guó)大亮,陳柳,等.外周神經(jīng)損傷疼痛的研究進(jìn)展 [J].天津中醫(yī)藥, 2012,29:204-206.

[4]Corry B,Thomas M.Mechanism ofion permeation and selectivity in a voltage gated sodium channel[J].J Am Chem Soe, 2012,134:1840-1846.

[5]Leterrier C,Braehet A,Fache MP,et al. Voltage-gated sodium channel organization in neurons:protein interactions and trafficking pathways[J].Neurosci Lett,2010,486: 92-100．

[6]姜雨鴿,徐龍河,張宏.背根神經(jīng)節(jié)在疼痛機(jī)制和治療中的作用[J].國(guó)際藥學(xué)研究雜志,2008,35:18-22.

[7]Dib-Hajj SD,Cummins TR,Black JA, et al.Sodium channels in normal and pathological pain[J].Annu Rev Neurosci,2010, 33:325-347.

[8]Samad OA,Tan AM,Cheng X,et al. Virus-mediated shRNA knockdown of Na (v)1.3 in rat dorsal root ganglion attenuates nerve injury-induced neuropathic pain[J]. Mol Ther,2013,21:49-56.

[9]Rogers M,Tang L,Madge DJ,et al. The role of sodium channels in neuropathic pain[J].Semin Cell Dev Biol,2006,17: 571-581.

[10]Laedermann CJ,CachemailleM, Kirschmann G,et al.Dysregulation of voltage-gated sodium channels by ubiquitin ligase NEDD4-2 in neuropathic pain[J].J Clin Invest,2013,123:3002-3013.

[11]劉鵬,馬賢德,石巖.復(fù)方益糖康對(duì)糖尿病大鼠Nav1.7蛋白及mRNA表達(dá)的影響 [J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2012,18: 222-224.

[12]Nassar MA,Levato A,Stirling LC,et al.Neuropathic pain develops normally in mice lacking both Na(v)1.7 and Na(v)1.8 [J].Mol pain,2005,1:24.

[13]Argyriou AA,Cavaletti G,Antonacopoulou A,et al.Voltage-gated sodium channel polymorphisms play a pivotal role in the development of oxaliplatin-induced peripheral neurotoxicity:Results from a prospective multicenter study[J].Cancer, 2013,119:3570-3577.

[14]Thakor DK,Lin A,Matsuka Y,et al. Increased peripheral nerve excitability and local NaV1.8 mRNA up-regulation in painful neuropathy[J].Mol pain,2009,5: 14.

[15]劉鵬.益糖康對(duì)STZ大鼠蛋白激酶C及鈉離子通道影響的實(shí)驗(yàn)研究 [D].遼寧中醫(yī)藥大學(xué),2012.

[16]Leo S,D'Hooge R,Meert T.Exploring the role of nociceptor-specific sodium channels in pain transmission using Nav1.8 and Nav1.9 knockout mice[J].Behav Brain Res, 2010,208:149-157.

[17]Lopez-Santiago LF,Pertin M,Morisod X,et al.Sodium channel beta2 subunits regulate tetrodotoxin-sensitive sodium channels in small dorsal root ganglion neurons and modulate the response to pain[J]. Neurosci,2006,26:7984-7994.

[18]Itains BC,Klein JP,Saab CY,et a1. Upregulation ofsodium channel Nav1.3 and functional involvement in neuronal hyperexeitability associated with central neuropathic pain after spinal cord injury[J].J Neurosci,2003,23:8881-8892.

[19]McGowan E,Hoyt SB,Li X,et a1.A peripherally acting Na(v)1.7 sodium channel blocker reverses hyperalgesia and allodynia on rat models of inflammatory and neuropathic pain[J].Anesth Analg,2009, 109:95l-958.

[20]Ghelardini C1,Desaphy JF,Muraglia M,et a1.Effects of a new potent analog of tocainide on hNav1.7 sodium channels and in vivo neuropathic pain models[J]. Neuroscience,2010,169:863-873.

[21]Ekberg J,Jayamanne A,Vaughan CW,et al.μO-conotoxin MrVIB selectively blocks Nav1.8 sensory neuron specific sodium channels and chronic pain behavior without motor deficits[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2006,103:17030-17035.

[22]Jarvis MF,Honore P,Shieh CC，et a1. A-803467,a potent and selective Nav1.8 sodium channel blocker,attenuates neuropathic and inflammatory pain in the rat[J]. Proe Natl Acad Sci U S A,2007,104: 8520-8525.

R741；R741.02

A DOI 10.3870/sjsscj.2014.02.017

1.南京中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院南京 210029 2.江蘇省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院腫瘤內(nèi)科南京 210028 3.江蘇省中醫(yī)藥研究院分子與細(xì)胞生物學(xué)研究室南京 210028

第五批全國(guó)老中醫(yī)藥專家學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)繼承項(xiàng)目；江蘇省名老中醫(yī)（徐荷芬）工作室建設(shè)項(xiàng)目

2014-01-16

霍介格hjg1668@yahoo.com. cn