劉俊，高峰，李迪，2，李建軍，1b，2

脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)對(duì)患者造成嚴(yán)重心理傷害，對(duì)家庭造成沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，并對(duì)社會(huì)造成巨大勞動(dòng)力損失。SCI 后神經(jīng)重塑對(duì)神經(jīng)功能的恢復(fù)至關(guān)重要，但其可能促進(jìn)神經(jīng)病理性疼痛(neuropathic pain，NP)的產(chǎn)生，NP通常有兩個(gè)突出的癥狀：異常性疼痛(本身存在自發(fā)性疼痛并由通常不會(huì)引起疼痛的刺激誘發(fā)疼痛加重)和痛覺(jué)過(guò)敏(通常引起疼痛的刺激引起的疼痛增加)[1]，50%～60%的SCI患者產(chǎn)生了相關(guān)癥狀[2]，推高了醫(yī)療保健費(fèi)用[3]。

最近的研究表明SCI引起持續(xù)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化[4]，并伴有神經(jīng)元過(guò)度活躍，從而為中樞神經(jīng)性疼痛提供了基礎(chǔ)，過(guò)度活躍的感覺(jué)神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)表達(dá)受體和離子通道，啟動(dòng)并維持膜結(jié)合蛋白的激活以及隨后的細(xì)胞內(nèi)下游事件，這些事件進(jìn)而通過(guò)正反饋導(dǎo)致持續(xù)的神經(jīng)元活動(dòng)亢進(jìn)。在脊髓的受傷部位，由于免疫反應(yīng)引起的繼發(fā)性損傷在主要損傷后一周內(nèi)發(fā)生，在這種免疫反應(yīng)中，星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)異常的增殖和激活發(fā)揮重要作用。反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)為促炎和神經(jīng)退行性表型，它們產(chǎn)生各種促炎性細(xì)胞因子和神經(jīng)毒性劑，這些因子會(huì)誘導(dǎo)神經(jīng)元過(guò)度興奮、神經(jīng)元細(xì)胞死亡以及神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕的形成，從而阻礙神經(jīng)元軸突的再生[5]。但具體機(jī)制尚不明確，本文為神經(jīng)病理性疼痛最新研究方向作一綜述。

1 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化相關(guān)

1.1 S100鈣結(jié)合β蛋白 S100鈣結(jié)合β蛋白(S100 calcium-binding protein β，S100β)是EF-手形(exchange factor hand，EF-hand)鈣結(jié)合蛋白家族的成員，主要由中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，在反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞中其產(chǎn)生和分泌得以增強(qiáng)，該蛋白在高細(xì)胞外濃度下顯示神經(jīng)毒性作用[6]，分泌到細(xì)胞外空間的S100β促進(jìn)了進(jìn)一步的星形細(xì)胞活化，從而引起S100β自分泌循環(huán)[7]，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生S100β可能是一種調(diào)節(jié)由于星形膠質(zhì)細(xì)胞活化引起的炎癥的有效方法。阿倫迪酸ONO-2506(arundic acid ONO-2506，ONO-2506)是一種通過(guò)抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生S100β來(lái)抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞活化的藥物，在腦外傷和缺血性腦損傷中，已證明ONO-2506可以減少病變擴(kuò)大并改善神經(jīng)功能，并且已經(jīng)報(bào)道了其對(duì)SCI后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的作用[8]。在不完全SCI的大鼠模型中，ONO-2506 的給藥可減輕SCI后的神經(jīng)性疼痛，組織學(xué)結(jié)果支持抑制S100β產(chǎn)生和星形細(xì)胞活化有助于減輕NP。另外，在損傷部位的S100β表達(dá)強(qiáng)度與NP的嚴(yán)重程度之間證實(shí)了很強(qiáng)的相關(guān)性[9]。

1.2 G蛋白偶聯(lián)受體34 G 蛋白偶聯(lián)受體(G-protein-coupled receptor,GPCR)可識(shí)別各種細(xì)胞外分子并產(chǎn)生引起細(xì)胞應(yīng)答的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)，鑒于GPCR及其配體在受損神經(jīng)元與周?chē)窠?jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用中起著關(guān)鍵作用[10]，研究者在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷小鼠模型中進(jìn)行了基因篩選，G 蛋白偶聯(lián)受體 34(G-protein-coupled receptor 34，GPR34)在損傷后顯示出明顯的上調(diào)[11]。多項(xiàng)轉(zhuǎn)錄組研究報(bào)道，GPR34 mRNA在小膠質(zhì)細(xì)胞中高度富集[12]，表明其在小膠質(zhì)細(xì)胞功能中的重要作用，發(fā)現(xiàn)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的某些區(qū)域，小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量和形態(tài)發(fā)生了改變，在缺乏GPR34的小膠質(zhì)細(xì)胞中，腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)釋放增加。在使用小鼠神經(jīng)性疼痛模型探究GPR34在激活的小膠質(zhì)細(xì)胞中的功能時(shí)發(fā)現(xiàn)GPR34介導(dǎo)的信號(hào)通過(guò)促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞的促炎反應(yīng)而加劇了神經(jīng)性疼痛[13]。除創(chuàng)傷性損傷外，小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥還發(fā)生在神經(jīng)退行性疾病中，它影響神經(jīng)元的功能和存活[14]，是神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)損傷的潛在治療靶標(biāo)。

1.3 連接蛋白43 在許多NP模型中，縫隙連接(gap junction，GJ)通道的數(shù)量增加，尤其是連接蛋白43(connexin43，Cx43)表達(dá)的上調(diào)，導(dǎo)致各種類(lèi)型的細(xì)胞因子的分泌并參與NP的形成。GJ廣泛分布于哺乳動(dòng)物的組織中[15]，星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的細(xì)胞，主要表達(dá)Cx43[16]。除了影響縫隙連接外，Cx43還調(diào)節(jié)各種細(xì)胞過(guò)程，例如細(xì)胞生長(zhǎng)和分化，細(xì)胞遷移和細(xì)胞存活。Cx43形成的縫隙連接在SCI后NP中發(fā)揮重要作用[17]，但其機(jī)制尚不清楚。神經(jīng)損傷后，神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間的GJ顯著加，并且神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)疼痛介質(zhì)(例如ATP)的敏感性也增加。同時(shí)，急性損傷期間受損神經(jīng)元釋放的ATP誘導(dǎo)T細(xì)胞、雪旺細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的死亡[18]。長(zhǎng)期的ATP作用會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞分泌一系列細(xì)胞因子，從而進(jìn)一步激活神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞并加劇神經(jīng)元損傷，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞中Cx43在SCI后迅速而持續(xù)地被上調(diào)，通過(guò)使用Cx43抑制劑，神經(jīng)性疼痛已得到減輕，這將是值得探索的醫(yī)學(xué)研究途徑，有望為治療神經(jīng)性疼痛提供一種新興方法。

2 其他

2.1 2型氯化鉀共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 SCI后2型氯化鉀共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(K+-Cl-cotransporter isoform 2，KCC2)的下調(diào)分別抑制運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和背角間神經(jīng)元，引起痙攣和神經(jīng)性疼痛[19]。研究表明[(4-溴-3，6-二乙氧基苯并環(huán)丁烯-1- 基)甲 胺 氫 溴 酸 鹽 ]([(4-bromo-3，6-dime thoxybenzocyclobuten-1-yl)methylamine hydrobromide]，TCB-2)特異性激活5-羥色胺受體，可上調(diào)KCC2的功能，恢復(fù)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元抑制，減少SCI誘導(dǎo)的痙攣[20]。研究者測(cè)試了TCB-2對(duì)中樞性和周?chē)陨窠?jīng)性疼痛的潛在鎮(zhèn)痛作用，發(fā)現(xiàn)在急性脊髓損傷大鼠中，給予TCB-2可減少機(jī)械和熱痛覺(jué)過(guò)敏。這種鎮(zhèn)痛作用與背角膜 KCC2 表達(dá)的增加有關(guān)，并通過(guò)鞘內(nèi)注射[[(二氫茚基)氧基]鏈烷酸]對(duì)KCC2進(jìn)行藥理阻斷而得以阻止。相比之下，盡管背角膜KCC2表達(dá)略有增加，但TCB-2并未減輕周?chē)窠?jīng)損傷誘導(dǎo)的神經(jīng)性疼痛，通過(guò)靶向5-羥色胺受體來(lái)上調(diào)KCC2功能在治療SCI而非周?chē)窠?jīng)損傷引起的神經(jīng)性疼痛中具有治療潛力。

2.2 γ-氨基丁酸能核 有研究表明SCI后神經(jīng)性疼痛是由未定帶(zona incerta，ZI)中γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid，GABA)能信號(hào)的降低引起的[21]。SCI 后，未定帶的GABA能核的活性受到抑制，ZI的GABA能核可以抑制嚙齒動(dòng)物后丘腦的反應(yīng)[22]，因此SCI抑制ZI的GABA能核中的活性會(huì)導(dǎo)致丘腦后核(posterior nucleus of the thalamus，PO)的活動(dòng)隨之增加，增加的PO活性與SCI后痛覺(jué)過(guò)敏的維持和表達(dá)相關(guān)。在GABA能信號(hào)是否影響SCI誘導(dǎo)的NP的研究中記錄并比較了半切SCI模型和假手術(shù)大鼠模型之間的神經(jīng)元活性，并分析了兩種模型在用GABA受體激動(dòng)劑或拮抗劑治療后的神經(jīng)元活性[23]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與假手術(shù)對(duì)照組相比，進(jìn)行了半切SCI的大鼠表現(xiàn)出后爪退縮閾、潛伏期和ZI神經(jīng)元活性降低，激動(dòng)劑治療增加了ZI神經(jīng)元的放電率，而拮抗劑則導(dǎo)致其降低，用激動(dòng)劑治療的半切SCI大鼠表現(xiàn)出增加的后爪退縮閾值和潛伏期，此外該研究還發(fā)現(xiàn)向ZI中注入GABA能藥物可恢復(fù)其抑制作用并改善神經(jīng)性疼痛行為。

2.3 sigma-1受體 有研究表明sigma-1受體(sigma-1 receptor，σ1R)可能在NP的發(fā)展中起關(guān)鍵作用[24]，σ1R配體可能是一種有效的治療靶點(diǎn)[25]，它們僅在病理?xiàng)l件下才有活性，已經(jīng)對(duì)其在NP中的治療潛力進(jìn)行了研究[26]。在σ1R配體中，σ1R 拮抗劑MR309在涉及疼痛途徑敏化的動(dòng)物模型上發(fā)揮抗痛覺(jué)過(guò)敏和抗痛覺(jué)過(guò)敏作用[27-28]。研究發(fā)現(xiàn)SCI后通過(guò)反復(fù)施用MR309進(jìn)行的預(yù)防性治療減弱了急性期野生型CD-1瑞士雌性小鼠的NP產(chǎn)生。在外周損傷誘導(dǎo)的病理性疼痛模型中σ1R 的基因敲除導(dǎo)致小鼠疼痛相關(guān)行為的減弱[29]，此外這種脊髓損傷引起的NP的減輕與中樞致敏相關(guān)致病原上調(diào)缺乏有關(guān)[24]，這在受傷的野生型小鼠的脊髓中得到了證實(shí)。以SCI小鼠為研究對(duì)象，在受傷后連續(xù)28d用MR309進(jìn)行給藥，可對(duì)野生型小鼠的機(jī)械性和熱痛覺(jué)過(guò)敏產(chǎn)生劑量依賴(lài)性的抑制[29]。根據(jù)這些結(jié)果，在SCI之后重復(fù)進(jìn)行MR309治療是預(yù)防脊髓損傷后病理性疼痛發(fā)展的潛在藥理策略。

2.4 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)中，傷害性感受電路的敏化會(huì)導(dǎo)致異常性疼痛，新的基因表達(dá)支持這種致敏作用，這是疼痛途徑的生化和結(jié)構(gòu)重組所必需的[30]。隨著微陣列技術(shù)和測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，與慢性疼痛相關(guān)的轉(zhuǎn)錄變化已得到廣泛研究，可促進(jìn)對(duì)各種慢性疼痛狀態(tài)中的基因子集和轉(zhuǎn)錄差異的深入了解[31]。蛋白質(zhì)的細(xì)胞豐度在mRNA翻譯水平上受到高度控制，翻譯控制通過(guò)調(diào)節(jié)mRNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的效率來(lái)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)水平。翻譯控制涉及多種機(jī)制，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，mTOR的激活，會(huì)促進(jìn)下游效應(yīng)物的磷酸化，進(jìn)而調(diào)控mRNA的翻譯[32]。研究表明mTOR參與了痛覺(jué)信息的傳遞和調(diào)節(jié)[33]，SCI 后 mTOR通道的蛋白表達(dá)增加了，在脊髓損傷中，脊髓mTOR通路和mTOR介導(dǎo)的p70核糖體S6蛋白激酶1(p70 ribosomal S6 protein kinase，P70S6K)通路和 4E結(jié)合蛋白4(4E-binding protein 4，4E-BP1)通路上調(diào)，導(dǎo)致機(jī)械和熱超敏反應(yīng)。此外研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)鞘內(nèi)注射雷帕霉素阻斷脊髓mTOR可顯著抑制機(jī)械刺激和熱刺激引起的疼痛反應(yīng)，在脊髓損傷大鼠中，阻斷脊髓磷脂酰肌醇3激酶通路(phosphatidylinositide 3-kinase pathway,p-PI3K)可顯著減弱 mTOR 通路的活動(dòng)以及機(jī)械和熱痛覺(jué)過(guò)敏，抑制mTOR和PI3K降低了SCI大鼠背角中P物質(zhì)和降鈣素基因相關(guān)肽的增強(qiáng)水平，降低mTOR通路的擴(kuò)增表達(dá)，從而導(dǎo)致SCI誘發(fā)的神經(jīng)性病理性疼痛減弱[34]。此外，已有研究支持mTOR在調(diào)節(jié)長(zhǎng)期神經(jīng)元可塑性方面發(fā)揮重要作用的觀點(diǎn)。雷帕霉素復(fù)合物1(mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1)對(duì)雷帕霉素更為敏感，mTORC1在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成和生長(zhǎng)方面發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)抑制mTORC1翻譯可降低與炎癥相關(guān)的機(jī)械性超敏反應(yīng)和神經(jīng)性疼痛，mTORC1激酶及其下游效應(yīng)子的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶途徑(extracellular signaling-regulated kinase，ERK)和機(jī)制靶點(diǎn)已被廣泛研究，以了解翻譯在超敏反應(yīng)發(fā)展中的作用[35]。

2.5 基質(zhì)金屬蛋白酶 基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞遷移、細(xì)胞外基質(zhì)降解以及組織重塑和修復(fù)中起著不可或缺的作用，它們是中樞神經(jīng)系統(tǒng)繼發(fā)性損傷的發(fā)病機(jī)理中的主要成分。Gurwattan等[36]研究了大鼠 SCI誘導(dǎo)的NP與ERK和Wnt/β-連環(huán)蛋白活性相關(guān)的基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)信號(hào)通路的關(guān)系，旨在探討MMP-2在SCI誘導(dǎo)的NP中的意義及其與ERK和β-catenin相互作用中細(xì)胞和分子變化的關(guān)聯(lián)，并證實(shí)慢性NP與MMP-2、β-catenin和ERK表達(dá)的變化有關(guān)。與假手術(shù)大鼠和未顯示痛覺(jué)過(guò)敏的受傷大鼠相比，MMP-2和β-catenin的表達(dá)在第21d～第42d升高并逐漸增加,磷酸化ERK(phosphorylated ERK，phospho-ERK)的表達(dá)在第21d增加，但在第42d恢復(fù)到基線(xiàn)水平，而總ERK水平則保持相對(duì)不變和恒定，表明磷酸化-ERK的瞬時(shí)上調(diào)與SCI誘導(dǎo)的NP狀態(tài)后β-catenin和MMP-2的初始上調(diào)有關(guān)。周?chē)窠?jīng)損傷和脊髓損傷具有許多相同的神經(jīng)炎癥和疼痛誘導(dǎo)的介質(zhì)。在周?chē)窠?jīng)損傷模型中，基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)通過(guò)白介素1β裂解以及小膠質(zhì)細(xì)胞活化誘導(dǎo)NP，MMP-2似乎通過(guò)持續(xù)的白介素1β裂解并在損傷后期誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞活化和增殖而在NP的持久性中發(fā)揮作用[37]。

2.6 活性氧 有證據(jù)表明活性氧(reactive oxygen species，ROS)可能會(huì)導(dǎo)致SCI動(dòng)物產(chǎn)生NP[38]。ROS可以在疼痛過(guò)程中充當(dāng)特定的信號(hào)分子，通過(guò)施用清除劑或抗氧化劑化合物降低ROS水平可以減弱各種慢性疼痛動(dòng)物模型中的傷害感受行為[39]。損傷后數(shù)周，病變周?chē)姆磻?yīng)性小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞 NADPH 氧化酶 2(nicotinamide adeninedinucleotide phosphate oxidase 2，NOX2)表達(dá)增加[40]，NOX2是細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)ROS的關(guān)鍵誘導(dǎo)劑[39]，研究中發(fā)現(xiàn)全身性施用特定的NOX2抑制劑或耗竭NOX2可減弱小鼠胸脊髓損傷后機(jī)械、熱皮膚超敏反應(yīng)的發(fā)展并改善運(yùn)動(dòng)功能。NOX2基因敲除小鼠在SCI后顯示出組織損傷的減少和存活神經(jīng)元的增加,并減少了巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)、ROS的產(chǎn)生以及促炎基因的表達(dá)。

3 前景與展望

神經(jīng)性病理性疼痛是SCI后神經(jīng)元重塑的副產(chǎn)物，是脊髓局部機(jī)械性壓迫、缺血、炎癥導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)損傷引起的病理性反應(yīng)，最常由觸覺(jué)和冷、熱刺激引起，常于SCI后1年內(nèi)產(chǎn)生，其癥狀重，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，處理困難，對(duì)情緒、睡眠、生活質(zhì)量、社會(huì)活動(dòng)、休閑娛樂(lè)以及就業(yè)產(chǎn)生了負(fù)面影響，其產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜，不同的疼痛狀態(tài)以及損傷特征可能反映不同的潛在機(jī)制。

神經(jīng)病理性疼痛包含異常性疼痛和痛覺(jué)過(guò)敏。異常性疼痛的定義為在無(wú)外界刺激情況下，自發(fā)地感覺(jué)身體某一部位有異常感覺(jué)，如觸電感、蟻?zhàn)吒械?，這種病理性疼痛動(dòng)物模型并不成熟，文獻(xiàn)中幾乎未提到。痛覺(jué)過(guò)敏定義為對(duì)刺激的反應(yīng)超過(guò)正常，輕微的刺激可引起劇痛，此種病理性疼痛動(dòng)物模型較為成熟，學(xué)者們對(duì)其進(jìn)行了廣泛研究，大部分專(zhuān)注于SCI后神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的活化，現(xiàn)階段研究集中于對(duì)S100β、GPR34、CX43、KCC2等靶點(diǎn)的調(diào)節(jié)，證實(shí)了它們對(duì)神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生有影響，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以解決臨床問(wèn)題，大量患者仍受疼痛折磨，故繼續(xù)積極探索神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生機(jī)制并尋找明確有效的臨床治療手段仍是主要任務(wù)。