泛素-蛋白酶體系統(tǒng)在疼痛發(fā)生中的機(jī)制研究新進(jìn)展

朱雅斌，李小靜，孫燦林，錢 濤

（泰州市人民醫(yī)院麻醉科，江蘇泰州 225300）

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)在疼痛發(fā)生中的機(jī)制研究新進(jìn)展

朱雅斌，李小靜，孫燦林，錢 濤

（泰州市人民醫(yī)院麻醉科，江蘇泰州 225300）

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的重要途徑之一，它通過降解細(xì)胞內(nèi)各通路的抑制因子和（或）激活因子發(fā)揮上調(diào)和下調(diào)作用，是維持細(xì)胞內(nèi)許多生理功能的重要系統(tǒng)。近年來，有文獻(xiàn)報(bào)道泛素-蛋白酶體系統(tǒng)由于參與抑制疼痛的細(xì)胞因子和蛋白質(zhì)降解，從而成為神經(jīng)性疼痛的重要發(fā)病因素。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)蛋白酶體抑制劑能夠抑制神經(jīng)性疼痛和痛覺過敏，從而進(jìn)一步肯定了泛素-蛋白酶體系統(tǒng)在神經(jīng)性疼痛發(fā)生機(jī)制中的作用。

泛素-蛋白酶體；疼痛；神經(jīng)性疼痛

1 泛素蛋白酶體系統(tǒng)的內(nèi)涵

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)是Hershko[1]等發(fā)現(xiàn)的一種高效蛋白質(zhì)降解途徑。其主要作用是對(duì)細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)進(jìn)行降解，它能夠選擇性地降解蛋白質(zhì)，使細(xì)胞內(nèi)各種蛋白質(zhì)的降解受到精確的調(diào)控。它通過降解細(xì)胞各通路的抑制因子或者激活因子發(fā)揮上調(diào)和下調(diào)作用。對(duì)于維持細(xì)胞的許多重要生理功能（細(xì)胞周期的調(diào)控、抗原提呈）有著極其重要的作用。目前發(fā)現(xiàn)的許多遺傳性和獲得性疾病的發(fā)生都與此途徑功能失調(diào)有關(guān)。

泛素-蛋白酶體途徑由一系列酶和蛋白酶體組成，主要包括泛素、泛素偶聯(lián)酶、泛素活化酶、泛素-蛋白連接酶、26S蛋白酶體和泛素再循環(huán)酶等。泛素是一種多肽，由76個(gè)氨基酸殘基組成，節(jié)構(gòu)高度保守，存在豐富而廣泛，幾乎在所有真核細(xì)胞內(nèi)都可找到[2]，所以稱作泛素。泛素的氨基酸序列在不同物種中全部相同，除第一基因前有啟動(dòng)子外，后面基因均無啟動(dòng)子[3]。主要作用是標(biāo)記底物蛋白，與要降解的底物蛋白結(jié)合，以利于蛋白質(zhì)的進(jìn)一步降解。泛素活化酶由兩個(gè)亞基組成，目前僅發(fā)現(xiàn)一種有功能的泛素活化酶，是催化泛素與底物蛋白結(jié)合所需要的第一個(gè)酶。所需要的第二個(gè)酶是泛素偶聯(lián)酶（E2s），其中最重要的成份是與泛素結(jié)合所需的半胱氨酸殘基，位于一個(gè)保守的核心結(jié)構(gòu)域中。催化泛素與底物蛋白結(jié)合所需要的第三個(gè)酶是泛素-蛋白連接酶（E3s），大多含有環(huán)指結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，環(huán)指結(jié)構(gòu)基本有8個(gè)半胱氨酸和組氨酸與兩個(gè)鋅離子相互作用構(gòu)成。E4是一種能與較短的泛素鏈結(jié)合促進(jìn)長(zhǎng)泛素鏈形成的蛋白，多存在于酵母菌中。26S蛋白酶體是其中最大的復(fù)合體，占細(xì)胞內(nèi)總蛋白質(zhì)的1%左右[4]，基本結(jié)構(gòu)可表示為α1-7β1-7β1-7α1-7[5]，它含有多種蛋白酶活性：主要作用是水解疏水性、堿性、酸性和支鏈氨基酸后面的肽鍵，并且各活性部位之間可以互相調(diào)節(jié)[6]。泛素再循環(huán)酶包括泛素C-末端水解酶（ubiquitin C-terminal hudrolases UCHs）、同工肽酶（isopeptidases）、去泛素化酶（deubiquitinating enzymes,DUBs）。它可以使多聚泛素鏈降解成單個(gè)泛素分子，同時(shí)維持一定的游離泛素濃度以調(diào)節(jié)泛素蛋白的降解速度。

2 泛素-蛋白酶體在疼痛中的作用

2.1 泛素——蛋白酶體系統(tǒng)在疼痛調(diào)節(jié)中的作用 中樞敏化在痛覺過敏、異位疼痛和冷覺過敏中扮演重要角色，在損傷外周傳導(dǎo)傷害刺激的傳入神經(jīng)后，傳入神經(jīng)損傷能夠引出持續(xù)的發(fā)放刺激，受損神經(jīng)的失常和重復(fù)激惹誘導(dǎo)產(chǎn)生了脊髓背角神經(jīng)元的高興奮性，引起背根神經(jīng)節(jié)、脊髓背角表型和功能的改變，這個(gè)過程稱作中樞敏化。它強(qiáng)化了疼痛相關(guān)行為，使得對(duì)于熱和機(jī)械刺激出現(xiàn)超敏反應(yīng)和異位疼痛，這和神經(jīng)化學(xué)因子在傷害性通路自身發(fā)生的改變有關(guān)，這種改變類似于長(zhǎng)時(shí)程易化（LTF）的過程，由于感覺神經(jīng)元的損傷，大量基于LTF的分子改變出現(xiàn)，在LTF模式下維持感覺神經(jīng)元的活性，誘導(dǎo)PKA和PKA調(diào)節(jié)亞單位分離，而PKA的調(diào)節(jié)亞單位通常使PKA維持在非激活狀態(tài)，PKA的調(diào)節(jié)亞單位被認(rèn)為是蛋白酶體的靶標(biāo)，它們的降解被認(rèn)為是PKA持續(xù)激活的原因，泛素蛋白酶體系統(tǒng)通過降解PKA的調(diào)節(jié)亞單位來調(diào)節(jié)PKA的活性，刺激導(dǎo)致泛素--蛋白酶體系統(tǒng)的激活，泛素--蛋白酶體系統(tǒng)使PKA調(diào)節(jié)亞單位降解，導(dǎo)致了PKA的持續(xù)激活和突觸易化狀態(tài)的維持。半定量RT-PCR顯示UCH-L1基因會(huì)在神經(jīng)病理痛狀態(tài)下改變，大鼠UCH-L1的mRNA廣泛分布在新生和神經(jīng)病理痛大鼠的脊髓，在泛素循環(huán)中UCH-L1扮演著重要角色，它對(duì)于維持足夠的蛋白酶體介導(dǎo)的蛋白質(zhì)的降解是必需的，RT-PCR、原位雜交（ISHH）和免疫印記顯示：對(duì)于神經(jīng)損傷的脊髓同側(cè)來說泛素-蛋白酶體和UCH-L1的表達(dá)是平行的，在CCI后的14天UCH-L1的升高表達(dá)達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)[7]，在神經(jīng)結(jié)扎后14天的早期，我們觀察到了和CCI緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的行為學(xué)改變可能和同側(cè)UCH-L1mRNA的增加有關(guān)，UCH-L1的mRNA陽性神經(jīng)元數(shù)量在同側(cè)脊髓背角Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ板層和對(duì)側(cè)Ⅰ、Ⅱ板層顯著增加。銀染顆粒密度在側(cè)板的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ層和側(cè)面的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ層顯著增加，陽性細(xì)胞的數(shù)量和銀染顆粒的密度分別增加22-28%和17-41%[8]。蛋白酶體在脊髓正常的感官刺激中有重要作用，之前對(duì)于毛刷和冷刺激顯示出有害反應(yīng)，但是給予蛋白酶體抑制劑治療后，這種反應(yīng)可被有效阻滯，說明有一個(gè)關(guān)鍵的信號(hào)調(diào)節(jié)劑（像PKA調(diào)節(jié)亞單位）的降解，這對(duì)于神經(jīng)病理痛的建立和維持是重要的，CCI后，實(shí)驗(yàn)顯示脊髓同側(cè)PKA的持續(xù)激活和水平升高，并且這種升高可被局部注射選擇性蛋白酶體抑制劑所快速翻轉(zhuǎn)，但是還不清楚是否所有的脊髓敏化都像神經(jīng)病理敏化一樣依賴蛋白酶體的功能。

2.2 臨床應(yīng)用 已用于實(shí)驗(yàn)的蛋白酶體抑制劑有：lactacysitin、MG-132和epoxomicin等蛋白酶體抑制劑作為抗癌藥在1998年開始進(jìn)行Ⅰ期臨床實(shí)驗(yàn)[9]。因?yàn)?，腫瘤的發(fā)展導(dǎo)致了炎癥和創(chuàng)傷并且壓迫傳入神經(jīng)，導(dǎo)致了癌痛。因此，癌痛中神經(jīng)病理痛成分占很大比重，蛋白酶體抑制劑治療癌痛的效果可以作為治療神經(jīng)病理痛有效性的合理參考。

3 展望

通過以上的論述可以看出，泛素-蛋白酶體系統(tǒng)是參與細(xì)胞內(nèi)多種細(xì)胞因子降解的系統(tǒng)，這些細(xì)胞因子也包括抑制機(jī)體疼痛的因子，蛋白酶體抑制劑能夠減輕神經(jīng)病理的異位疼痛而不損傷正常感覺，是一個(gè)新的治療策略，加強(qiáng)對(duì)泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，可以從一個(gè)新的角度認(rèn)識(shí)疼痛的發(fā)生機(jī)制，從而為疼痛的治療開辟一個(gè)新的途徑。

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New Developmentof Study on the Ubiquitin-proteasome System in the Pain

ZHU Ya-bin,LIXiao-jing，SUN Can-lin，QIAN Tao
(AnaesthesiaDepartmentofTaizhouPeople'sHospital,TaizhouJiangsu225300,China)

The ubiquitin-proteasome is one of the importantpathways of the protein degradation in the cells,and itacts the role of upregulating or downregulating by degradating the inhibitor or activator,and it isone of the importantsystems inmaintaining the physiological function in cells.In recentyears,some literatures report that the ubiquitin-proteasome isone of the important factors in the happening of the neuropathic pain because itdegarades some of the cytokines and proteinswhich inhibit the pain.The experimentshave proved that the proteasome inhibitor could inhibit the neuropathic pain and hyperalgesia,and confirm thatubiquitin-proteasomeparticipate theneuropathic pain.

ubiquitin-proteasome;pain;neuropathic pain

R614.1

A

1671-0142（2012）03-0062-02

朱雅斌（1980-）,男,山西定襄人,住院醫(yī)師.

（責(zé)任編輯 劉 紅/楊荔晴）