炎癥介質(zhì)5－羥色胺與疼痛發(fā)生機(jī)理的研究進(jìn)展

龐志強(qiáng)，王振華，相 宜，李文曦綜述，田 宇，程志華審校

炎癥介質(zhì)5－羥色胺與疼痛發(fā)生機(jī)理的研究進(jìn)展

龐志強(qiáng)1，王振華1，相 宜1，李文曦1綜述，田 宇2，程志華3＊審校

（1.吉林大學(xué)白求恩醫(yī)學(xué)部藥學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130021；2.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院神外二科；3.吉林大學(xué)第一醫(yī)院血管外科）

關(guān)于疼痛發(fā)生發(fā)展的機(jī)理的研究，目前已越來(lái)越成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)［1－3］。很多炎癥介質(zhì)，包括5－羥色胺（5－h(huán)ydroxytryptamine，5－HT）［4］、白細(xì)胞介素－10［5］、緩激肽［6］等均被認(rèn)為與疼痛的發(fā)生有著密切的關(guān)系。其中文獻(xiàn)報(bào)道較多的是5－HT。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于5－HT與疼痛發(fā)生機(jī)理的研究作一綜述。

1 中樞5－HT參與疼痛

1.1下行5－HT疼痛調(diào)控通路

以往研究表明，疼痛是由下行5－HT抑制性和易化性通路共同參與調(diào)控的。但是，近年來(lái)有的學(xué)者提出：5－HT抑制性通路或許發(fā)揮更重要的功能性作用［7］。關(guān)于下行5－HT疼痛通路已有一致的結(jié)論，即：腦干部位的含5－HT神經(jīng)產(chǎn)生下行至脊髓的纖維投射，下行調(diào)控系統(tǒng)的成分延髓頭端腹外側(cè)區(qū)（rostral ventromedial medulla，RVM）參與脊髓傷害性疼痛的傳遞。

Wei F等［8］免疫組化染色測(cè)量得出中樞含5－HT神經(jīng)元標(biāo)志——色氨酸羥化酶（tryptophan hydroxylase，Tph）－2在RVM中分布，脊髓5－HT存在于脊髓背角，含5－HT纖維表達(dá)在脊髓背角淺層、椎板X和腹角側(cè)以及Tph－2標(biāo)記的神經(jīng)元通過(guò)內(nèi)外側(cè)延伸突起表達(dá)。Wijnvoord N等［9］發(fā)現(xiàn)脊髓下行纖維半切除可以阻止背角5－HT含量的增長(zhǎng)，表明了5－HT來(lái)源于中腦。Chen T等［10］利用染色法從形態(tài)學(xué)上說(shuō)明了RVM中“含5－HT神經(jīng)元”對(duì)脊髓背角投射的存在，同時(shí)通過(guò)免疫組化也證明了5－HT免疫反應(yīng)神經(jīng)元主要分布于中縫核及其周圍區(qū)域。

1.2中樞5－HT的疼痛作用

中樞5－HT參與疼痛產(chǎn)生或抑制已被廣泛研究。然而，由于各種研究采用的實(shí)驗(yàn)方法不同、疼痛模型相異，使得對(duì)中樞5－HT所發(fā)揮的鎮(zhèn)痛或致痛作用的研究結(jié)果并不一致。

5－HT發(fā)揮的鎮(zhèn)痛作用已有諸多報(bào)道。Bhanja S等［4］注射5－HT抗體使大鼠中縫背核5－HT含量降低，且其在疼痛測(cè)試中表現(xiàn)出較高的疼痛指數(shù)和顯著的疼痛響應(yīng)，表明5－HT參與疼痛回應(yīng)。Wijnvoord N等［9］發(fā)現(xiàn)對(duì)129Sv品系保留性神經(jīng)損傷（spared nerve injury，SNI）導(dǎo)致神經(jīng)損傷的小鼠脊髓和中腦5－HT含量水平的上調(diào)會(huì)抵消神經(jīng)損傷所導(dǎo)致的痛覺(jué)過(guò)敏和異常性疼痛。使用對(duì)氯苯丙氨酸消耗脊髓和中腦5－HT后，小鼠表現(xiàn)出了強(qiáng)烈升高的足底機(jī)械和冷覺(jué)疼痛異常。在福爾馬林疼痛測(cè)試中，脊髓和中腦5－HT含量較高的品系有更弱的疼痛回應(yīng)，表明5－HT或許會(huì)發(fā)揮疼痛抑制作用。Shiiba SJ等［11］對(duì)坐骨神經(jīng)結(jié)扎所致后肢慢性疼痛老鼠運(yùn)用磁刺激（Magnetic Stimulation，MS）以發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，顯示腦脊液中的5－HIAA含量增長(zhǎng)明顯。而5－羥吲哚乙酸（5－HIAA）是5－HT的代謝產(chǎn)物，其含量被認(rèn)為可以反應(yīng)5－HT的含量水平。Shiiba SJ等［11］的實(shí)驗(yàn)表明：MS作用于5－HT通路或許能通過(guò)激活下行抑制系統(tǒng)產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果。Liu FY等［7］分析大鼠脊神經(jīng)結(jié)扎（spinal nerve ligation，SNL）疼痛模型，并結(jié)合痛覺(jué)測(cè)試結(jié)果表明5－HT受體功能、5－HT含量的下降或許對(duì)于下行5－HT抑制性通路功能的下降有重要作用，進(jìn)而可導(dǎo)致神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生。

另一方面，有的學(xué)者近年來(lái)應(yīng)用RNA干擾技術(shù)證實(shí)5－HT還具有中樞致痛作用。Wei F等［8］于RVM中微注射質(zhì)粒（Tph－2shRNA），誘導(dǎo)Tph－2蛋白含量明顯下降，同時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒處理會(huì)使脊髓背角、RVM（尤其是中縫大核NRM）5－HT含量減少，以及NRM、NGCα和脊髓背角含5－HT神經(jīng)元數(shù)量的減少。同時(shí)，Wei F等［8］觀察到質(zhì)粒處理組顯著抵消福爾馬林誘導(dǎo)的第二階段疼痛行為，表明RVM脊髓5－HT系統(tǒng)與中樞參與下行疼痛易化機(jī)制相關(guān)；通過(guò)質(zhì)粒處理后弗氏完全佐劑誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)發(fā)現(xiàn)5－HT消耗組可以明顯抵消疼痛，表明起源于RVM的下行5－HT系統(tǒng)在外周炎癥之后的持續(xù)性疼痛保持中或許發(fā)揮作用；通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒組SNL神經(jīng)損傷模型的痛覺(jué)減少，從而表明5－HT消耗有助于抵消神經(jīng)損傷誘導(dǎo)的疼痛過(guò)敏，說(shuō)明RVM 5－HT系統(tǒng)是有可能參與下行易化從而潛在地維持炎癥和神經(jīng)病理性疼痛狀態(tài)；通過(guò)觀察雙免疫組化染色等發(fā)現(xiàn)人重組腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）誘導(dǎo)的疼痛被5－HT消耗所抑制，說(shuō)明脊髓5－HT系統(tǒng)介導(dǎo)BDNF誘導(dǎo)的下行疼痛易化；他們還發(fā)現(xiàn)阿片誘導(dǎo)的鎮(zhèn)痛是不能被5－HT消耗所抵消的。與之相類似地，Okubo M等［12］使用三叉眶下神經(jīng)慢性壓迫性損傷（chronic constriction injury－infraorbitalnerve，CCI－ION）疼痛模型，并于RVM中注射Tph－2shRNA質(zhì)粒，發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒處理抵消了CCI－ION后期的痛覺(jué)過(guò)敏，也完全阻止了對(duì)側(cè)的痛覺(jué)過(guò)敏，表明下行5－HT易化輸入對(duì)于三叉神經(jīng)下頜分支支配的顏面部（V3區(qū)）的繼發(fā)性疼痛過(guò)敏的晚期維持發(fā)揮主要作用。

1.3中樞5－HT疼痛調(diào)控的臨床研究

除了在動(dòng)物模型中的研究外，諸多角度的臨床研究也已取得了豐富的成果。這些研究均顯示：5－HT參與疼痛感覺(jué)的產(chǎn)生。

色氨酸是在人體內(nèi)不能自主合成，必須從外界攝取的一種必需氨基酸。Wang W等［13］通過(guò)控制受試者色氨酸的攝入以降低5－HT的含量水平，并對(duì)受試前后疼痛閾值的測(cè)量以及利用fMRI（Functional Magnetic Resonance Imaging）技術(shù)對(duì)腦部疼痛激活區(qū)域SI、SII的體積大小的研究，發(fā)現(xiàn)“無(wú)色氨酸攝入者”在攝入前后疼痛閾值與SI、SII區(qū)激活體積的大小存在顯著差異，推測(cè)5－HT在中樞疼痛調(diào)控中發(fā)揮作用。McCann UD等［14］通過(guò)對(duì)正常受試者“少量使用‘搖頭丸’（即，（±）3，4－亞甲二氧基甲基苯丙胺）”以產(chǎn)生對(duì)含5－HT神經(jīng)元的損害作用，發(fā)現(xiàn)使用者有顯著下降的機(jī)械疼痛閾值、升高的冷痛感覺(jué)評(píng)級(jí)以及趨于降低的熱痛覺(jué)閾值。

抑郁癥患者體內(nèi)5－HT含量水平較低，因此也常作為5－HT與疼痛調(diào)控的研究對(duì)象。響度依賴誘發(fā)聽(tīng)覺(jué)電位值（loudness dependence of auditoryevokedpotentials，LDAEP）在人與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中已被證明與5－HT活動(dòng)具有負(fù)相關(guān)關(guān)系。Uhl I等［15］對(duì)健康受試者和抑郁癥患者進(jìn)行定量感覺(jué)測(cè)試和聽(tīng)覺(jué)測(cè)試，通過(guò)對(duì)閾上針刺實(shí)驗(yàn)（wind－upratio）值與LDAEP值評(píng)分統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為傷害性疼痛部分與中樞5－HT活動(dòng)相關(guān)。

2 外周血5－HT參與疼痛

2.1外周血5－HT與疾病疼痛

除了5－HT在中樞參與疼痛被廣泛報(bào)道外，5－HT在外周參與疼痛在近年來(lái)已被重視，眾多研究闡明了5－HT在不同疾病的疼痛中或許發(fā)揮不同的作用。

Figueras J等［16］通過(guò)測(cè)定自發(fā)性心絞痛患者（angina at rest，AR）及冠狀動(dòng)脈疾病患者的血漿5－HT濃度發(fā)現(xiàn)AR患者5－HT含量水平較對(duì)照組及冠狀動(dòng)脈疾病患者高，表明循環(huán)系統(tǒng)升高的5－HT含量可能導(dǎo)致AR患者心絞痛。5－HT在胃腸功能中具有重要作用。Brown PM等［17］在對(duì)患有腸易激綜合癥的患者使用雙劑量水平的色氨酸羥化酶抑制劑——LX1031后，測(cè)量尿液5－HIAA含量發(fā)現(xiàn)尿液5－HIAA的減少伴隨著患者腸道疼痛癥狀的改善，表明LX1031通過(guò)抑制5－HT合成，減少胃腸黏膜源性5－HT以減輕腸易激綜合征患者腸道疼痛與不適。

Paul－Savoie E等［18］通過(guò)測(cè)量纖維肌痛患者與正常受試者左前臂熱痛閾值，發(fā)現(xiàn)纖維肌痛患者熱痛閾值較正常人低，但受試者血漿5－HT水平與熱痛閾值并無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系。

最近，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外周血中升高的5－HT水平可能與鎮(zhèn)痛有關(guān)。5%福爾馬林注射能夠刺激坐骨神經(jīng)。Santuzzi CH等［19］將大鼠分為福爾馬林組與高頻經(jīng)皮電刺激（high－frequency transcutaneous electrical nerve stimulation，HF－TENS）組。相比之下，注射福爾馬林后進(jìn)行高頻經(jīng)電刺激坐骨神經(jīng)可明顯降低坐骨神經(jīng)活動(dòng)性，同時(shí)血清5－HT顯著升高，表明HF－TENS可能是通過(guò)升高血清5－HT濃度來(lái)發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的。

2.2外周血5－HT致痛機(jī)制

5－HT的外周疼痛機(jī)制是人們一直以來(lái)研究的焦點(diǎn)之一，關(guān)于外周5－HT在不同部位、不同條件下的不同的致痛機(jī)制的研究已經(jīng)取得的巨大的進(jìn)展。這些研究顯示：5－HT可以通過(guò)利用腎上腺素β受體介導(dǎo)、與細(xì)胞因子及其受體相互作用以及激活許多離子通道的方式來(lái)參與疼痛的產(chǎn)生。

Oliveira－Fusaro MC等［20］在雄性大鼠顳下頜關(guān)節(jié)注射5－HT，通過(guò)計(jì)數(shù)大鼠摩擦顏面次數(shù)定量描述其疼痛反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在大鼠顳下頜關(guān)節(jié)注射5－HT后，疼痛反應(yīng)顯著增加。分析表明，顳下頜關(guān)節(jié)滑液中升高的5－HT通過(guò)激活位于該區(qū)域的β1和β2腎上腺素受體及增加交感神經(jīng)末梢胺類和前列腺素的釋放來(lái)誘導(dǎo)疼痛。Tsao D等［21］發(fā)現(xiàn)5－HT通過(guò)與腺苷甲硫氨酸競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合兒茶酚氧位甲基轉(zhuǎn)移酶（atechol O－methyltransferase，COMT）的活性位點(diǎn)而抑制其作用，導(dǎo)致COMT的底物無(wú)法甲基化。進(jìn)一步小鼠實(shí)驗(yàn)表明：外周5－HT增多抑制COMT活性，并通過(guò)β2／β3腎上腺素受體機(jī)制誘導(dǎo)痛敏。外源性5－HT和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）能誘導(dǎo)神經(jīng)根痛。Kobayashi H等［22］對(duì)成年雌性大鼠神經(jīng)根應(yīng)用5－HT和TNF誘導(dǎo)大鼠神經(jīng)損傷、炎癥和疼痛相關(guān)行為（大鼠縮足反應(yīng)）。在腰間盤(pán)突出大鼠模型中，外源性5－HT誘導(dǎo)脊髓背根神經(jīng)節(jié)中TNF的釋放和TNF受體1的表達(dá)，而TNF誘導(dǎo)脊髓背根神經(jīng)節(jié)中5－HT2A受體的表達(dá)，說(shuō)明外源性5－HT與TNF的相互作用誘導(dǎo)并加強(qiáng)了腰椎間盤(pán)突出大鼠的痛相關(guān)行為（縮足反應(yīng)）。另外，Wang X等［23］通過(guò)細(xì)胞轉(zhuǎn)化獲得表達(dá)酸敏感離子型通道（acid－sensing ion channels，ASICs）的中國(guó)地鼠卵巢細(xì)胞，對(duì)其使用全細(xì)胞膜片鉗記錄法（wholecell voltage－clamp recordings）測(cè)量質(zhì)子門控電流等，發(fā)現(xiàn)5－HT通過(guò)作用于ASIC3通道的非質(zhì)子配體感受域使ASIC3持續(xù)激活從而導(dǎo)致炎性痛。

綜上，盡管各種先進(jìn)的技術(shù)和方法在動(dòng)物模型的復(fù)制和各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量中均已被采用，但是，關(guān)于5－HT在不同的疼痛發(fā)生發(fā)展中是發(fā)揮促進(jìn)作用還是抑制作用，目前還存在不同的結(jié)論。5－HT對(duì)疼痛作用的分子機(jī)理尚不完全清楚，對(duì)于5－HT在臨床疼痛機(jī)制中的作用也需進(jìn)一步探索。隨著5－HT在疼痛發(fā)生機(jī)理研究的不斷進(jìn)步，5－HT可能成為臨床疼痛判定及術(shù)后效果評(píng)判的一個(gè)重要檢測(cè)指標(biāo)。

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2014－02－17）

1007－4287（2014）12－2077－04

吉林大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目

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