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

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。在初級感覺神經(jīng)元上的電壓門控性鈉離子通道各亞型的表達、動態(tài)調(diào)節(jié)，密切影響NPP發(fā)生、發(fā)展及其維持過程。研究證實鈉離子通道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，國際疼痛協(xié)會對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）；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的主要特點是神經(jīng)系統(tǒng)損傷愈合后，痛覺仍持續(xù)存在，患者痛苦不堪，嚴重者甚至喪失基本勞動能力。NPP主要發(fā)病機制大致可分為：分子神經(jīng)生物學(xué)機制及離子通道機制。分子神經(jīng)生物學(xué)機制如脊髓背角ERK-CREB信號激活、膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(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；離子通道機制如鈣、鉀、鈉通道和環(huán)核苷酸門控陽離子通道等。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)元等可興奮細胞膜上廣泛分布的一類微孔跨膜蛋白，主要負責(zé)Na+的跨膜轉(zhuǎn)運，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，可單獨發(fā)揮生理作用；β亞基為輔助亞基，對α亞基起功能性調(diào)控作用。編碼α亞基的基因是一個多基因家族，其10種亞型廣泛存在于嚙齒類動物的中樞、外周神經(jīng)系統(tǒng)中。DRG作為疼痛感覺傳入的初級神經(jīng)元，在痛覺的外周機制中發(fā)揮重要作用。其中，Nav1.1、Nav1.6、Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9在正常成年動物DRG的神經(jīng)元中表達，而Nav1.3在非成熟神經(jīng)元中表達較高[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)損傷后疼痛信號通路的開放中表達上調(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中表達較高，與嚙齒動物相比，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的表達均上調(diào)，主要與其在NPP狀態(tài)下痛覺神經(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。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與野生型小鼠的疼痛感覺相差不大[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，并快速從失活狀態(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，并降低動作電位閾值，從而能被小的去極化斜坡電流（如感覺發(fā)生器電位所產(chǎn)生的電流）激活。Nav1.7在感覺末梢局限分布的特點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]實驗也證實了Nav1.7在NPP模型中的關(guān)鍵作用，實驗觀察到在分支神經(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表達的影響，結(jié)果顯示糖尿病模型大鼠DRG中Nav1.7表達水平均顯著上調(diào)，中藥復(fù)方益糖康可顯著降低DRG中Nav1.7的表達，提示中藥對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神經(jīng)元處于持續(xù)放電狀態(tài)。Argyriou等[13]一項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)，但仍需進一步實驗證實。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的表達明顯增加。同時特異性的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Nav1.8在NPP的發(fā)生過程中具有重要作用。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)致的機械痛覺過敏癥狀與正常動物沒有明顯差異，這說明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，具有選擇性地表達于受損神經(jīng)元中的特性。Nav1.9的通道動力學(xué)特點是主要參與神經(jīng)元動作電位閾值的調(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，這對靜息膜電位的調(diào)節(jié)及小DRG神經(jīng)元閾下電信號的產(chǎn)生有關(guān)鍵作用。國內(nèi)一項研究顯示，益糖康對糖尿病大鼠DRG中 Nav1.9mRNA表達無顯著差異[15]。國外研究顯示，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后，大鼠對熱覺過敏和觸覺過敏無明顯改變[16]。現(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，主要選擇性表達在DRG的感覺神經(jīng)通路，對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。β4亞單位是新發(fā)現(xiàn)的一種β亞單位，其在DRG中高表達。在糖尿病NPP模型中，β1亞單位在DRG中mRNA水平無明顯變化，而在人類脊髓損傷的感覺神經(jīng)元中β1亞單位的蛋白表達水平顯著下降。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，大鼠的機械疼痛明顯衰弱，說明β2亞單位在損傷和非損傷感覺神經(jīng)纖維上異位電活動的產(chǎn)生過程中發(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亞單位的表達較對側(cè)升高，且其表達水平的上調(diào)與Navl.3的上調(diào)具有一致性。這可能意味著β3亞單位通過調(diào)節(jié)與其共同表達的Nav1.3的功能來調(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，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個同源結(jié)構(gòu)域（I-IV）里的3個區(qū)域S6片段的氨基酸殘基上。一些實驗也證實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Nav1.5、Nav1.8的10倍，其能有效減輕SNL模型導(dǎo)致的NPP，而且對中樞神經(jīng)系統(tǒng)不存在抑制作用。Ghelardini等[20]的另一項實驗也證實了，另一特異性阻斷Navl.7的分子NeP1能有效減緩CCI模型造成的痛覺過敏癥狀。Ekberg等[21]的一項研究證實μO芋螺毒素肽可高效性阻斷Navl.8電流，對大鼠PSL模型進行鞘內(nèi)注射能減緩NPP癥狀，其對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]的動物實驗顯示：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。但這只限于動物實驗，對人類的NPP是否起作用仍需進一步研究。

5 小結(jié)

綜上所述，感覺神經(jīng)元上多個鈉離子通道亞型與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，因此會不可避免的產(chǎn)生副作用。所以將來對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，都將成為未來有效治療NPP靶點治療的重要方法。

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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)藥研究院分子與細胞生物學(xué)研究室南京 210028

第五批全國老中醫(yī)藥專家學(xué)術(shù)經(jīng)驗繼承項目；江蘇省名老中醫(yī)（徐荷芬）工作室建設(shè)項目

2014-01-16

霍介格hjg1668@yahoo.com. cn