內(nèi)皮素軸與癌痛的研究進(jìn)展

唐軼繤　黃　東

中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院麻醉科，湖南長(zhǎng)沙410013

內(nèi)皮素軸與癌痛的研究進(jìn)展

唐軼繤黃東▲

中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院麻醉科，湖南長(zhǎng)沙410013

癌痛嚴(yán)重影響癌癥患者生存質(zhì)量。由于癌痛發(fā)生機(jī)制多樣化及阿片類藥物的局限性，癌痛效果仍不佳，所以亟待尋找新的治療靶點(diǎn)?，F(xiàn)已制備大量成熟的癌痛模型，為癌痛機(jī)制研究提供良好的平臺(tái)。內(nèi)皮素軸包括內(nèi)皮素及其受體。大量研究表明，在癌痛的發(fā)生發(fā)展中，內(nèi)皮素通過激活內(nèi)皮素受體而介導(dǎo)癌痛，且各種內(nèi)皮素受體阻斷劑干預(yù)癌痛的作用也得到了證實(shí)。同時(shí)，瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1（TRPV1）在內(nèi)皮素軸介導(dǎo)的癌痛中發(fā)揮重要作用，因此內(nèi)皮素軸及TRPV1可能成為癌痛治療新靶點(diǎn)。

內(nèi)皮素-1；內(nèi)皮素受體；癌痛；瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1

隨著癌癥治療的進(jìn)步，大部分的癌癥患者延長(zhǎng)了生命，雖然生存率增加，癌癥相關(guān)疼痛卻長(zhǎng)期存在，甚至癌癥治愈后，慢性的癌痛仍舊持續(xù)。尤其是癌癥晚期，70%～90%的癌癥患者經(jīng)歷中重度疼痛。由于癌痛發(fā)生機(jī)制多樣化、現(xiàn)有治療方式的局限性及阿片類藥物的副作用，癌性疼痛的管理仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此亟待尋找新的靶點(diǎn)治療癌痛。目前，大量研究表明內(nèi)皮素軸（內(nèi)皮素及其受體）在癌痛的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。本文闡述內(nèi)皮素軸在癌痛中的作用及TRPV1如何參與內(nèi)皮素介導(dǎo)癌痛，為癌痛治療提供新思路。

1　內(nèi)皮素的生物特性

內(nèi)皮素是天然的多肽家族，具有促進(jìn)生長(zhǎng)、血管活性、致傷害性疼痛等作用，可導(dǎo)致組織及系統(tǒng)（如呼吸、循環(huán)、感覺、內(nèi)分泌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)）功能改變。內(nèi)皮素-1（ET-1）最初被內(nèi)皮素細(xì)胞分泌而命名。隨后發(fā)現(xiàn)在血管平滑肌細(xì)胞、粒細(xì)胞、血管系膜細(xì)胞、神經(jīng)元、巨噬細(xì)胞等細(xì)胞中也分泌ET-1。除ET-1外，內(nèi)皮素家族還包括內(nèi)皮素-2（ET-2）、內(nèi)皮素-3（ET-3）、白皮素-4（ET-4）。其中，以ET-1分泌最多。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上類似，但由不同的基因在不同的組織中轉(zhuǎn)錄翻譯而成。

內(nèi)皮素或其激動(dòng)劑通過激動(dòng)內(nèi)皮素受體（ETA和ETB受體，均為G蛋白偶聯(lián)受體）發(fā)揮作用。人類ETA、ETB受體存在51%同源氨基酸序列，而跨膜區(qū)域的蛋白同源性更高。這些G蛋白偶聯(lián)型受體的選擇性很大程度上由第二至第五個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域決定。ETA受體在血管平滑肌細(xì)胞中大量表達(dá)，激動(dòng)時(shí)，使鈣離子內(nèi)流，致平滑肌長(zhǎng)時(shí)間收縮。ETB受體主要在內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，可激活一氧化氮（NO）釋放，致平滑肌細(xì)胞舒張。然而，在心臟組織，ETA受體也存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞中，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的升高，而在胃中，ETB受體在平滑肌細(xì)胞中表達(dá)，可介導(dǎo)其收縮。盡管這些受體通常獨(dú)立地在特定的組織中分布，但ETA和ETB受體也在血管平滑肌細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞，脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞、垂體前葉和心臟內(nèi)皮細(xì)胞上共同表達(dá)。ETA、ETB受體對(duì)不同的配體顯示出不同的選擇性。ETB受體與ET-1、ET-2和ET-3有相等的親和力，而ET-1與ETA受體結(jié)合力最強(qiáng)，ET-2次之，ET-3最弱。

2　內(nèi)皮素軸與癌痛

現(xiàn)有的癌痛模型多通過將不同類型的癌細(xì)胞注射至骨或者軟組織中來制備，這些模型表現(xiàn)出與人類癌痛高度的相似性。黃東等［1］采用鼠源性Lew's肺癌細(xì)胞接種至小鼠股骨來制備癌痛模型，該模型重現(xiàn)性好，與人類骨癌痛表現(xiàn)相似，是成熟的骨癌痛研究平臺(tái)。通過將纖維肉瘤細(xì)胞接種至小鼠跟骨［2］及通過將溶骨性肉瘤細(xì)胞（2472）接種至股骨骨髓腔制備的癌痛小鼠［3］均表現(xiàn)出自發(fā)性疼痛和觸誘發(fā)痛。同樣，通過接種鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞（SCC，HSC-3細(xì)胞線）、黑色素瘤（WM164細(xì)胞），或具有高度侵襲性和轉(zhuǎn)移性小鼠黑色素瘤（B16-BL6）細(xì)胞至小鼠足底軟組織制備的癌痛模型表現(xiàn)出觸誘發(fā)痛。在纖維肉瘤骨癌痛小鼠上，骨破壞發(fā)生于在觸誘發(fā)痛發(fā)生之前，而冷痛覺過敏則發(fā)生于之后。在伴隨腫瘤的發(fā)展而出現(xiàn)的癌痛中，已證實(shí)ET-1與內(nèi)皮素受體發(fā)揮重要作用［3］。

2.1內(nèi)皮素與癌痛

ET-1濃度與癌痛密切相關(guān)。纖維肉瘤癌痛小鼠的荷瘤肢體內(nèi)ET-1濃度是健側(cè)肢體的4.8倍，且通過微灌流技術(shù)檢測(cè)到腫瘤內(nèi)的ET-1量為健側(cè)肢體的2.5倍［4］。免疫組織化學(xué)顯示，離體培養(yǎng)的2472肉瘤細(xì)胞ET-1水平較高。相比于對(duì)照組，肉瘤小鼠血漿中ET-1水平增加了約5倍［5］。小鼠后肢足底接種轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞后，組織中內(nèi)皮素的濃度隨時(shí)間的推移而升高。觸誘發(fā)痛程度與皮膚中的黑色素瘤產(chǎn)生ET-1的水平之間有直接的關(guān)系［6］。盡管腫瘤體積小于黑色素瘤腫瘤，但鱗狀細(xì)胞癌小鼠腫瘤微環(huán)境中表達(dá)ET-1的mRNA及ET-1濃度均較高，且觸誘發(fā)痛表現(xiàn)更為明顯。因此，在該模型中，相比于腫瘤體積，ET-1的濃度在癌痛中作用更重要［7］。另有研究證實(shí)，將跟骨腫瘤細(xì)胞及前列腺癌細(xì)胞（PPC-1）接種至小鼠后足皮下所致的腫瘤局部注射不同劑量的ET-1，均會(huì)使小鼠產(chǎn)生急性疼痛表現(xiàn)［4，8］。

腫瘤附近組織中的初級(jí)傳入傷害性感受器的敏化可能有助于慢性疼痛和痛覺過敏的產(chǎn)生。在腫瘤的生長(zhǎng)過程中，C型傷害性感受器的電生理特性發(fā)生改變。痛覺過敏小鼠初級(jí)傳入纖維電生理記錄結(jié)果顯示鄰近跟骨腫瘤附近1/3的C型傷害性感受器存在自發(fā)性活動(dòng)［9］。Hamamoto等［10］發(fā)現(xiàn)纖維肉瘤荷瘤小鼠肢體中80%C型傷害感受器有存在持續(xù)性活動(dòng)，這提示癌痛小鼠存在機(jī)械痛敏。其中14%的C型傷害感受器表現(xiàn)出持續(xù)性爆發(fā)式活動(dòng)，類似于注射ET-1而誘導(dǎo)的C型傷害感受器爆發(fā)式電活動(dòng)。鑒于完整的C型傷害感受器自發(fā)放電與神經(jīng)性和炎癥性自發(fā)性疼痛有關(guān)且已知這種爆發(fā)式的自發(fā)性活動(dòng)可敏化二級(jí)感覺神經(jīng)元，那么這些變化有助于對(duì)骨癌和骨轉(zhuǎn)移癌的持續(xù)性疼痛研究。

注射BQ-123能降低但不能完全消除荷瘤小鼠C型傷害感受器的自發(fā)活性。荷瘤小鼠熱敏感C型傷害感受器的熱閾值較正常小鼠低5℃，且每個(gè)熱刺激（35～51℃）誘發(fā)C型傷害感受器產(chǎn)生更多數(shù)目動(dòng)作電位［10］。纖維肉瘤的小鼠的這種水平敏化類似于對(duì)注射ET-1后C型傷害感受器的改變。注射BQ-123能降低感受區(qū)熱刺激C型傷害感受器產(chǎn)生的電脈沖。這些電生理學(xué)證據(jù)證明內(nèi)源性ET-1使C型傷害感受器發(fā)生改變，且這種變化導(dǎo)致疼痛的產(chǎn)生。

2.2內(nèi)皮素受體與癌痛

現(xiàn)多使用內(nèi)皮素受體拮抗劑來確定內(nèi)皮素受體在癌痛中的作用。ETA受體拮抗劑ABT-627能抑制在溶骨性肉瘤小鼠自發(fā)性疼痛或運(yùn)動(dòng)誘發(fā)疼痛。在癌細(xì)胞接種后第6～14天，甚至在腫瘤發(fā)展后期給藥，均能有效抑制疼痛［11］。在瘤體最大時(shí)期（接種第32天），后足腳掌注射高選擇性ETA受體拮抗劑BQ-123，也能有效抑制觸誘發(fā)痛［12］。ETA受體通過表達(dá)在初級(jí)傳入傷害感受器上或鄰近初級(jí)傳入傷害感受器的非神經(jīng)元細(xì)胞上來影響疼痛。多種外周組織中的非神經(jīng)元細(xì)胞類型（免疫細(xì)胞，角質(zhì)形成細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞）上的ETA活化可導(dǎo)致能調(diào)制傷害感受的神經(jīng)活性介質(zhì)釋放。Stosser等［13］使用外周傷害感受器ETA受體基因敲除小鼠（ETA-/-小鼠）來證明外周傷害感受器上ETA受體在腫瘤所致痛覺過敏中的作用。將肺癌細(xì)胞接種至ETA-/-小鼠和同窩對(duì)照小鼠的后爪皮下，盡管腫瘤生長(zhǎng)程度類似，但ETA-/-小鼠機(jī)械痛敏和熱痛覺過敏顯著降低。皮下注射BQ-123至荷瘤肢體的爪子上能減少熱痛覺過敏，藥物失效后會(huì)導(dǎo)致高水平的痛覺過敏。以上這些研究表明，位于傷害感受器上ETA受體介導(dǎo)腫瘤的所致疼痛。

而ETB受體介導(dǎo)癌痛中鎮(zhèn)痛。ETB受體拮抗劑A-192621（腹腔注射）能加劇自發(fā)痛和觸誘發(fā)痛，但不改變?nèi)芄侨饬龊闪鲂∈蟮目s足行為［14］。接種鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞小鼠的瘤內(nèi)注射ETB受體激動(dòng)劑BQ-3020能持續(xù)3 h地減輕50%觸誘發(fā)痛，而注射后阿片受體拮抗劑能瞬時(shí)逆轉(zhuǎn)的ETB受體激動(dòng)劑誘導(dǎo)的鎮(zhèn)痛作用［15］。此外，口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞培養(yǎng)基中加入ETB受體激動(dòng)劑后，細(xì)胞分泌β內(nèi)啡肽含量顯著增加。以上結(jié)果提示，鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞產(chǎn)生大量ET-1，作用于ETB受體，致內(nèi)源性β內(nèi)啡肽分泌增加。這些內(nèi)啡肽物質(zhì)作用于腫瘤微環(huán)境中的阿片類受體，從而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。作為ET-1清除的關(guān)鍵途徑之一，ETB受體表達(dá)下調(diào)是包括前列腺癌和結(jié)直腸癌在內(nèi)不同類型癌癥的特征［16］。

在鱗狀細(xì)胞癌骨瘤小鼠中，ETA受體拮抗劑BQ-123調(diào)節(jié)ETB受體介導(dǎo)的阿片鎮(zhèn)痛機(jī)制［15］。且腫瘤內(nèi)注射μ-阿片或δ-阿片拮抗劑能瞬時(shí)逆轉(zhuǎn)由局部注射BQ-123所致的鎮(zhèn)痛作用。鱗狀細(xì)胞培養(yǎng)基中加入BQ-123可增加了阿片樣受體激動(dòng)劑β-內(nèi)啡肽和Leu-腦啡肽的分泌。但現(xiàn)不能確定這種ETA受體拮抗劑作用于阿片樣系統(tǒng)是否也見于所有的拮抗劑或者其他類型的腫瘤。

3　ET-1調(diào)節(jié)傷害性感受器上的瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1（TRPV1）的活性而致痛

TRPV1是TRPV成員家族之一，主要表達(dá)在無髓鞘的C型傷害感受器的非選擇性陽離子通道上。其主要分布在外周感覺神經(jīng)元中，高表達(dá)于三叉神經(jīng)節(jié)、背根神經(jīng)節(jié)及迷走神經(jīng)的小直徑和中等直徑感覺神經(jīng)元中，與疼痛及其傳導(dǎo)密切相關(guān)。TRPV1作為一種傷害性感受器，可被內(nèi)外源性物理和化學(xué)刺激激活，例如香草酸、質(zhì)子（pH＜6.8）和傷害性高溫（＞43℃）。激活后，通道開放，陽離子（主要是鈉離子和鈣離子）從胞外流入胞內(nèi)，引起細(xì)胞內(nèi)外電荷失衡，從而產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)。在癌痛情況下TRPV1的表達(dá)水平上調(diào)，因此阻斷TRPV1的藥物有可能成為緩解癌痛的新藥。

Motta等［17］發(fā)現(xiàn)TRPV1受體阻滯劑抗辣椒堿能有效地降低不同劑量ET-1誘發(fā)的熱痛覺過敏，這提示TRPV1受體參與熱痛覺過敏形成。免疫組化顯示，大約有一半表達(dá)TRPV1的脊髓背根神經(jīng)元ETA受體［18］。ETA受體的激活增強(qiáng)辣椒素所致離體小鼠脊髓背根神經(jīng)元內(nèi)鈣濃度的增加。這種效果是通過ETA受體激活蛋白肌酶ε（PKCε），反過來使TRPV1磷酸化導(dǎo)致的。PKCε是PKC的一種異構(gòu)體，能被二酰甘油（DAG）而不是Ca2+激活。ET-1也能不依賴TRPV1而增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，但能尚不明確鈣濃度增高如何影響TRPV1的效應(yīng)。此外，將ET-1應(yīng)用至表達(dá)TRPV1傷害感受器上所致的DAG的產(chǎn)生及PKCε由胞漿至細(xì)胞膜的移位這一級(jí)聯(lián)反應(yīng)并未有研究報(bào)道。Kawamata等［19］發(fā)現(xiàn)在TRPV1基因敲除小鼠上，不同劑量ET-1誘導(dǎo)的舔足，退縮和撕咬行為減退，而相對(duì)非選擇性PKC抑制劑卻無此效果，這意味存可能在一個(gè)獨(dú)立的PKC-TRPV1途徑。蛋白肌酶A（PKA），鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ和磷脂酰-4，5-雙膦酸鹽可調(diào)節(jié)TRPV1活性，因此可被認(rèn)為是調(diào)節(jié)ET-1作用于TRPV1潛在的酶。然而，鑒于ET-1作用于離體脊髓背根神經(jīng)元后，細(xì)胞內(nèi)cAMP水平并未增加，因此PKA可能不會(huì)涉及上述調(diào)節(jié)中。

應(yīng)該指出的是，ETB受體與TRPV1在HEK293細(xì)胞中的異源表達(dá)表明ETB也能夠有效地增強(qiáng)TRPV1反應(yīng)［20］。這種效果并未在DRG神經(jīng)元復(fù)制出來，因?yàn)镋TB通常不表達(dá)于這些細(xì)胞上［21］。但在三叉神經(jīng)節(jié)上，ETA和ETB確實(shí)在表達(dá)TRPV1的小直徑非髓鞘纖維上共同表達(dá)，其中它們都似乎參與熱痛覺過敏的發(fā)生。

在小鼠中，TRPV1參與ET-1誘導(dǎo)的疼痛樣行為和熱痛覺過敏。然而，PKC介導(dǎo)ET-1誘導(dǎo)的熱痛覺過敏，而傷害性感受卻不依賴PKC產(chǎn)生［19］。在大鼠中，TRPV1不參與介導(dǎo)的急性傷害性感受，但涉及機(jī)械異常性疼痛和熱痛覺過敏［22］。ETA受體介導(dǎo)ET-1增強(qiáng)辣椒素所致明顯疼痛，而ETA和ETB受體介導(dǎo)ET-1的增強(qiáng)辣椒素誘導(dǎo)熱痛覺過敏的產(chǎn)生。

4　小結(jié)

現(xiàn)已明確內(nèi)皮素軸在癌痛中扮演重要角色。然而，內(nèi)皮素致痛的機(jī)制并未得到充分地說明。盡管ETA受體介導(dǎo)疼痛，ETB受體介導(dǎo)鎮(zhèn)痛［23］。但兩者可同時(shí)表達(dá)在同一種感覺神經(jīng)元（如脊髓背根神經(jīng)元細(xì)胞）上，非感覺神經(jīng)元（如膠質(zhì)細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞）上［23-24］。因此內(nèi)皮素受體之間相互作用及其導(dǎo)致疼痛的通路更待更進(jìn)一步研究。鑒于TRPV1在細(xì)胞膜表面的表達(dá)水平升高而使得癌痛更易產(chǎn)生，針對(duì)TRPV1具有高親和力的特異性拮抗劑或者激動(dòng)劑，可以作為治療癌痛的新藥物。但臨床試驗(yàn)中，全身應(yīng)用TRPV1拮抗劑會(huì)產(chǎn)生體溫過高的不良反應(yīng)，這限制了此類拮抗劑的全身應(yīng)用，局部應(yīng)用仍具有治療價(jià)值［25］。隨著TRPV1功能及調(diào)節(jié)的機(jī)制的進(jìn)一步闡明及針對(duì)TRPV1藥物的進(jìn)一步研發(fā)，這種方法將來可能有助于醫(yī)生幫助患者選擇性地減輕患者癌痛，而不會(huì)出現(xiàn)成癮等副作用。

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Research progress on the endothelin axis and cancer pain

TANG YixunHUANG Dong▲
Department of Anesthesiology，the Third Xiangya Hospital of Central South University，Hunan Province，Changsha 410013，China

Cancer patients often suffer pain.Because of the limitations of opioid drugs and the diverse mechanisms of cancer pain，the treatment is still poor.So it is urgent to find new therapeutic targets.There are many animal models of cancer pain which provides a platform for the study of mechanism in cancer pain.Endothelin axis includes endothelins and endothelins receptors.A lot of studies show that endothelins，activating endothelin receptors，mediate cancer pain and the effects of the blockers of endothelins receptors on cancer pain are confirmed.Meanwhile，the transient receptor potential cation channel subfamily V member 1 is involved in endothelin axis mediating cancer pain.Therefore endothelin axis and TRPV1 may be a new targets for cancer pain.

Endothelin-1；endothelin receptors；Cancer pain；Transient receptor potential cation channel subfamily V member 1

R738

A

1673-7210（2015）05（c）-0033-04

2015-02-04本文編輯：蘇暢）

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81172546）。