腺苷及其受體與針刺鎮(zhèn)痛的相關性研究

郭 燁

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腺苷及其受體與針刺鎮(zhèn)痛的相關性研究

郭 燁

腺苷是中樞神經系統(tǒng)中重要的神經遞質，通過與不同受體亞型結合，在體內發(fā)揮不同的作用。其中A1受體與腺苷在體內親和力最高，A2a受體、A3受體雖與腺苷親和力不如A1受體，但在痛覺信息的傳遞和調節(jié)過程中均具有非常重要的作用。本研究從腺苷及腺苷A1、A2、A3三類受體的分布、作用及相關神經肽的關系進行探討，為進一步探討針刺鎮(zhèn)痛的機制研究提供思路。

腺苷；腺苷受體；針刺鎮(zhèn)痛

針刺療法在中國應用廣泛、歷史悠久，且療效確鑿。盡管西方醫(yī)學對針灸療效持懷疑態(tài)度，但越來越多的人表示接受針灸療法，美國NIH也將針灸列為有效的補充替代療法[1]。針灸鎮(zhèn)痛療效雖確定，但其生物學基礎并未明確。隨著對針灸作用機理研究的深入，腺苷及其受體的作用漸漸表露出來。

1 腺苷及其受體

嘌呤是一種重要神經遞質，參與了神經信息傳遞、神經組織細胞生理活動調節(jié)、某些神經病理過程。嘌呤類物質包括三磷酸腺苷(ATP)及其代謝產物二磷酸腺苷(ADP)、單磷酸腺苷(AMP)、腺苷(ADO)。其受體則分為P1(腺苷)和P2(腺嘌呤核苷酸)兩類，P1受體則分為A1、A2、A3三種，其中A2受體又分為A2a、A2b兩種。

腺苷是一種內源性嘌呤核苷，Drury等[3]首先發(fā)現(xiàn)ADO具有舒張血管、降壓、減慢心率等作用。腺苷不僅是合成ATP的重要中間體，還能以ATP或ADP形式轉移能量，或以環(huán)磷酸腺苷(cAMP)形式進行信號傳遞；同時也是一種抑制性神經傳導物。除上述功能外，疼痛情況下，腺苷可作為神經遞質限制神經興奮的范圍，也能調節(jié)神經的可塑性，從而產生鎮(zhèn)痛作用。

2 腺苷的代謝

ATP是細胞外腺苷的來源之一。所有細胞均能向胞外釋放低水平ATP，而當機體出現(xiàn)刺激、炎癥、PH值改變、低氧、組織損傷、神經損傷時釋放則增加。胞外的ATP通過外核苷酸酶迅速水解為腺苷。而細胞外腺苷另外一大來源則是胞外cAMP，通過細胞外核苷酸酶和磷酸二酯酶實現(xiàn)。

細胞外腺苷進入細胞內主要有三條路徑：①通過轉運蛋白進入細胞內；②通過細胞外腺苷脫氨酶代謝為肌酐進入細胞內；③通過腺苷激酶磷酸化為AMP。進入細胞內的腺苷可能合成ATP并進一步參與其他生理活動。與之相反，釋放于細胞外的ATP不能直接返回胞內，但能被胞外核苷酸酶迅速水解為腺苷，從而能被再攝取入細胞內。

3 腺苷受體與疼痛

3.1 腺苷A1a受體與疼痛 在腺苷受體四種亞型中，A1a受體在中樞神經系統(tǒng)中分布最廣，在突觸前膜及突觸后膜均有表達，在大腦主要分布在皮質、小腦、海馬，脊髓背角淺層也有大量分布。

ADO作為一種重要的神經遞質，參與了外周及中樞痛覺信息的傳遞和調控。ADO能提供持續(xù)而穩(wěn)定的疼痛緩解作用，可與嗎啡共用，減輕對嗎啡的需求。而ADO這種鎮(zhèn)痛作用目前被認為主要由A1受體介導。A1受體的激活能在一定程度上緩解病理性神經痛、炎癥痛。在脊髓水平上，A1受體既可以經過突觸前膜也可經過突觸后膜來抑制痛反應，也通過阿片受體產生協(xié)同作用。激活A1受體能對慢性痛兩種最常見的疼痛行為——機械痛、熱痛產生鎮(zhèn)痛效果；A1a受體基因敲除后鎮(zhèn)痛效果明顯被消弱，對熱刺激更加敏感出現(xiàn)熱痛高敏感現(xiàn)象。在中腦導水管周圍灰質(PAG)給予A1受體特異性激動劑，能出現(xiàn)明顯對疼痛耐受升高現(xiàn)象。目前普遍認為腺苷通過激活初級傳入神經元胞體上的A1受體，抑制Ca+內流，進而抑制突觸前膜谷氨酸的釋放，從而產生鎮(zhèn)痛效應。

3.2 A2受體與疼痛 A2受體主要分為A2a及A2b受體兩種亞型。A2a受體則主要分布在紋狀體神經元突觸后膜，海馬及大腦皮層突觸前膜有少量表達。在壓力、年老及缺氧、脊髓損傷STZ誘導的糖尿病、慢性疼痛、炎癥等情況下A2a受體表達升高。A2b受體在機體內表達極低、與腺苷親和力極低，在疼痛相關研究較少。A2a及A2b受體均可激活腺苷環(huán)化酶，產生高濃度細胞內cAMP，并聯(lián)合信號級聯(lián)放大。

目前對A2a受體的研究尚具有爭議性，A2a受體基因敲除小鼠表現(xiàn)出對急性痛(熱板實驗、甩尾實驗)反應的遲鈍[4]。低劑量的A2a受體興奮劑的應用即能提供持續(xù)的疼痛緩解[5]。

3.3 A3a受體與疼痛 A3a受體在不同的物種中表達不盡相同，在大鼠中以睪丸及肥大細胞中表達最高，在人類則以肺及肝中表達最高，冠狀動脈及頸動脈上亦可發(fā)現(xiàn)高表達。A3a受體能介導缺血性損傷的再灌注；可阻滯腺苷酸環(huán)化酶，亦可被肌酐局部興奮劑激活。

中樞神經系統(tǒng)中的腺苷通過調節(jié)神經遞質的興奮性、持久的神經信號、膠質細胞的激活和增值來參與疼痛的調節(jié)。因此，腺苷及其類似物能阻止疼痛行為，鞘內注射腺苷能對慢性神經痛提供一個持久的緩解效果[6]。

目前對A3a受體在疼痛中所起的作用目前研究不多，普遍認為A3a受體可能通過肥大細胞來參與調解疼痛及炎癥。激活A3a受體后可誘發(fā)明顯鎮(zhèn)痛效果；A3a受體拮抗劑能阻滯腺苷鎮(zhèn)痛效果。與之一致的是，在A3a受體基因敲除后出現(xiàn)更明顯的熱痛高敏感。也有實驗發(fā)現(xiàn)，A3a受體基因敲除小鼠對傷害性疼痛刺激并無保護作用，這與之前的實驗結果正好相反[7]。

4 腺苷及其受體與針刺鎮(zhèn)痛

隨著腺苷及其受體在疼痛中重要作用的顯露，Burnstock[8]提出一個大膽的假說，他認為嘌呤類物質及其受體參與電針鎮(zhèn)痛，并可能是針刺鎮(zhèn)痛局部機制的關鍵。

為了證實腺苷是否與針刺鎮(zhèn)痛密切相關，首要的問題即是檢測針刺后細胞外腺苷濃度是否有升高。在確認針灸后腺苷釋放增加，其次需要確認腺苷是否對針刺鎮(zhèn)痛療效至關重要。

4.1 A1受體與針刺鎮(zhèn)痛 針刺使海馬區(qū)域腺苷含量升高，其A1RmRNA及蛋白表達均有升高[9]。在諸多亞型中，A1受體與ADO 的親和力最強，兩者結合后對痛覺信息的傳遞和調控過程有非常重要的作用。從ADO和腺苷A1受體的分布、作用及與神經肽的關系探討針刺鎮(zhèn)痛的機制，可以發(fā)現(xiàn)腺苷同其A1受體在疼痛信號傳遞及整合中具有重要作用，而腺苷與內源性阿片肽關系可能有著密切關系，而這個也有可能是針刺鎮(zhèn)痛的機制之一。

電針能增加大腦皮質腺苷濃度，電針療效也能被腺苷A1受體拮抗所消除。由此提出電針鎮(zhèn)痛過程中腺苷及其A1受體發(fā)揮了至關重要的作用。而在腺苷分解代謝過程中起到關鍵作用的腺苷脫氨酶(ADA)在電針后濃度明顯降低?？梢缘贸龀醪降耐普?，腺苷在針刺治療中起到了重要作用，而這個作用則可能與ADA有密切的聯(lián)系[10]。

針刺小鼠后可發(fā)現(xiàn)穴位局部釋放核苷酸(ATP、ADP、AMP)及腺苷(ADO)[11]。針刺鎮(zhèn)痛效果依靠于A1受體的激活，這暗示著鎮(zhèn)痛與細胞外腺苷有著密切的聯(lián)系。目前研究認為在骨骼肌細胞中外核苷酸酶使核苷酸轉化為腺苷。此外進一步實驗證實，在炎性痛及神經痛模型中，穴位注射腺苷A1受體激動劑后有明顯的鎮(zhèn)痛效果[12]。外周注射A1受體激動劑CCPA對炎性痛、神經病理痛均有明顯作用，而針刺所介導的鎮(zhèn)痛效果也需A1受體的表達。這些發(fā)現(xiàn)證實了對于臨床針刺效果A1受體是必要且足夠的[13]。穴位局部注射重組外核苷酸酶(如PAP)是否能比針刺或A1受體激動劑產生更持久的A1受體依賴的鎮(zhèn)痛效果也是十分有趣的研究，目前尚無定論。針刺后，穴位局部出現(xiàn)高濃度的ATP、ADP、AMP、ADO，其中AMP含量為更高，因此針穴局部有豐富的底物讓PAP水解。針刺與A1受體的關系十分有趣，這可能解釋了為什么針刺并非總對人體療效顯著。作為廣泛應用的精神類藥物——咖啡因，作為腺苷受體非選擇性拮抗劑，對A1及A2a受體均有拮抗作用。有趣的是，在大鼠實驗中發(fā)現(xiàn)能阻滯針刺鎮(zhèn)痛效果的咖啡因用量正是人體消耗單杯咖啡中所含咖啡因的量。咖啡因對人體針刺療效產生影響的機制，目前尚無確鑿證據(jù)，但無疑這是十分重要的研究方向[14]。

而針刺對GABA的作用亦得到了實驗的驗證，因此針刺可能通過對GABA起作用從而作用于A1受體，產生鎮(zhèn)痛效果。針刺鎮(zhèn)痛機制研究中，內阿片肽的作用確鑿，研究也最多。阿片肽促進腺苷的釋放這一結果也得到實驗證實，且通過解剖的研究發(fā)現(xiàn)阿片受體與腺苷A1受體在中樞的分布也有一定的重疊[15]。這也為針刺鎮(zhèn)痛機制與阿片肽同腺苷及其受體的相互作用有關這一假說提供了證據(jù)。

4.2 A2受體與針刺鎮(zhèn)痛 A2受體活化，導致細胞內環(huán)磷酸腺苷分泌增加，從而抑制免疫細胞活化程度，減少前炎癥誘導因子的分泌及基因表達，同時可促進抗炎因子的分泌表達，降低機體的炎癥反應，從而減輕機體炎性痛。A2a受體被認為是炎癥中重要的免疫調制劑。在CIA炎癥模型小鼠模型可見A2a受體主要分布在炎癥的滑膜組織，給予電針刺激后其分布規(guī)律并無改變。A2a受體在CIA模型小鼠上可見明顯的上調，而EA處理后出現(xiàn)下調的趨勢；給予了A2a受體拮抗劑后，A2a受體表達增加，且并不依賴EA這一治療手段。同樣，EA抗炎鎮(zhèn)痛的作用能被A2a受體拮抗劑所阻斷，因此認為A2a受體信號參與了并且是針刺鎮(zhèn)痛的必要條件[16]。作為腺苷受體非特異拮抗劑的咖啡因，實驗證實其可抵消針刺抗炎鎮(zhèn)痛的療效[17]。

大量的實驗證實針刺信號傳入的神經通路，是通過針穴皮膚局部感受器及神經末梢的傳入中樞，而疼痛部位傳入的傷害性刺激信號與其在中樞神經系統(tǒng)進行整合，同時針刺亦能激活中樞神經系統(tǒng)中相關的痛覺調制機制，如丘腦中央中核、中腦導水管周圍灰質、中縫大核等[18]。而腺苷受體被證實廣泛分布于外周及中樞神經系統(tǒng)，在DRG、脊髓、PAG、皮質、海馬、小腦等表達，其分布于針刺信號傳導通路存在一定的重疊[19]?？梢酝茰y，腺苷在針刺鎮(zhèn)痛中起到了至關重要的作用。

5 小結

綜上所述，腺苷及其受體，尤其是A1及A2a受體兩種亞型，在疼痛信號的傳遞及整合方面具有重要的作用，針刺鎮(zhèn)痛機理可能直接或者間接與腺苷的釋放，兩種受體亞型的激活相關。A1受體與腺苷親和力最高，在針刺鎮(zhèn)痛中起到了必要的作用；A2a受體則與炎癥密切相關，可能解釋炎性痛及針刺抗炎鎮(zhèn)痛機制。在這一過程中，神經系統(tǒng)與神經遞質相互作用，共同整合，這才達到了鎮(zhèn)痛的療效。A3受體作為腺苷受體的一種，在疼痛中也有至關重要的作用。然而其在針刺鎮(zhèn)痛是否參與，又是否是必要的受體，目前暫無研究。關于這方面的研究還有待從多學科、多角度、多方面的進一步深入細致的研究。

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Study on the Relationship between Adenosine and Its Receptors and Acupuncture Analgesia

GUO Ye

(Grade 2013 PHD Candidate, College of Acupuncture-Moxibustion and Tuina, Chengdu University of TCM, Sichuan, Chengdu 610000, China)

Adenosine is an important neurotransmitter in the central nervous system, combining with different receptor subtypes, and plays different roles in the body. Among them in the body, A1 receptor has the highest affinity with adenosine, although both A2a receptors and A3 receptor are not as good as A1 receptor, all have a very important role in the pain process. This study was conducted to investigate the effects, distribution and related neuropeptides of A1, A2, and A3 three kinds of adenosine and its receptor to further explore the mechanism of acupuncture analgesia.

Adenosine; Adenosine receptor, Acupuncture analgesia

成都中醫(yī)藥大學針灸推拿學院博士研究生2013級(成都 610000)

10.3969/j.issn.1003-8914.2016.19.058

1003-8914(2016)-19-2903-03

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2016-03-01)