背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元GABA A型受體對痛覺調(diào)制的研究進展

成洪聚，相龍全，亞白柳，劉文彥

(1. 濟寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室，山東 濟寧 272067；2. 山東省濟寧市第一人民醫(yī)院病理科，山東 濟寧 272011)

背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion，DRG)是感覺信息傳遞的第一級驛站，對痛覺信息傳入起十分重要的調(diào)控作用。Du等[1]發(fā)現(xiàn)：γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)合成和釋放所必需的主要蛋白(包括谷氨酸脫羧酶Gad65和Gad67、囊泡GABA轉(zhuǎn)運蛋白Vgat和質(zhì)膜GABA轉(zhuǎn)運蛋白Gat1-3)在大鼠DRG神經(jīng)元上均有表達，表明DRG神經(jīng)元可以合成GABA，并依賴囊泡和非囊泡機制釋放GABA。而膠質(zhì)細胞表達GABA受體，從神經(jīng)元釋放的GABA可作為神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞信息交流的媒介[2-3]?？梢娫贒RG中存在復(fù)雜的GABA系統(tǒng)，參與神經(jīng)損傷和痛覺信息傳遞過程。研究[4-6]顯示：在DRG神經(jīng)元上亦存在GABA的A型受體(GABA A receptor，GABAAR)。GABAAR作為GABA系統(tǒng)的重要成員，介導(dǎo)GABA的抑制作用，并且在病理性疼痛過程中其表達和功能發(fā)生改變。但國內(nèi)尚無相關(guān)系統(tǒng)性綜述報道。本文簡要介紹了DRG神經(jīng)元中GABAAR的分布及其在痛覺信息傳遞中發(fā)揮的作用，重點闡述其在炎性痛和神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生發(fā)展中的作用及其最新研究進展。

1 GABAAR簡介

1.1 GABAAR的結(jié)構(gòu) GABAAR為五聚體跨膜糖蛋白，其中心為Cl-通道。GABAAR亞基有21種，分為8個亞基族，分別為α1-6、β1-4、γ1-4、ρ1-3、δ、ε、π和θ。這些亞基可以組合成不同的功能性受體。哺乳動物大腦中GABAAR由2個α1、2個β2和1個γ2構(gòu)成“優(yōu)勢組合”。各種生理和病理環(huán)境的改變通過調(diào)控某些亞基的表達，進而引起受體功能的改變。每個亞基均含有400～550個氨基酸殘基，其N端較長，C端較短，均位于膜外側(cè)；4個跨膜區(qū)域由2個胞內(nèi)環(huán)相連。亞基胞外段具有多個遞質(zhì)或藥物(包括GABA、苯二氮卓、巴比妥酸鹽和致驚厥劑等)的結(jié)合位點。胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域中含有多種蛋白激酶(PKA、 PKC、CaMKⅡ和酪氨酸蛋白激酶等)作用位點。

1.2 GABAAR的功能 GABAAR激活后Cl-通道打開，而Cl-流動的方向取決于細胞膜兩側(cè)的濃度差。Cl-由胞外流向胞內(nèi)，膜兩側(cè)電勢差增大，神經(jīng)元超極化，從而抑制神經(jīng)元功能；反之，Cl-流出細胞，產(chǎn)生去極化興奮反應(yīng)。GABAAR介導(dǎo)的反應(yīng)受陽離子——Cl-共轉(zhuǎn)運體(cation-chloride contransporter，CCC)的影響。在胚胎期，Na+-K+-2Cl-共轉(zhuǎn)運體1(Na+-K+-2Cl-cotransporter 1,NKCC1)介導(dǎo)腦神經(jīng)元對Cl-的攝取，增加胞內(nèi)Cl-濃度，因此GABAAR激活引起神經(jīng)元去極化反應(yīng)。進入成年期，腦內(nèi)NKCC1表達下調(diào)的同時，促Cl-排出的K+-Cl-共轉(zhuǎn)運體2(K+-2Cl-cotransporter 2,KCC2)表達上調(diào)，導(dǎo)致細胞中Cl-濃度降低，GABAAR激活則引起神經(jīng)元超極化抑制。與腦內(nèi)神經(jīng)元不同，DRG神經(jīng)元轉(zhuǎn)運體的表達有其特殊性。盡管DRG神經(jīng)元的NKCC1在孕晚期瞬時性功能下調(diào)[7]，但其表達一直維持在較高水平，直至成年期。另外，成年期DRG神經(jīng)元表達KCC1、KCC3和KCC4，不表達KCC2[8]。因此，在成年期DRG神經(jīng)元上激活GABAAR產(chǎn)生的電流不是超極化電流，而是去極化電流。

2 GABAAR在DRG神經(jīng)元中的分布

2.1 GABAAR在DRG神經(jīng)元中的表達 DRG神經(jīng)元表達多種GABAAR亞基，但在胚胎期和成年期有所不同。Maddox等[4]利用RT-PCR法分析人DRG神經(jīng)元中GABAAR亞基表達的結(jié)果顯示：胚胎期和成年期GABAAR亞基表達有顯著差異，α2和β3較穩(wěn)定地表達，α1、α6、β1、γ2L和ρ2均未被檢測到，其他亞基的表達有不同程度差別，尤其β2僅在成年期表達。研究者還進一步利用電生理實驗印證2種DRG神經(jīng)元上GABAAR藥理學(xué)特性的區(qū)別。大鼠DRG神經(jīng)元也有類似的現(xiàn)象。Ma等[5]利用原位雜交技術(shù)證實：α2、β3和γ2從孕中期開始表達，漸增直至成年期；α5表達也隨著孕齡而增加，但大鼠出生后反而降低，表明不同發(fā)育期的GABAAR亞基組合形式有區(qū)別。盡管研究者關(guān)注的亞基不同，但上述實驗數(shù)據(jù)足見GABAAR的藥理學(xué)特性呈發(fā)育性變化。各亞基在大鼠DRG神經(jīng)元中的分布也有所不同。α2分布較為廣泛，γ2分布在部分神經(jīng)元亞群里，β2和α1的分布更加局限，這可能與細胞的類型和功能有區(qū)別相關(guān)[6]。

2.2 GABAAR在脊髓傳入纖維末梢中的表達 在脊髓背角，GABAAR分布在DRG神經(jīng)元傳入纖維末梢，調(diào)節(jié)來自外周的痛覺和軀體感覺信號的傳遞。Paul等[9]利用降鈣素基因相關(guān)肽標記肽能C類纖維末梢，利用同工凝集素B4標記非肽能C類纖維末梢發(fā)現(xiàn)：在小鼠的脊髓灰質(zhì)背角Ⅱ板層中，α2和α3亞基在肽能和非肽能C類纖維末梢內(nèi)均有表達；α5亞基在部分肽能C類纖維末梢內(nèi)表達；α1亞基在C類纖維末梢中低表達；而有髓Aβ/Aδ類纖維末梢含有α1、α2、α3和α5亞基，4個亞基比例大致相等。Lorenzo等[10]利用同樣的方法標記C類纖維末梢，并利用gephyrin作為突觸后標記發(fā)現(xiàn)：在大鼠脊髓灰質(zhì)背角Ⅱ板層中，α2、α3和α5在C類纖維末梢均有分布，尤其是非肽能C類纖維末梢，α1主要分布在突觸后神經(jīng)元。實驗動物的不同可能導(dǎo)致2項研究結(jié)果稍有差異，特異性分布的GABAAR亞基可能參與痛覺信息傳遞的不同神經(jīng)環(huán)路，參與不同形式的慢性痛。

3 GABAAR在痛覺信息傳遞中的作用

DRG是外周感受器和高位中樞的連接紐帶。DRG中的抑制性GABA系統(tǒng)在痛覺信息傳遞中起重要作用。盡管在成年期DRG神經(jīng)元上GABAAR介導(dǎo)去極化電流，但在初級傳入的突觸前膜仍然發(fā)揮抑制作用，被稱為突觸前抑制。脊髓背角的中間神經(jīng)元釋放GABA，激活初級傳入神經(jīng)末梢突觸前GABAAR，誘導(dǎo)突觸前膜電位去極化，這樣，外周傳至的動作電位幅度降低，Ca2+內(nèi)流減少，因而興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量減少，產(chǎn)生抑制性效應(yīng)。

由于GABAAR分布在DRG神經(jīng)元的軸突、樹突和胞體上，因此在神經(jīng)元其他部位施加受體激動劑同樣可以起到抑制作用。Du等[1]給予大鼠后爪足底注射緩激肽或辣椒素誘發(fā)其痛覺過敏，在相應(yīng)DRG局部施加GABAAR激動劑Muscimol又可抑制前兩者的作用。炎癥因子或神經(jīng)損傷導(dǎo)致DRG神經(jīng)元興奮性增高，出現(xiàn)自發(fā)放電[11]，進而誘發(fā)脊髓灰質(zhì)背角神經(jīng)元的超敏狀態(tài)，經(jīng)痛覺傳導(dǎo)通路傳向高位中樞。DRG上GABAAR的激活提高神經(jīng)元對動作電位的過濾作用，從而抑制神經(jīng)元上的自發(fā)性放電現(xiàn)象[1]?？梢姡珼RG內(nèi)的GABA系統(tǒng)對痛覺信息起緊張性抑制作用，阻礙信息向脊髓及更高級中樞傳入。

4 病理性疼痛中GABAAR的變化

研究[12-14]證實：在病理性疼痛產(chǎn)生過程中興奮和抑制平衡失調(diào)，抑制系統(tǒng)減弱，興奮系統(tǒng)增強，促使痛覺信息向中樞傳遞，進而提出“去抑制學(xué)說”。該學(xué)說[15]認為：抑制系統(tǒng)的GABAAR表達和功能改變可能參與病理性疼痛產(chǎn)生。

4.1 GABAAR表達的變化 甲醛致痛模型是一種常用的炎癥痛模型[16]。Bravo-Hernández等[17]發(fā)現(xiàn)：1%甲醛注射于大鼠足底皮下可上調(diào)相應(yīng)DRG內(nèi)α5-GABAAR的表達。叢麗娜等[18]制備大鼠坐骨神經(jīng)慢性壓榨性損傷(chronic crush injury,CCI)模型，檢測GABAAR亞基表達變化的結(jié)果顯示：大鼠在術(shù)后14 d熱刺激足反射潛伏期明顯縮短，損傷側(cè)L4～6 DRG神經(jīng)元α2和γ2亞基的表達均下調(diào)。Obradovic等[19]利用Western blotting技術(shù)檢測坐骨神經(jīng)擠壓傷大鼠L5 DRG發(fā)現(xiàn)：GABAAR的α2亞基表達下調(diào)。進一步利用反義寡核苷酸技術(shù)選擇性下調(diào)L5 DRGα2亞基的表達，大鼠的機械痛敏和熱痛敏加重。可見病理性疼痛對GABAAR不同亞基表達的調(diào)節(jié)有區(qū)別。神經(jīng)損傷或炎癥可通過激活胞內(nèi)信使PKA和PKC，改變cAMP反應(yīng)原件結(jié)合蛋白(cAMP-response element-binding protein，CREB) 和可誘導(dǎo)的cAMP早期抑制因子(inducible cAMP early repressor，ICER) 活性，調(diào)節(jié)GABA受體亞基啟動子，進而影響亞基的表達[20]。

4.2 GABAAR功能的變化 炎癥或神經(jīng)損傷發(fā)生后，一些致痛介質(zhì)下調(diào)DRG神經(jīng)元GABAAR的功能。脊髓灰質(zhì)背角的中間神經(jīng)元釋放GABA，調(diào)節(jié)傳入神經(jīng)末梢突觸前P物質(zhì)的釋放[21]，P物質(zhì)又通過突觸前自身受體經(jīng)由PLC-Ca2+-PKCε胞內(nèi)信號途徑抑制突觸前GABAAR電流，即抑制GABA介導(dǎo)的突觸前抑制[22]。外周神經(jīng)損傷時，中、小直徑DRG神經(jīng)元和脊髓灰質(zhì)背角淺層神經(jīng)元均表達單核細胞趨化蛋白CCL2及其受體CCR2。CCL2可完全阻斷脊髓神經(jīng)元上GABA引發(fā)的電流[23]， CCL2在DRG神經(jīng)元上是否亦發(fā)揮對GABA電流的抑制作用，有待進一步實驗證實。另外，在海馬神經(jīng)元上N-甲基-D-天冬氨酸受體的激活導(dǎo)致GABAAR去磷酸化，抑制GABA電流，并能快速可逆地減少突觸部位膜表面的GABAAR[24]，此途徑也可能參與GABA能抑制的減弱機制。

Zhu等[25-26]研究證實：大鼠皮下注射完全弗氏佐劑3 d誘導(dǎo)持續(xù)性炎癥后，GABA在相應(yīng)的DRG神經(jīng)元上誘導(dǎo)的去極化幅度明顯增加，電流密度增加，其機制與炎癥后酪氨酸激酶持續(xù)活化有關(guān)?？梢娫诔掷m(xù)炎癥等病理變化基礎(chǔ)上，GABA反轉(zhuǎn)電位可能發(fā)生去極化轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致GABAAR的反應(yīng)由抑制轉(zhuǎn)變成興奮，有助于痛覺過敏形成[27]。最近Jang等[28]發(fā)現(xiàn)：炎癥因子前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)可增強GABA在辣椒素敏感的DRG神經(jīng)元上誘導(dǎo)的膜去極化，PGE2受體4(PGE2 receptor 4，EP4)拮抗劑和選擇性Nav1.8拮抗劑均阻斷PGE2的增強作用，表明在炎癥時PGE2-EP4信號傳導(dǎo)和Na+通道致敏的協(xié)同作用可允許GABA信號興奮神經(jīng)元。此外，DRG神經(jīng)元中GABAAR和酸敏感離子通道(acid-sensing ion channels, ASICs)通過形成蛋白復(fù)合物在功能上相互影響。炎癥組織局部聚集了大量酸性物質(zhì)(乳酸等)，使細胞外pH值降低，激活的ASICs增加GABAAR介導(dǎo)的電流幅度[29]，可能有助于GABAAR在痛覺過敏中由抑制向興奮作用的轉(zhuǎn)變[30]，可見對GABAAR在病理性疼痛發(fā)生發(fā)展中的變化還存在矛盾認識，有待更多的實驗證實。

5 展 望

DRG神經(jīng)元位于痛覺信息產(chǎn)生的起始位置，對疼痛有特殊意義。但DRG中GABAAR亞基眾多，不同亞基組合成的受體功能不同，提高了研究的難度。DRG神經(jīng)元不同部位的GABAAR可顯示出不同特性。突觸位置的GABAAR被脊髓內(nèi)中間神經(jīng)元釋放的GABA激活，介導(dǎo)時相性抑制。突觸外GABAAR(α5-GABAAR)定位于胞體、樹突和軸突上，被胞外內(nèi)源性釋放的低濃度GABA所激活，產(chǎn)生持續(xù)的電導(dǎo)，介導(dǎo)緊張性抑制。外周皮下或鞘內(nèi)注射α5-GABAAR拮抗劑L-655和L-708可抑制炎癥或神經(jīng)損傷產(chǎn)生的持久性痛覺過敏[17]，表明外周α5-GABAAR在炎性痛和神經(jīng)病理性疼痛中起促進作用，但GABAAR亞基的分布和不同發(fā)育期表達差異及意義尚未完全清楚，對病理性疼痛中GABAAR表達和功能的變化認識不一，可能是因為不同研究者利用的動物模型不同，或者參與病理性疼痛的多種因子對GABAAR調(diào)控機制不同，或者病理性變化對GABAAR亞基的特異性調(diào)節(jié)導(dǎo)致其功能改變。因此對DRG內(nèi)GABA系統(tǒng)的研究尚任重道遠。