P物質(zhì)在痛覺(jué)調(diào)節(jié)作用的研究進(jìn)展

張 歡，付立波，周 慧，徐宗建，鄭書君，李佳瑩

(長(zhǎng)春師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

1 P物質(zhì)

1.1 P物質(zhì)的來(lái)源和結(jié)構(gòu)組成

P物質(zhì)(substance P，SP)是速激肽家族(tachykinin，TK)的一員，在生物體內(nèi)有著十分廣泛的分布，P物質(zhì)在腦中主要分布于皮質(zhì)下區(qū)，結(jié)構(gòu)組成上具有共同的TK家族標(biāo)志的末端序列(Phe-X-Gly-Leu-Met-NH2)，通過(guò)與特定的P物質(zhì)受體相互結(jié)合來(lái)發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。P物質(zhì)于1931年在馬的腦提取液和腸提取液中被發(fā)現(xiàn)，由于該物質(zhì)能夠促進(jìn)腸平滑肌細(xì)胞收縮，促進(jìn)血壓下降，被認(rèn)為擁有強(qiáng)大的功效，因此被命名為substance P[1]。P物質(zhì)為速激酶家族成員，在哺乳動(dòng)物中，目前已知的速激肽有五種，分別為神經(jīng)激肽A、神經(jīng)激肽B、神經(jīng)肽K、神經(jīng)肽Y和P物質(zhì)[2]。上個(gè)世紀(jì)七十年代，Chang和Leeman從牛下丘腦中分離純化了P物質(zhì)，之后又由Tregear等學(xué)者確定了P物質(zhì)是一種由11個(gè)氨基酸組成，其序列為H-Arg-Pro-Lys-Pro-Gln-Gln-Phe-Phe-Gly-Leu-Met-NH2[3]。P物質(zhì)的分子式為C63H98N18O13S，分子量為1347.63。

1.2 P物質(zhì)的分布

P物質(zhì)在生物內(nèi)有廣泛的分布，大量研究表示，P物質(zhì)在中樞中主要存在于細(xì)的有髓鞘的Aδ傳入纖維和無(wú)髓鞘的C傳入纖維中，這兩類傳入纖維同時(shí)也是傷害性感受器。P物質(zhì)在背根神經(jīng)節(jié)中被合成之后，利用快速軸漿運(yùn)輸?shù)姆绞酵瑫r(shí)向初級(jí)傳入中樞和外周進(jìn)行運(yùn)輸。P物質(zhì)幾乎在全身各部位都有分布，在外周神經(jīng)系統(tǒng)中，P物質(zhì)主要被定位于初級(jí)傳入神經(jīng)元、呼吸道、胃腸道、生殖道、皮膚等部位。在外周中，P物質(zhì)含量最高的部位是脊神經(jīng)節(jié)和頸交感神經(jīng)干。在腦中，P物質(zhì)則主要位于皮質(zhì)下區(qū)，而在延髓的含量中等[4]。

1.3 P物質(zhì)的受體

與其他神經(jīng)遞質(zhì)一樣，P物質(zhì)也需要與對(duì)應(yīng)的受體相結(jié)合才能發(fā)揮特定的生物學(xué)效應(yīng)。目前已知的TK受體主要有NK-1、NK-2、NK-3等，以上三種主要受體均為G蛋白耦聯(lián)受體，可激活磷脂酶C而使得三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DAG)增加。但由于三種受體與不同速激肽結(jié)合的親和力不同，把與P物質(zhì)親和力最高的NK-1受體稱為P物質(zhì)受體(SPR)，但是并不意味著P物質(zhì)只能與SPR結(jié)合，在高濃度或者特殊情況下，TK家族可以和三種受體的任何一種相結(jié)合，產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)[5]。關(guān)于P物質(zhì)受體NK1，有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用NK-1的選擇性拮抗劑，可以使電刺激后脊髓背角淺層釋放的P物質(zhì)數(shù)量增加，這表明NK-1可能反饋性的抑制P物質(zhì)的釋放[6]。

[指導(dǎo)教師]付立波(1965- )，男，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事痛覺(jué)生理學(xué)研究。

2 P物質(zhì)的痛覺(jué)調(diào)節(jié)作用研究

2.1 P物質(zhì)傳遞痛覺(jué)的原因

由于P物質(zhì)在脊髓背角中有很高濃度的分布，所以學(xué)者認(rèn)為其在感覺(jué)傳遞方面有作用，目前主要認(rèn)為P物質(zhì)參與對(duì)痛覺(jué)的傳遞。在早期研究中，P物質(zhì)被認(rèn)為參與傳遞痛覺(jué)的原因有：第一，有證據(jù)表明NK-1的拮抗劑可以協(xié)同作用的方式抑制N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-asparticacid，NMDA)參與到痛覺(jué)傳遞；第二，P物質(zhì)的主要受體NK-1在被認(rèn)為參與痛覺(jué)傳遞的解剖部位有分布[7]；第三，利用辣椒素預(yù)處理實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(辣椒素具有對(duì)傳入神經(jīng)C纖維的毒性作用)，發(fā)現(xiàn)P物質(zhì)在初級(jí)傳入神經(jīng)中的數(shù)量下降，并且動(dòng)物的痛閾上升[8]。

2.2 P物質(zhì)在痛覺(jué)傳遞方面的雙重作用

P物質(zhì)在中樞釋放后引起的是致痛效果還是鎮(zhèn)痛效果，在早期的實(shí)驗(yàn)中結(jié)果并不統(tǒng)一。20世紀(jì)80年代，Yasphal等在實(shí)驗(yàn)中曾向大鼠蛛網(wǎng)膜下注射P物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在1分鐘以內(nèi)，P物質(zhì)表現(xiàn)為強(qiáng)致痛效果，但是在5～10分鐘后卻表現(xiàn)為鎮(zhèn)痛效果。因此Yasphal認(rèn)為P物質(zhì)的直接效果可能是致痛，之后通過(guò)誘導(dǎo)其他物質(zhì)釋放，間接達(dá)到了鎮(zhèn)痛效果。之后，朱麗霞等向脊髓背角注入P物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)傷害性神經(jīng)元即有激活又有抑制效果，由此提出P物質(zhì)在脊髓水平的痛覺(jué)傳遞中具有雙重作用[9]。

2.2.1 P物質(zhì)致痛

在外周，當(dāng)傷害性感受器被激活時(shí)，細(xì)纖維末梢會(huì)釋放P物質(zhì)，釋放的P物質(zhì)進(jìn)入組織液中刺激肥大細(xì)胞和血小板，使它們分別釋放組胺和5-羥色胺(5-HT)，5-HT可以激活臨近的其他傷害性感受器，進(jìn)一步加強(qiáng)其作用，導(dǎo)致即使刺激停止，疼痛效果依然存在，并且使傷害性感受器興奮閾值下降，即產(chǎn)生痛覺(jué)過(guò)敏[10]。

2.2.2 P物質(zhì)鎮(zhèn)痛

在王曉琳等的研究中，將熒光金注射到大鼠的中縫大核后，發(fā)現(xiàn)熒光金逆行標(biāo)記的P物質(zhì)陽(yáng)性神經(jīng)元主要分布于楔形核、中縫背核和導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)外側(cè)部；將生物素化的葡聚糖胺(BDA，順行性追蹤劑)注射至上述三個(gè)核團(tuán)，可在延髓吻段腹內(nèi)側(cè)部發(fā)現(xiàn)部分BDA標(biāo)記的終末呈P物質(zhì)陽(yáng)性，這些終末和NK-1受體陽(yáng)性神經(jīng)元有十分緊密的接觸。鑒于以往研究中關(guān)于楔形核、中縫背核和導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)外側(cè)部的功能和延髓吻段腹內(nèi)側(cè)部在下行抑制系統(tǒng)的特殊作用，可以推測(cè)來(lái)自上述三個(gè)核團(tuán)的P物質(zhì)參與到了中樞內(nèi)源性下行抑制系統(tǒng)，通過(guò)延髓吻段腹內(nèi)側(cè)部的神經(jīng)元中繼，表達(dá)鎮(zhèn)痛作用[8]。

另外，在脊髓水平也有P物質(zhì)參與鎮(zhèn)痛作用的證據(jù)。朱麗霞等利用對(duì)氯苯丙氨酸來(lái)抑制5-HT合成，但是刺激中縫大核后發(fā)現(xiàn)仍然可以抑制脊髓背角的傷害性反應(yīng)，并且這一抑制作用可以被提前注入的P物質(zhì)拮抗劑阻斷，說(shuō)明來(lái)自下行途徑的P物質(zhì)參與到了對(duì)脊髓背角傷害性反應(yīng)的抑制中[11]。

在Nakatsuka等的研究中，他們發(fā)現(xiàn)P物質(zhì)在脊髓背角的第五層中可能發(fā)揮前饋抑制作用[12]。脊髓背角是傷害性感受傳播和調(diào)制的重要區(qū)域，他們對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行了膜片鉗記錄。當(dāng)初級(jí)傳入神經(jīng)元被短暫刺激時(shí)，從脊髓背角第五層神經(jīng)元中檢測(cè)到了興奮性突觸后電流，用犬尿喹啉酸可以阻斷這種電流。這時(shí)可以發(fā)現(xiàn)刺激同樣也誘發(fā)了抑制性突觸后電流，這些抑制性突觸后電流是由谷氨酸能突觸介導(dǎo)的前饋抑制驅(qū)動(dòng)。然而，當(dāng)施加長(zhǎng)時(shí)間刺激(5μA，20Hz，1min)時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種抑制性突觸后電流的頻率和幅度穩(wěn)定而持久的增加，這說(shuō)明了一種不由谷氨酸驅(qū)動(dòng)的前饋抑制途徑。他們測(cè)試了初級(jí)傳入纖維釋放的幾種可能的遞質(zhì)，包括甘丙肽(Galanin)，神經(jīng)肽Y(NPY)，降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)，生長(zhǎng)抑素，發(fā)現(xiàn)抑制性突觸后電流沒(méi)有增加。然而發(fā)現(xiàn)在谷氨酸受體被阻斷的情況下，P物質(zhì)顯著增加了抑制活性。這提示了P物質(zhì)可能通過(guò)前饋抑制在一定程度上平衡了由脊髓發(fā)出的傷害性疼痛。

3 展望

神經(jīng)肽作為一種人體自身可合成的物質(zhì)，在極少量的情況下就可以產(chǎn)生快速、高效的反應(yīng)。相比于傳統(tǒng)藥物來(lái)說(shuō)，效能更高，成癮性更低，是新藥開(kāi)發(fā)的重要目標(biāo)。以神經(jīng)肽來(lái)作為藥物治療疾病的設(shè)想是值得展望的，尤其是P物質(zhì)在鎮(zhèn)痛方面的作用具有很高的醫(yī)療前景。

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