神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞參與嗎啡耐受機(jī)制及治療的研究進(jìn)展

鄢文佳，孫莉

0 引言

嗎啡是治療癌癥或非癌癥患者中重度疼痛的一線用藥[1]。然而，長時(shí)間持續(xù)應(yīng)用嗎啡可能導(dǎo)致嗎啡耐受，主要表現(xiàn)為嗎啡鎮(zhèn)痛效果逐漸降低，需要增加藥物劑量才能達(dá)到同等的鎮(zhèn)痛效果，同時(shí)不良反應(yīng)發(fā)生的概率和嚴(yán)重程度大大增加。這限制了嗎啡作為一種有效鎮(zhèn)痛藥物在臨床上的應(yīng)用。嗎啡耐受的機(jī)制十分復(fù)雜，涉及多種因素。除了已知的神經(jīng)元機(jī)制之外，近年來研究表明[2-3]神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，特別是小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞，已成為嗎啡耐受潛在的重要機(jī)制。然而，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在嗎啡耐受中的作用仍未闡明。本文綜述了最近的相關(guān)研究進(jìn)展，討論小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞參與嗎啡耐受的機(jī)制及其防治方案。

1 阿片類藥物對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的調(diào)節(jié)

1.1 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞激活

中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的非神經(jīng)元細(xì)胞，介導(dǎo)和調(diào)節(jié)疼痛的持續(xù)狀態(tài)。長期應(yīng)用嗎啡導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)細(xì)胞活化，抑制脊髓膠質(zhì)細(xì)胞激活可以減弱嗎啡耐受。大量研究證實(shí)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞參與嗎啡耐受，但與嗎啡耐受相關(guān)的膠質(zhì)細(xì)胞存在部位目前仍有爭議。既往研究發(fā)現(xiàn)伏隔核、中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)、中腦腹側(cè)被蓋區(qū)膠質(zhì)細(xì)胞激活有助于嗎啡耐受形成[4-6]。然而，最新研究表明嗎啡耐受所引起的膠質(zhì)細(xì)胞激活主要發(fā)生在脊髓水平，未觀察到大腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化[2,7]。

星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞在嗎啡耐受中發(fā)揮不同作用。脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞只參與嗎啡耐受形成的過程，對(duì)其維持無影響[8]。小膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑米諾環(huán)素預(yù)先給藥可以延緩大鼠嗎啡耐受的形成，但重復(fù)給藥并不能逆轉(zhuǎn)已經(jīng)出現(xiàn)的嗎啡耐受[9]。

1.2 神經(jīng)炎性反應(yīng)

近十年研究表明，嗎啡引起神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎性反應(yīng)[10]?；罨纳窠?jīng)膠質(zhì)細(xì)胞合成并釋放大量膠質(zhì)介質(zhì)，如細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子、蛋白酶等，進(jìn)而促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞間及膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元之間的相互作用。促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、趨化因子CCL2和CXCL1是被廣泛研究的膠質(zhì)介質(zhì)[11-12]。膠質(zhì)介質(zhì)水平升高的同時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞表面標(biāo)志物Iba1、ATP受體（P2X4R、P2X7R）和Toll樣受體4（TLR4）及星形膠質(zhì)細(xì)胞表面標(biāo)志物GFAP表達(dá)增加。膠質(zhì)介質(zhì)可以有力地調(diào)節(jié)脊髓突觸傳遞。在突觸前水平、趨化因子P物質(zhì)、谷氨酸和降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）等釋放增加，從而增強(qiáng)興奮性突觸傳遞，或者部分通過抑制抑制性突觸傳遞導(dǎo)致脊髓神經(jīng)元興奮性增加，即中樞敏化，從而引發(fā)和維持嗎啡耐受[2,13]。存在于植物中的多酚化合物白藜蘆醇具有神經(jīng)保護(hù)、抗癌、抗炎等作用。白藜蘆醇可以逆轉(zhuǎn)嗎啡輸注過程中促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α表達(dá)增加[14]。TNF-α與其受體TNFRs結(jié)合，調(diào)節(jié)TNF-α介導(dǎo)的炎性反應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可能通過減少大鼠脊髓中組蛋白去乙?；窰DAC1表達(dá)，逆轉(zhuǎn)TNF-α及其受體TNFR1表達(dá)增加，從而恢復(fù)嗎啡的鎮(zhèn)痛作用。對(duì)于長期使用嗎啡的患者，預(yù)先應(yīng)用白藜蘆醇可以作為臨床疼痛輔助治療[15]。

促炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子均參與嗎啡耐受的形成和維持。IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）是強(qiáng)大的抗炎細(xì)胞因子，具有廣泛的生物學(xué)作用。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠鞘內(nèi)持續(xù)注射嗎啡可增加脊髓促炎細(xì)胞因子的表達(dá)、降低IL-10的水平?？拱d癇藥物加巴噴丁與嗎啡合用時(shí)可以使這些變化最小化，且能被抗IL-10抗體逆轉(zhuǎn)。因此加巴噴丁可以增強(qiáng)嗎啡抗傷害性感受作用[16]。脂氧素是內(nèi)源性脂肪氧合酶衍生的類花生酸，可以在炎性反應(yīng)中起到“制動(dòng)信號(hào)”的作用。脂氧素A4穩(wěn)定合成類似物L(fēng)XA4ME通過上調(diào)抗炎細(xì)胞因子IL-10和TGF-β1的表達(dá)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞活化[17]。

2 小膠質(zhì)細(xì)胞參與嗎啡耐受的可能機(jī)制及治療

2.1 Toll樣受體4的有關(guān)研究

先天性免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)阿片類藥物的作用。Toll樣受體4（TLR4）是一種體內(nèi)固有的免疫受體，主要分布在小膠質(zhì)細(xì)胞上，被認(rèn)為是嗎啡引起小膠質(zhì)細(xì)胞活化和脊髓神經(jīng)炎性反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)之一。阿片類藥物與TLR4的脊髓分化因子-2（MD-2）結(jié)合，觸發(fā)下行信號(hào)通路、激活NLRP3炎性小體，通過Toll/白細(xì)胞介素-1受體（TIR）識(shí)別內(nèi)在的危險(xiǎn)信號(hào)，產(chǎn)生促炎性反應(yīng)信號(hào)[18-19]。熱休克蛋白（HSP）是TLR4的內(nèi)源性激動(dòng)劑，嗎啡誘導(dǎo)神經(jīng)元釋放HSP70，激活小膠質(zhì)細(xì)胞并觸發(fā)TLR4介導(dǎo)的炎性反應(yīng)，導(dǎo)致p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）氧化磷酸化和NOD樣受體家族蛋白3（NLRP3）炎性小體活化介導(dǎo)的嗎啡耐受。Qu等研究發(fā)現(xiàn)降糖藥格列本脲可以通過抑制HSP70釋放，減弱嗎啡耐受[20]。抑制TLR4基因表達(dá)或阻斷TLR4下游信號(hào)均可導(dǎo)致阿片類藥物鎮(zhèn)痛強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間明顯增加[21-22]。然而，TLR4在嗎啡耐受中的作用也受到質(zhì)疑。在TLR4突變體和TLR4無效小鼠中，嗎啡引起的耐受性并沒有改變。TLR4可能不是阿片類藥物引起鎮(zhèn)痛耐受所必需的介質(zhì)[23]。

2.2 ATP與ATP受體（P2X4R、P2X7R）的有關(guān)研究

ATP是細(xì)胞外調(diào)節(jié)多種細(xì)胞過程的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，包括突觸傳遞、傷害感受性信號(hào)傳遞、細(xì)胞凋亡等。長期應(yīng)用嗎啡促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)ATP釋放，細(xì)胞外ATP與細(xì)胞表面ATP受體結(jié)合后誘導(dǎo)p38 MAPK氧化磷酸化，進(jìn)而合成和釋放促炎細(xì)胞因子[3,24]。

P2X屬于ATP門控非選擇性陽離子通道受體，包括1-7亞型。P2X4R主要通過激活小膠質(zhì)細(xì)胞，增加小膠質(zhì)細(xì)胞遷移參與嗎啡耐受。Horvath等發(fā)現(xiàn)P2X4R反義寡核苷酸抑制嗎啡所致的P2X4R表達(dá)增多，同時(shí)減少Iba1和μ受體的表達(dá)，抑制嗎啡耐受[25]。但小膠質(zhì)細(xì)胞表面是否存在μ受體仍有爭議[7]。P2X7R主要分布在小膠質(zhì)細(xì)胞。嗎啡通過Scr蛋白酪氨酸激酶作用于μ受體，增強(qiáng)P2X7R活性、誘導(dǎo)嗎啡耐受。P2X7R羧基端的酪氨酸Y382-384介導(dǎo)嗎啡對(duì)P2X7R活性的調(diào)節(jié)，靶向作用于該位點(diǎn)減弱嗎啡耐受且不影響P2X7R的正常功能[26]。

嗎啡使TLR4和P2X4通路相互作用介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活并釋放IL-1β。嗎啡通過TLR4增加IL-1β合成，同時(shí)通過P2X4R促進(jìn)IL-1β釋放。而且嗎啡通過TLR4內(nèi)化作用增加P2X4R表達(dá)[24]。

2.3 p38 MAPK的有關(guān)研究

絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）是一組被不同細(xì)胞外刺激激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，調(diào)控多種生理活動(dòng)，如大腦神經(jīng)元的可塑性、神經(jīng)元凋亡、炎性反應(yīng)等。MAPK分為4個(gè)亞族：p38、JNK、ERK1/2、ERK5，分別表達(dá)于不同細(xì)胞類型、形成不同的MAPK級(jí)聯(lián)通路。其中p38表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞、JNK主要表達(dá)于星形膠質(zhì)細(xì)胞。長期應(yīng)用嗎啡誘導(dǎo)膠質(zhì)細(xì)胞MAPK活化，通過調(diào)節(jié)下游信號(hào)分子，如瞬時(shí)受體電位香草酸1（TRPV1）、IL-1β、IL-6、TNF-α等，調(diào)節(jié)脊髓突觸傳遞，誘導(dǎo)脊髓背角傷害性神經(jīng)元興奮性增加，即中樞敏化作用，從而導(dǎo)致嗎啡耐受[27-28]。

在小膠質(zhì)細(xì)胞中，IL-1β的前體通過NLRP3炎性小體產(chǎn)生成熟的IL-1β。天然產(chǎn)物原花青素通過抑制IL-1β、NLRP3炎性小體活化和p38 MAPK氧化磷酸化，減弱嗎啡耐受[28]。單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）是一種細(xì)胞能量感應(yīng)分子，可調(diào)節(jié)能量平衡和代謝應(yīng)激，并參與調(diào)控神經(jīng)炎性反應(yīng)。AMPK活化能抑制MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[29-30]。研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍通過增加AMPK氧化磷酸化抑制嗎啡誘導(dǎo)的p38 MAPK氧化磷酸化、促炎細(xì)胞因子和TLR-4的表達(dá)上調(diào)。因此二甲雙胍抑制嗎啡誘導(dǎo)的小鼠脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞活化，減弱慢性嗎啡耐受[31]。利多卡因通過抑制脊髓p38 MAPK氧化磷酸化、上調(diào)細(xì)胞因子信號(hào)抑制物SOCS水平，從而抑制神經(jīng)炎性反應(yīng)、減弱嗎啡耐受[32]。中藥芍藥苷也是通過抑制p38 MAPK信號(hào)通路、下調(diào)促炎性因子，抑制脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞激活[33]。

3 星形膠質(zhì)細(xì)胞參與嗎啡耐受的可能機(jī)制及治療

3.1 星形膠質(zhì)細(xì)胞表面受體的有關(guān)研究

星形膠質(zhì)細(xì)胞表面存在與嗎啡耐受相關(guān)的受體，如阿片受體、煙堿型乙酰膽堿受體（nAChRs）、N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA受體）等。但是μ阿片受體是否存在于脊髓膠質(zhì)細(xì)胞仍有爭議[7,34]。Tsai等研究人員發(fā)現(xiàn)中藥白藜蘆醇預(yù)先給藥通過下調(diào)NMDAR亞基NR1、NR2的表達(dá)和神經(jīng)炎性反應(yīng)，減弱大鼠嗎啡耐受。白藜蘆醇調(diào)節(jié)NMDAR的表達(dá)可能與突觸后致密物質(zhì)-95蛋白減少有關(guān)[14]。α7 nAChRs存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞表面，其活化后增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，通過Nrf2和NF-κB通路相互作用介導(dǎo)抗炎性反應(yīng)[35]。進(jìn)一步研究星形膠質(zhì)細(xì)胞上nAChRs的功能，有利于對(duì)nAChRs與嗎啡耐受之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

3.2 三磷酸腺苷敏感的鉀（KATP）通道和JNK信號(hào)通路的有關(guān)研究

KATP通道分布于全身多個(gè)組織，是通過調(diào)節(jié)膜興奮性來匹配細(xì)胞能量平衡的既定藥物靶點(diǎn)。細(xì)胞內(nèi)ATP/ADP水平調(diào)控KATP通道的活性。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)ATP處于高水平時(shí)，KATP通道關(guān)閉、細(xì)胞膜去極化；ADP處于高水平時(shí)，KATP通道開放、細(xì)胞膜超極化。Cao等研究發(fā)現(xiàn)，KATP開放劑cromakalim預(yù)先給藥后通過抑制JNK氧化磷酸化，劑量依賴性地抑制嗎啡誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，導(dǎo)致IL-1b釋放減少，從而減弱慢性嗎啡耐受[27]。Marcus等證實(shí)JNK信號(hào)在嗎啡耐受中發(fā)揮至關(guān)重要作用。SP600125抑制JNK信號(hào)通路，從而延遲嗎啡耐受[36]。

3.3 細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶的有關(guān)研究

細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）是一種MAPK。嗎啡誘導(dǎo)降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）合成，其作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞表面CGRP受體后激活ERK，接著導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的合成和釋放增加，從而誘導(dǎo)嗎啡耐受[37]。瑞舒伐他汀是臨床上常用的降脂藥，近來研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物也具有抗炎作用。Li等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)嗎啡耐受已經(jīng)建立時(shí)，瑞舒伐他汀通過減少ERK42/44活化及TNF-α、IL-1β表達(dá)，抑制脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，重塑嗎啡的鎮(zhèn)痛作用[38]。

3.4 NMDAR-NR1/Ca2+/PKC通路的有關(guān)研究

谷氨酸所介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元間Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是調(diào)控痛覺的一條重要通路。星形膠質(zhì)細(xì)胞可通過谷氨酸調(diào)控Ca2+通道，反饋并影響神經(jīng)元的興奮性、調(diào)節(jié)突觸的傳遞，此信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程又可反作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞[39]。星形膠質(zhì)細(xì)胞表面存在離子型谷氨酸受體NMDA受體。嗎啡通過NMDA受體激活下游的鈣調(diào)蛋白（CaM），使細(xì)胞膜上電壓門控Ca2+通道開放，引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加，進(jìn)而激活PKC和一系列抗阿片類藥物功能的神經(jīng)肽，使阿片受體功能失調(diào)、作用下降，導(dǎo)致阿片類藥物耐受[40]。有研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素和嗎啡同時(shí)使用可以明顯抑制脊髓中NMDA亞基NR1和蛋白激酶PKCγ的表達(dá)，從而減弱嗎啡耐受[41]。

小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中阿片類藥物耐受相關(guān)的細(xì)胞因子的主要來源，而且存在多種與神經(jīng)元相同的受體和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞通過其表面的受體和離子通道與嗎啡發(fā)生作用，引起神經(jīng)炎性反應(yīng)。膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的膠質(zhì)介質(zhì)可以誘導(dǎo)脊髓背角中傷害性神經(jīng)元過度興奮，介導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而參與嗎啡耐受的形成。

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎性反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的分子系統(tǒng)，多個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞亞群可能共同參與嗎啡耐受的發(fā)生發(fā)展。識(shí)別相關(guān)的病理性神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞亞群及神經(jīng)解剖部位，對(duì)于了解長期應(yīng)用阿片類藥物可能導(dǎo)致的神經(jīng)退行性改變非常重要。除了利用細(xì)胞表面標(biāo)志物Iba1和GFAP免疫染色定位部分相關(guān)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，也可以應(yīng)用流式細(xì)胞儀和RNA測(cè)序等方法研究膠質(zhì)細(xì)胞激活的詳細(xì)信息，有助于確定更有用的生物標(biāo)志物及發(fā)現(xiàn)新的嗎啡耐受相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。進(jìn)一步深入研究嗎啡耐受機(jī)制有助于發(fā)現(xiàn)嗎啡耐受藥物治療的新靶點(diǎn)，開發(fā)和使用能提高阿片類藥物臨床療效的輔助用藥，如神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、膠質(zhì)介質(zhì)的抑制劑等。目前關(guān)于嗎啡耐受的機(jī)制及其治療的研究大多是在動(dòng)物模型的基礎(chǔ)上完成的，亟需通過大量隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)，為抑制嗎啡耐受的有效措施提供更有力的證據(jù)。