前動力蛋白2介導軀體疼痛的外周與中樞神經(jīng)敏化

劉 靜，徐 熠，徐玲玲，吳鐵軍，黃 瑾 （上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結合醫(yī)院藥劑科，上海 200437）

神經(jīng)炎癥是外周血液系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中免疫細胞活化和浸潤、神經(jīng)膠質細胞活化和炎性介質產(chǎn)生的過程[1]。脊髓中產(chǎn)生的炎性神經(jīng)膠質介質調(diào)節(jié)突觸傳遞，誘導和維持慢性疼痛，并提供神經(jīng)炎癥和慢性疼痛之間的聯(lián)系[2]。炎癥疼痛是一種常見的慢性疾病，以往研究提示，前動力蛋白（prokineticin，PK）系統(tǒng)參與組織損傷和神經(jīng)損傷后的外周和中樞敏化，其在炎癥疼痛中的作用已經(jīng)被證實[3]。本文針對近年發(fā)表的有關PK系統(tǒng)參與炎癥疼痛的研究文獻，回顧性分析該鎮(zhèn)痛靶點所發(fā)揮的鎮(zhèn)痛機制。

1 PK系統(tǒng)及其生理功能

PK信號通路是近年來新發(fā)現(xiàn)的介導疼痛發(fā)生和維持的重要調(diào)節(jié)通路，包括兩種結構上關聯(lián)的小分子肽PK1和PK2，以及相應的G蛋白偶聯(lián)受體PKR1和PKR2[4]，PKs及其受體廣泛分布在許多人體組織中，例如卵巢、睪丸、腎上腺、胎盤、子宮、大腦、腸道、心臟、骨髓和外周血。雖然PKR1和PKR2在多種組織中共同表達，但PKR1主要表達于外周組織，包括生殖系統(tǒng)[5]的內(nèi)分泌腺和器官、胃腸道、脾臟、胰腺、肺、心臟和血細胞[6]。PKR2主要在脊髓背角神經(jīng)元和星形膠質細胞中表達，PKR1主要存在于星形膠質細胞和外周神經(jīng)元的末端，主要分布于背角的表層（圖1）。PK2對這兩種受體的親和力均略高于PK1，而PK1在DRG（背根神經(jīng)節(jié)）和脊髓中不表達，更多地參與血管生成[7]，PK1是強有力的血管生成因子，被認為在內(nèi)分泌腺、心血管、腎臟、腫瘤等血管新生中發(fā)揮重要作用。

圖1 PK2介導軀體疼痛的外周與中樞敏化機制示意圖

PKs在神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等多部位發(fā)揮廣泛的生理作用[8]，此外PK2可通過降低對化學和機械刺激的疼痛閾值，PKRs的拮抗劑可以用來緩解關節(jié)炎炎癥和急慢性疼痛[9-10]。PKs通過激活單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞上的PKRs，釋放炎性細胞因子，觸發(fā)和維持炎性疼痛（圖1），調(diào)節(jié)免疫炎癥反應，而在外周，PK2 /PKR2參與心臟和腎臟新生血管的形成，PKR1的缺失會引起心臟和腎臟的結構和功能變化[11-12]。因此，PKs系統(tǒng)在體內(nèi)發(fā)揮著廣泛的生理作用，也是眾多疾病的潛在治療靶點。

2 PK系統(tǒng)與軀體痛覺敏化

PK系統(tǒng)在調(diào)節(jié)與傷害相關的傷害性事件方面起著關鍵作用，因為它可以調(diào)節(jié)炎癥反應，并同時作用于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)。PKRs的激活可以引起痛覺感受，參與痛覺感受器對不同刺激的敏感性。PK系統(tǒng)（PKs和PKRs）是在免疫細胞中參與炎癥發(fā)生和疼痛傳遞的重要環(huán)節(jié)，如PK2參與免疫調(diào)節(jié)，誘導骨髓細胞分化為單核細胞系和巨噬細胞系，并通過激活單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞上的PKRs，釋放IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性細胞因子，觸發(fā)和維持炎性疼痛，調(diào)節(jié)免疫炎癥反應[13]。

2.1 外周敏化

PK2在炎癥細胞中呈強上調(diào)，并在病理狀態(tài)下維持炎癥循環(huán)。在納摩爾范圍內(nèi)，PKs結合并激活受體PKR1和PKR2，使PK2在粒細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞中表達，尤其在局部炎癥后表達增加。此外，PK2在免疫細胞和神經(jīng)膠質細胞中被強烈上調(diào)，并在炎癥組織中，維持促炎循環(huán)。在中性粒細胞依賴性炎癥和超痛覺過敏中起關鍵作用[14]。第一個關于PK的促痛作用的證據(jù)來自于對嚙齒動物全身注射Bv8/PK2，激活其位于痛覺傳入通路的PKRs受體而引起機械和熱刺激痛覺過敏[15-16]。在完全弗氏佐劑(CFA)誘導的慢性炎癥動物模型中，炎癥與浸潤炎癥組織的粒細胞中PK2的過表達呈高度正相關，而PK2的上調(diào)則與炎癥相關的痛覺過敏也有關，PKR1拮抗劑PC1能夠有效消除CFA引起的痛覺過敏，PC1能明顯抑制疼痛、水腫和外滲[17]。PK2在人和動物炎癥組織中過表達，主要在浸潤的中性粒細胞中作為主要的前感受介質之一，通過激活初級傳入神經(jīng)元上的PKRs受體（圖1），增強傷害性信號向中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳遞。PK2反過來調(diào)節(jié)血管生成和血管通透性，激活巨噬細胞，并通過PKRs調(diào)節(jié)毛細血管內(nèi)皮細胞和白細胞的免疫反應，使得炎癥反應循環(huán)。

PKR1和PKR2基因的缺失大大降低了炎癥誘導的熱敏感性和機械敏感性[18-19]，但是只有PKR1基因的缺失才會降低PK2的上調(diào)，這表明這兩種受體雖然都介導疼痛的感受和傳遞，但只有PKR1參與了炎癥過程中Bv8/PK2表達水平的增強。外周局部給予PKRs拮抗劑（PC1或PC7）后疼痛明顯減輕，與Bv8/PK2對血管通透性的影響效果一致。在CFA誘導的大鼠或小鼠炎癥模型中，在它們健康的爪子中很難檢測到的PK2 mRNA，而在炎癥皮膚中顯著增加，且與浸潤細胞(粒細胞和巨噬細胞)相關，并與疼痛和其他炎癥在時間上相關。粒細胞釋放PK2直接作用于痛覺受器，調(diào)節(jié)急性炎癥性疼痛，進而發(fā)揮趨化作用，誘導促炎性巨噬細胞表型，并使Th1（T淋巴細胞1）/Th2（T淋巴細胞2）失衡向Th1傾斜[20-21]，抑制Th1介導的免疫反應發(fā)揮抗炎作用。

PK2通過激活初級傳入神經(jīng)元上的PKR1和PKR2參與調(diào)節(jié)痛覺感知（圖1），PKRs根據(jù)細胞定位可能與G蛋白結合，并激活不同的細胞內(nèi)信號通路。在單核細胞/巨噬細胞/小膠質細胞譜系中，以及在DRG及脊髓中，PKRs是Gq偶聯(lián)受體，通過激活磷脂酶C-β (PLC)和形成IP3，促進細胞內(nèi)Ca2+的動員，誘發(fā)蛋白激酶C (PKC) -ε易位到質膜，外周高度表達的PKRs能夠對TRPV1（瞬時感受器電位香草素亞型1）和TRPA1 (瞬時感受器電位錨蛋白亞型1)的促進性激活有助于外周敏化[22]，尤其是PKR1定位于表達TRPV1和TRPA1的傷害性感覺纖維，在外周DRG水平這些共定位表達，為通過激活PKC-ε的痛覺敏化的協(xié)同作用提供了解剖學基礎。在大鼠初級感覺神經(jīng)元中，PK2還通過PKC信號通路增強了門控離子通道電流、抑制GABA激活電流、敏化嘌呤核苷酸P2受體(P2X)[23]。對PK2反應的DRG神經(jīng)元中50%也表達參與疼痛處理的神經(jīng)介質，如降鈣素基因相關肽(CGRP)和P物質，且在這些神經(jīng)元暴露于PKs時釋放這些神經(jīng)肽，提示PKs不僅僅參與調(diào)節(jié)中樞疼痛機制[24]。

2.2 中樞敏化

脊髓PK2主要存在于小鼠脊髓星形膠質細胞中[25]，最大密度的PKRs位于背角[26]，這表明這些受體可能參與了傷害性信號的中樞傳遞。非神經(jīng)元細胞如星形膠質細胞、小膠質細胞等都有PKR1表達，此外，PKR1受體在人和嚙齒類單核/巨噬細胞上也比PKR2更為豐富。免疫組化定位顯示，PKR1與進入背角和外皮層的傷害感受器末端有關，PKR2存在于沿著淺背角的神經(jīng)元胞體中，也有可能是投射神經(jīng)元。PK2誘導脊髓背角和活化的星形膠質細胞中PKRs的激活，有助于中樞敏化和維持慢性痛、神經(jīng)性疼痛，而且PK2作用于單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞上的PKRs，還能誘導炎癥因子和致痛因子的釋放[27]。在慢些壓迫性損傷(CCI)模型中發(fā)現(xiàn)，PK2在脊髓星形膠質細胞和初級感覺神經(jīng)元中表達上調(diào)[26]。同時，PK2可抑制下丘腦、導水管周圍灰質（PAG）腦區(qū)中腦啡肽(ENK)陽性神經(jīng)元的動作電位放電，表明PK2能夠抑制這類細胞釋放阿片樣物質。通過配體和受體在神經(jīng)元和星形膠質細胞中的不同分布，PK2既可以誘導星形膠質細胞激活，發(fā)揮星形膠質細胞分泌生長因子的功能，也可以促進脊髓神經(jīng)元的興奮性突觸傳遞，增強中樞敏化。PK2小分子拮抗劑改善持續(xù)疼痛超敏反應的能力以及在“神經(jīng)元-神經(jīng)膠質”和“神經(jīng)元-免疫細胞”相互作用中分子變化，表明了PK2信號在這種行為中的重要性（圖1）。阻斷PK受體的藥物可能為治療慢性疼痛狀態(tài)提供一種新形式[28]。在嚙齒動物中注射PK2可激活位于疼痛傳遞主要部位的PKRs受體誘導對機械和熱刺激的痛覺過敏[15]。痛覺過敏的初始階段是由對傷害感受器的局部作用引起的，痛覺過敏的第二階段是由于中樞作用引起的[24]，表明PKs /PKRs在中樞與周圍部位的作用存在差異。在敲除PK2基因的小鼠中進行研究表明，PKs在疼痛感知中具有直接作用，與正常野生型小鼠相比，基因敲除的小鼠對溫度和化學刺激的傷害感受降低[18-19]。

損傷部位異常增加的IL-6、IL-1β反過來促進PK2的釋放，進一步促進外周免疫細胞的過度激活，加速外周敏化的形成和維持。在DRG和脊髓中，PKR通過Gq激活后增加細胞內(nèi)鈣和誘發(fā)蛋白激酶C (PKC) -ε易位到質膜，PK2能夠敏化表達TRPV1和TRPA1的痛覺感受器，從外周組織、DRG和脊髓等部位發(fā)揮多途徑的抑制PK系統(tǒng)的激活而發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應。

綜上所述，PKs在疼痛的發(fā)生和維持中發(fā)揮了重要作用，其在調(diào)節(jié)與傷害相關的傷害性事件方面起著關鍵作用，在未來的研究中，有望以PKs信號通路為靶點研究出新的治療藥物。