牙髓炎疼痛分子機制的研究進展

徐敏 綜述肖智，張躍蓉 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州遵義563000

疼痛是機體在遭受到某些傷害刺激后產(chǎn)生的一種不愉快的防御性反應(yīng)，其臨床表現(xiàn)除表現(xiàn)為身體上的不適外，還常常伴有焦慮、抑郁等。口腔科常見的引起口腔頜面部疼痛的疾病有：牙髓炎、三叉神經(jīng)痛、頜面部良惡性腫瘤、顳下頜關(guān)節(jié)紊亂等[1]，其中尤以牙髓炎引起的疼痛最為常見。當(dāng)牙體硬組織因齲病、牙齒發(fā)育異常、牙外傷等遭受破壞時，細(xì)菌可進入髓腔感染牙髓；此外，重度牙周炎時，牙體周圍牙槽骨吸收破壞，部分牙周袋深度可達(dá)根尖部，細(xì)菌經(jīng)牙周袋進入根尖組織，通過根尖孔及各細(xì)小根管侵入髓腔引起牙周牙髓聯(lián)合病變。

牙髓組織中豐富的感覺神經(jīng)纖維主要受三叉神經(jīng)初級神經(jīng)元支配，該神經(jīng)與血管伴行經(jīng)根尖孔遍布于整個牙髓腔，與周圍疏松結(jié)締組織共同構(gòu)成牙髓，因此有學(xué)者認(rèn)為，牙髓炎癥是神經(jīng)炎性疾病[2]。牙髓組織位于牙髓腔內(nèi)，當(dāng)牙髓受到感染時，滲出物引流不暢，牙髓腔內(nèi)壓力很快增高，患者可表現(xiàn)為劇烈的疼痛。其機制除細(xì)胞損傷釋放致痛因子刺激感覺神經(jīng)元引起疼痛外，常見的還有流體動力學(xué)說，當(dāng)牙髓炎患牙遇到冷熱刺激引起髓腔內(nèi)壓力變化時，牙本質(zhì)小管內(nèi)流體運動刺激牙本質(zhì)附近的神經(jīng)末梢，將沖動傳導(dǎo)至初級神經(jīng)元，后經(jīng)過三叉神經(jīng)傳入纖維，投射至丘腦腹后內(nèi)側(cè)核，由中樞神經(jīng)系統(tǒng)對信息進行整合從而產(chǎn)生疼痛信號。牙髓炎疼痛的產(chǎn)生是一個由多因素構(gòu)成的復(fù)雜過程，其具體機制尚不明確，因此研究牙髓炎疼痛中涉及的分子機制，有助于各研究人員從疼痛傳導(dǎo)路徑出發(fā)，通過對疼痛傳導(dǎo)過程進行干預(yù)，尋找出有效的緩解牙髓炎疼痛的方法。近年來，有大量學(xué)者嘗試各種方式建立大鼠牙髓炎模型，利用HE染色法、血清學(xué)檢測等方法進行檢驗，證實了牙髓暴露法、脂多糖內(nèi)毒素致炎法制造牙髓炎動物模型的可行性，為牙髓炎疼痛研究創(chuàng)造了條件[3-4]。本文針對牙髓炎疼痛查閱了相關(guān)文獻，從疼痛傳導(dǎo)的牙髓神經(jīng)、三叉神經(jīng)節(jié)、腦干及丘腦腹后內(nèi)側(cè)核三個傳導(dǎo)階段，對牙髓炎疼痛相關(guān)分子機制進行總結(jié)，為尋找更多的潛在治療靶點以及研發(fā)針對牙髓炎疼痛的特異性新型、高效、副作用少的止痛藥物提供思路。

1 牙髓組織中

1.1 腫瘤壞死因子-α(TNF-α)TNF-α是一種多效細(xì)胞因子，由單核巨噬細(xì)胞分泌產(chǎn)生，TNF-α通過促進白細(xì)胞的募集，誘導(dǎo)血管舒張和刺激促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生參與炎癥的形成和維持[5]。除促進炎癥外，TNF-α還可以直接刺激感覺神經(jīng)元，以增加感覺神經(jīng)對疼痛的敏感性[6-7]。PEZELJ-RIBARIC等[8]收集60例不同癥狀的牙髓炎患者牙髓組織，包括健康牙髓、無癥狀不可逆性牙髓炎牙髓組織和有癥狀不可逆性牙髓炎牙髓組織。應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測各組牙髓組織中TNF-α濃度，結(jié)果顯示所有牙髓組織中均可見TNF-α表達(dá)，但尤以不可逆性有癥狀牙髓炎組TNF-α濃度最高，且隨著牙髓炎癥的發(fā)展TNF-α濃度逐漸下降。而在不可逆無癥狀牙髓炎組中發(fā)現(xiàn)TNF-α濃度最低，由此推測TNF-α濃度下降是不可逆炎癥進展為全組織壞死的一個節(jié)點，籍此提出TNF-α可作為實驗室判定牙髓炎程度的生物標(biāo)志物。KOKKAS等[9]檢測出牙髓炎患者牙髓組織中TNF-α表達(dá)水平與疼痛嚴(yán)重程度呈正相關(guān)；而BOETTGER等[10]也在大鼠傷害性神經(jīng)元上檢測到TNF受體(tumor necrosis factor receptors，TNFR)TNFR1和TNFR2并發(fā)現(xiàn)TNF-α阻滯劑的應(yīng)用可顯著降低炎癥引起的疼痛感受，進一步證實了TNF-α參與炎癥疼痛傳導(dǎo)。HALL等[11]為研究TNF-α表達(dá)與牙髓炎之間的關(guān)系，培育了一種條件性過 表 達(dá)TNF-α的 轉(zhuǎn) 基 因 小 鼠 模 型(TNF-αglo)，TNF-αglo小鼠的牙髓中可顯示出類似于牙髓炎的炎癥，通過疼痛行為學(xué)測試，發(fā)現(xiàn)TNF-αglo小鼠較正常對照組小鼠相比需更長時間完成啃咬測試，更進一步證實了TNF-α與牙髓炎疼痛相關(guān)。

1.2 白細(xì)胞介素-1(IL-1)IL-1是一種促炎細(xì)胞因子，有IL-1α和IL-1β兩種存在形式。以往的研究認(rèn)為，IL-1β是炎性疼痛傳導(dǎo)的介質(zhì)，并通過與1型白介素受體(type 1 interleukin receptor，IL-1RI)結(jié)合參與疼痛信號傳導(dǎo)[12]。核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎性小體可促進IL-1β的成熟活化，參與牙髓炎癥反應(yīng)[13-14]。BLETSA等[15]采用免疫組織化學(xué)法檢測牙髓炎大鼠牙髓組織及三叉神經(jīng)節(jié)中IL-1RI的免疫反應(yīng)性，在感覺、交感神經(jīng)纖維以及牙髓的血管上發(fā)現(xiàn)IL-1RI，它也定位于三叉神經(jīng)節(jié)中的感覺神經(jīng)元和軸突；與對側(cè)正常牙齒組織及三叉神經(jīng)節(jié)比較，患側(cè)牙髓組織及三叉神經(jīng)節(jié)中IL-1RI的表達(dá)顯著增加，提示IL-1RI參與了牙髓炎癥反應(yīng)并介導(dǎo)了交感神經(jīng)痛覺過敏，IL-1對牙髓和三叉神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元感覺神經(jīng)的直接作用，可能是炎癥性痛覺過敏的另一種機制。

1.3 促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子受體(CRF)CRF是一種是重要的生理調(diào)節(jié)劑，在調(diào)節(jié)體內(nèi)平衡中起著多樣化的作用，可調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、自主神經(jīng)、行為活動以及一系列外周活動以應(yīng)對壓力[16]。自CRF發(fā)現(xiàn)以來，CRF受體(corticotropin releasing factor receptor，CRF-R)的兩種受體亞型CRF-R1和CRF-R2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及皮膚外周和血管中的存在已經(jīng)得到證實，CRF-R1和CRF-R2可能依賴于阿片受體和糖皮質(zhì)激素受體在中腦導(dǎo)水周圍灰質(zhì)中反應(yīng)產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用[17]。UHRICH等[18]提取正常恒磨牙和有癥狀不可逆性牙髓炎恒磨牙牙髓組織，采用免疫組化及免疫熒光印跡法檢測，發(fā)現(xiàn)有癥狀的牙髓組織中出現(xiàn)更高的CRF-R2表達(dá)，結(jié)合CFR的生理調(diào)節(jié)劑的特性，可推論內(nèi)源性CRF的釋放對牙髓炎疼痛起到一定的鎮(zhèn)痛作用，一些患有不可逆性牙髓炎的患者疼痛癥狀緩解也可能是受此影響。因此，CRF-R激動劑的應(yīng)用可能是緩解牙髓炎疼痛的可行策略。

2 三叉神經(jīng)節(jié)

2.1 Toll樣受體4(oll-like receptor，TLR4)及電壓門控鈉離子通道1.7(Nav1.7)TLR4是先天免疫系統(tǒng)的重要跨膜識別受體，在初級感覺神經(jīng)元中廣泛分布，以感知外源性病原體相關(guān)分子模式和內(nèi)源性危險相關(guān)分子模式并激活感覺神經(jīng)元引起疼痛[19-20]，這在炎癥性疼痛、神經(jīng)性疼痛和其他疼痛相關(guān)模型中得到充分證明[21-22]。有研究發(fā)現(xiàn)，牙髓組織中TLR4可由與炎癥相關(guān)的高遷移率族蛋白1刺激產(chǎn)生[23-24]，TLR4激活后通過上調(diào)Nav1.7的表達(dá)參與大鼠慢性疼痛的形成[25]。SUN等[26]在牙髓炎大鼠三叉神經(jīng)中發(fā)現(xiàn)Nav1.7和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)的表達(dá)較高，且應(yīng)用Nav1.7抑制劑可抑制ERK表達(dá)，同時可減緩疼痛過敏反應(yīng)，證明Nav1.7可通過誘導(dǎo)ERK的表達(dá)在牙髓炎疼痛中發(fā)揮作用。LIN等[27]在建立了急性牙髓炎大鼠模型基礎(chǔ)上通過牙髓組織學(xué)和細(xì)胞因子檢測驗證急性牙髓炎的病程進展，結(jié)合縮頭反射閾值測量和曠場測試評估傷害性反應(yīng)的行為，探討TLR4在急性牙髓炎大鼠牙髓組織及三叉神經(jīng)節(jié)中的表達(dá)和信號傳導(dǎo)，觀察TLR4拮抗劑對疼痛反應(yīng)的翻轉(zhuǎn)作用，發(fā)現(xiàn)牙髓炎大鼠三叉神經(jīng)節(jié)中TLR4的表達(dá)顯著上調(diào)，且在應(yīng)用TLR4拮抗劑阻斷TLR4信號通路后，傷害性反應(yīng)被顯著抑制。該實驗結(jié)果也驗證了TLR4在牙髓炎疼痛中的調(diào)控作用；除調(diào)控疼痛外，TLR4信號通路也可參與大鼠牙髓炎癥發(fā)展[28]，TLR4通過上調(diào)Nav1.7誘導(dǎo)ERK表達(dá)可能是其參與牙髓炎疼痛的機制之一。

2.2 衛(wèi)星膠質(zhì)細(xì)胞(satellite glial cells，SGCs)及趨化因子CX3CL1 SGCs是一種外周神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，具有星形膠質(zhì)細(xì)胞及小膠質(zhì)細(xì)胞的特性，分布于神經(jīng)元胞體周圍，與神經(jīng)元共同參與信號傳導(dǎo)。趨化因子CX3CL1及其受體CX3CR1是常表達(dá)于SGCs與神經(jīng)元胞體中的一類與機體防御反應(yīng)相關(guān)的小分子蛋白質(zhì)。當(dāng)神經(jīng)損傷時，神經(jīng)元釋放CX3CR1與SGCs上趨化因子CX3CL1結(jié)合，激活SGCs并釋放TNF-α、IL-1β、前列腺素等致痛物質(zhì)，參與神經(jīng)性及炎性疼痛的形成與維持[29-30]。膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)是星型膠質(zhì)細(xì)胞和SGCs活化的特異性標(biāo)記物，神經(jīng)損傷及炎癥均可引起衛(wèi)星膠質(zhì)細(xì)胞的活化，導(dǎo)致GFAP的表達(dá)增加[31]。王海棠等[32]和張麗麗等[33]采用相同方式建立大鼠牙髓炎模型(均由完全弗氏佐劑CFA誘導(dǎo))，以三叉神經(jīng)節(jié)為檢測位點，前者檢測大鼠牙髓炎進展過程中三叉神經(jīng)節(jié)GFAP的動態(tài)表達(dá)，后者檢測牙髓炎進展過程中趨化因子CX3CL1及其受體CX3CR1的動態(tài)表達(dá)。結(jié)果顯示，建模后24 h，病變側(cè)大鼠三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)可見GFAP免疫陽性細(xì)胞表達(dá)顯著增加，在72 h后逐漸下降，這與CX3CR1在三叉神經(jīng)節(jié)中的表達(dá)趨勢一致；CX3CR1表達(dá)減少使其與趨化因子CX3CL1結(jié)合率降低，SGCs活化率減少可能是GFAP表達(dá)水平逐漸下降的原因，提示CX3CR1與CX3CL1結(jié)合可能是SGCs活化的關(guān)鍵。而近期研究表明CFA誘導(dǎo)的牙髓炎大鼠三叉神經(jīng)中SGCs活化的同時還伴有曠場活動的明顯降低[34]，且應(yīng)用神經(jīng)膠質(zhì)抑制劑及趨化因子CX3CL1抗體均可有效抑制SGCs的活性，緩解實驗動物的疼痛感受[35]，提示三叉神經(jīng)系統(tǒng)可能通過調(diào)節(jié)CX3CL1與CX3CR1的表達(dá)，控制SGCs活化來參與牙髓炎疼痛的發(fā)生和發(fā)展。

3 腦干及丘腦中

3.1 c-Fos蛋白c-Fos蛋白是一類常表達(dá)于神經(jīng)系統(tǒng)的原癌基因，外周傷害刺激可激活神經(jīng)元內(nèi)c-Fos蛋白，廣泛參與細(xì)胞增殖及凋亡，是神經(jīng)疼痛的標(biāo)志[36-37]。早期研究表明，牙髓機械刺激可激活大鼠三叉神經(jīng)尾核和中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)中c-Fos蛋白[38]，三叉神經(jīng)脊束核中c-Fos的表達(dá)與牙髓炎進展成時間依賴性，在牙髓炎形成24 h時表達(dá)最為顯著，即在急性炎癥期表達(dá)最高[39]。CHA等[40]為驗證c-Fos蛋白參與大鼠牙髓炎周圍及中樞神經(jīng)疼痛傳導(dǎo)，應(yīng)用免疫組織化學(xué)標(biāo)記牙髓炎大鼠三叉神經(jīng)節(jié)及腦干中c-Fos陽性神經(jīng)元，記錄各組大鼠面部修整行為用以評估大鼠疼痛反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)牙髓炎組大鼠三叉神經(jīng)節(jié)及三叉神經(jīng)脊束核尾側(cè)亞核c-Fos陽性神經(jīng)元明顯高于對照組，且與面部修整時間成正比，進一步證明了牙髓炎疼痛時，三叉神經(jīng)節(jié)及腦干中c-Fos蛋白激活參與了牙髓炎疼痛致敏。

3.2 P2X7受體(P2X7R)三磷酸腺苷(adenosine 5'-triphosphate，ATP)是一種快速興奮的、能參與多種疼痛信號傳導(dǎo)的神經(jīng)遞質(zhì)[41]，其受體P2X廣泛分布于與疼痛信號傳遞相關(guān)的各級神經(jīng)細(xì)胞中，與配體ATP結(jié)合后能引起細(xì)胞Na+、Ca2+內(nèi)流、K+外流，產(chǎn)生一系列生理或病理變化，介導(dǎo)傳入神經(jīng)元中的傷害感受[42]，在疼痛致敏、傳導(dǎo)和調(diào)制過程中，ATP和P2X受體發(fā)揮著重要作用[43-44]。目前已在哺乳類動物和其他脊椎動物中發(fā)現(xiàn)P2X1-7共7種亞型。其中P2X7受體(P2X7 receptor，P2X7R)在炎癥、慢性疼痛、神經(jīng)系統(tǒng)性疾病等病理機制中發(fā)揮重要作用[45-46]，在多種病理狀態(tài)下表達(dá)均有上調(diào)[47]，和P2X受體家族其他成員的作用方式相似，高濃度的ATP可激活P2X7R調(diào)控非選擇性陽通道，引起K+、Na+及Ca2+通道的通透性改變，并誘導(dǎo)IL-1β、IL-6及TNF-α生成和釋放，參與炎性疾病的發(fā)病過程。近年來研究表明，阻斷體內(nèi)P2X7R可顯著降低炎性疾病動物的疼痛感受[48]，證實了P2X7R在炎性疼痛中的重要作用。陳霞等[49]研究發(fā)現(xiàn)，急性牙髓炎能誘導(dǎo)大鼠三叉神經(jīng)脊束核及丘腦中P2X7R表達(dá)增高；姜威等[50]研究發(fā)現(xiàn)中、重度牙髓炎組患者牙髓成牙本質(zhì)細(xì)胞中P2X7R蛋白表達(dá)顯著高于健康牙髓，且P2X7R蛋白表達(dá)量與患者的血清中IL-1β、IL-6表達(dá)成正比；但P2X7R激活是否與牙髓炎疼痛直接相關(guān)目前尚不明確，P2X7R激活在牙髓炎疼痛中的作用將成為近年來一個新的研究方向。

4 小結(jié)

牙髓炎疼痛的形成及維持是一個復(fù)雜的、多種機制綜合作用的結(jié)果。上述內(nèi)容回顧了既往研究的與牙髓炎疼痛相關(guān)的細(xì)胞因子及信號通路，其中，牙髓組織中，TNF-α及IL-1的表達(dá)與牙髓炎疼痛水平成正相關(guān)；而促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子受體不參與牙髓炎疼痛傳導(dǎo)，但其激活可對牙髓炎疼痛有一定的緩解作用。在三叉神經(jīng)脊束核中，TLR4、Nav1.7、SGCs、趨化因子CX3CL1及受體CX3CR1的表達(dá)與牙髓炎疼痛程度呈顯著正相關(guān)，其中TLR4可能是通過上調(diào)Nav1.7的表達(dá)參與牙髓炎疼痛致敏；而趨化因子CX3CL1常依賴于SGCs的活化及TNF-α、IL-1等致痛因子的釋放間接參與神經(jīng)病理性疼痛的維持，牙髓炎作為一種神經(jīng)炎性疾病，趨化因子CX3CL1、CX3CR1、SGCs、TNF-α及IL-1的協(xié)同作用可能是牙髓炎疼痛機制之一。在腦干及丘腦等中樞神經(jīng)調(diào)控區(qū)域，三叉神經(jīng)脊束核尾側(cè)亞核淺層神經(jīng)元可見c-Fos蛋白表達(dá)與牙髓炎疼痛成正相關(guān)；而目前研究已發(fā)現(xiàn)牙髓炎大鼠牙髓組織、三叉神經(jīng)脊束核及丘腦中P2X7R的表達(dá)均高于正常水平，結(jié)合P2X7R介導(dǎo)傷害感受的特性，可推測P2X7R激活可能參與了牙髓炎疼痛過敏，但還需實驗加以證明，其中涉及的具體機制也有待進一步研究。明確牙髓炎疼痛所涉及的分子機制有利于各學(xué)者從新的層面認(rèn)識牙髓炎，有針對性的進行研究，為未來開發(fā)治療牙髓炎疼痛的靶向藥物提供了新的思路。