腺苷及其受體參與針刺鎮(zhèn)痛調(diào)控機(jī)制探討

吳金蓉，張 迪，周萌萌，常洪恩，劉陽陽，房鈺鑫

(天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301617)

疼痛是一種臨床上常見的病癥，會(huì)對個(gè)人和社會(huì)帶來嚴(yán)重的影響。國際疼痛研究協(xié)會(huì)(IASP)將疼痛定義為“與實(shí)際的或潛在的組織損傷相關(guān)或類似的令人不愉快的感覺和情感體驗(yàn)?！盵1]據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全球約有20%的成年人患有疼痛，新確診為慢性疼痛的人約為10%[2]，且慢性疼痛是一個(gè)常見的持續(xù)性問題，發(fā)病率相對較高且康復(fù)率較低[3]，因此成為了醫(yī)學(xué)界不容忽視的問題?？诜蜃⑸涓黝愔雇此幬锖褪中g(shù)是目前治療疼痛的常見手段，但都存在著不同程度的副作用[4]。針刺作為一種中國古代傳統(tǒng)的特色醫(yī)學(xué)治療手段，操作簡便、起效迅速和安全有效，其鎮(zhèn)痛的療效早已明確，但作用機(jī)制尚不清楚，而針刺鎮(zhèn)痛作用機(jī)制的研究一直以來也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，針刺的鎮(zhèn)痛機(jī)制十分復(fù)雜，涉及多系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)、調(diào)質(zhì)、激素和免疫因子等信號分子和MAPK、NF-KB等信號通路。自從2010年美國Goldman課題組發(fā)表了腺苷參與針刺鎮(zhèn)痛起效過程的相關(guān)研究[5]，科學(xué)家們逐漸認(rèn)識到腺苷信號及其通路介導(dǎo)針刺鎮(zhèn)痛的重要作用。本研究將重點(diǎn)闡述腺苷及其受體參與疼痛和針刺鎮(zhèn)痛調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展，以期為進(jìn)一步闡明針刺鎮(zhèn)痛的調(diào)控機(jī)制提供一定的理論依據(jù)。

1 腺苷及腺苷受體的介紹

腺苷(Adenosine，ADO)是一種內(nèi)源性嘌呤核苷，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要的神經(jīng)調(diào)質(zhì)，且作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，參與外周和中樞系統(tǒng)的疼痛信號傳導(dǎo)和調(diào)節(jié)。腺苷受體(Adenosine receptor，AR)是位于細(xì)胞膜上的G蛋白偶聯(lián)受體，可分為4個(gè)亞型：A1、A2a、A2b和A3，廣泛分布在全身各個(gè)器官和組織中。雖然腺苷各亞型受體有著相似的分子結(jié)構(gòu)，但它們對腺苷的親和力卻是有差異的，其中腺苷A1受體的親和力最高，腺苷A2B受體的親和力最低(ADORA1>ADORA2a>ADORA3>AODRA2b)[6]。腺苷及其受體的相互作用是啟動(dòng)腺苷信號及其通路的重要環(huán)節(jié)，且腺苷信號及其通路作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)(PNS)中重要的信號通路之一[7]，不但參與了睡眠、焦慮、運(yùn)動(dòng)、覺醒、認(rèn)知和記憶等生理功能的調(diào)節(jié)，在癲癇、疼痛、局部缺血或缺血性器官損傷、炎癥、癌癥和缺氧等各種疾病狀態(tài)下亦發(fā)揮了重要的作用[8]。

2 腺苷及腺苷受體在疼痛中的作用

2.1 腺苷A1受體在疼痛中的作用

腺苷可通過激活腺苷A1受體在多種疼痛模型中誘導(dǎo)抗傷害感受來發(fā)揮鎮(zhèn)痛的作用，尤其對慢性疼痛的鎮(zhèn)痛作用更為顯著。以往的研究發(fā)現(xiàn)腺苷A1受體主要是通過對神經(jīng)元傳遞的抑制作用或與神經(jīng)元鉀通道發(fā)生耦合作用來發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[9]。在樹脂毒素(RTX)神經(jīng)病模型中，Kan等發(fā)現(xiàn)背根神經(jīng)節(jié)(DRG)處腺苷及A1受體的減少是由前列腺磷酸酸酶(PAP)的減少導(dǎo)致的，而腺苷及其A1受體的減少可能是引起疼痛超敏反應(yīng)的主要原因[10]。Lima等發(fā)現(xiàn)外周腺苷A1受體的激活可以減少炎癥性高傷害感受，當(dāng)在大鼠足底注射A1R拮抗劑時(shí)可增強(qiáng)由角叉菜膠誘導(dǎo)的痛覺過敏，而在注射A1R激動(dòng)劑后則可逆轉(zhuǎn)角叉菜膠誘導(dǎo)的高傷害感受。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)A1受體的鎮(zhèn)痛機(jī)制還涉及一氧化氮(NO)、ATP敏感性鉀通道(KATP)、環(huán)磷鳥嘌呤核苷(cGMP)和蛋白激酶(PKG)等信號傳導(dǎo)途徑[11]。隨著對腺苷信號及其通路的深入研究，Okumura等在結(jié)腸擴(kuò)張模型大鼠皮下注射腺苷A1受體拮抗劑預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)有效阻斷了注射的CPA(A1受體激動(dòng)劑)或Orexin-A(食欲素)誘導(dǎo)的抗結(jié)腸擴(kuò)張的鎮(zhèn)痛作用，可見腺苷信號及其通路可能還參與了內(nèi)臟的抗傷害感受作用[12]。該團(tuán)隊(duì)在進(jìn)一步的研究中還發(fā)現(xiàn)在給小鼠皮下注射CPA，同時(shí)在腦池內(nèi)注射5-HT1A受體或5-HT1B受體拮抗劑、CB1受體或CB2受體拮抗劑、多巴胺D1受體或D2受體拮抗劑和阿片受體拮抗劑，結(jié)果顯示腺苷A1受體激動(dòng)劑可能通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的5-HT1A、5-HT2A、多巴胺D1或大麻素CB1受體以及阿片受體來誘導(dǎo)內(nèi)臟抗傷害感受[13]。另外一些學(xué)者還發(fā)現(xiàn)基因敲除腺苷A1受體會(huì)導(dǎo)致小鼠痛覺過敏和對慢性疼痛的敏感性增加，增強(qiáng)了傷害性刺激的反應(yīng)，機(jī)體的抗傷害能力明顯減弱[14-15]。

2.2 腺苷A2受體在疼痛中的作用

腺苷也可通過調(diào)節(jié)腺苷A2受體(包括A2a、A2b受體)在多種疼痛模型中發(fā)揮鎮(zhèn)痛的作用。其中對A2a受體的作用爭議性很大，腺苷A2a受體激動(dòng)劑既可表現(xiàn)為抗傷害感受作用也可表現(xiàn)為傷害感受作用，而其拮抗劑則僅表現(xiàn)為抗傷害感受作用[16]。Doak等發(fā)現(xiàn)腺苷A2a受體激動(dòng)劑可以使疼痛模型大鼠的相關(guān)疼痛的行為增加，說明腺苷可能通過其A2a受體介導(dǎo)增強(qiáng)福爾馬林測試中的傷害感受作用[17]。但Loram等發(fā)現(xiàn)在鞘內(nèi)單次劑量注射腺苷A2a激動(dòng)劑可持久減輕多種神經(jīng)病理性疼痛模型中的機(jī)械性異常性疼痛，A2a受體可能通過脊髓背角的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中的蛋白激酶(PKA和PKC)持久抑制促炎性細(xì)胞因子來發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，由此可見脊髓中腺苷A2a受體的激活可以持久地抑制神經(jīng)病理性疼痛癥狀[18]。在腺苷A2a受體拮抗劑的研究中，Bastia等發(fā)現(xiàn)對急性疼痛模型小鼠注射腺苷A2a受體拮抗劑后會(huì)產(chǎn)生明顯的抗傷害感受作用[19]。另有學(xué)者觀察到敲除小鼠腺苷A2a受體后會(huì)出現(xiàn)明顯的痛覺過敏現(xiàn)象[20]。Bailey等通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)腺苷A2a受體拮抗劑還可以改變阿片受體介導(dǎo)的鎮(zhèn)痛作用[21]。

有關(guān)腺苷A2b受體的研究相比A2a受體較少，且在目前的研究中只發(fā)現(xiàn)了A2b受體具有傷害感受作用。在腸道中腺苷A2b受體呈高表達(dá)狀態(tài)，參與了腸道功能的正常運(yùn)行。Teita等研究表明A2b受體參與了腸易激綜合癥(IBS)的發(fā)病過程，并可以通過抑制腺苷A2b受體的活性來調(diào)節(jié)腸易激綜合征的腹痛癥狀[22]。另有研究認(rèn)為，腺苷及其A2b受體是通過促進(jìn)免疫-神經(jīng)元相互作用在慢性疼痛的發(fā)生中起主要作用的，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在慢性疼痛模型中，腺苷的升高導(dǎo)致腺苷A2b受體的表達(dá)量增加，進(jìn)一步激活感覺神經(jīng)元的傷害感受器及背根神經(jīng)節(jié)上的白介素-6(IL-6)、瞬時(shí)受體電位類香草酸受體1(TRPV1)基因的表達(dá)也有增加，從而促進(jìn)超敏反應(yīng)，最終產(chǎn)生慢性疼痛[23]。

2.3 腺苷A3受體在疼痛中的作用

隨著對腺苷A1、A2受體的研究不斷深入，對腺苷A3受體的研究也在不斷增加，人們發(fā)現(xiàn)腺苷也可通過激活腺苷A3受體誘導(dǎo)抗傷害感受來發(fā)揮鎮(zhèn)痛的作用。Chen等在神經(jīng)性疼痛模型小鼠和大鼠腹膜內(nèi)注射腺苷A3受體激動(dòng)劑，發(fā)現(xiàn)疼痛明顯減輕，但其中的原理、機(jī)制并不清楚[24]。隨后Ford等也發(fā)現(xiàn)神經(jīng)性疼痛大鼠及小鼠在注射腺苷A3受體激動(dòng)劑后疼痛明顯減輕，腺苷可通過激活A(yù)3受體來增強(qiáng)GABA能神經(jīng)元的抑制作用從而介導(dǎo)抗傷害感受，同時(shí)還可以增強(qiáng)鉀氯共轉(zhuǎn)運(yùn)體2(KCC2)活性來增強(qiáng)抗傷害感受作用[25]。亦有學(xué)者提出腺苷A3受體激動(dòng)劑減輕神經(jīng)性疼痛的機(jī)制可能由脊髓背角抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活和脊髓傳入的傷害性感受的輸入介導(dǎo)[26]。另有研究表明腺苷A3受體的鎮(zhèn)痛作用可能與蛋白激酶(MAPK/ERK)和促炎性細(xì)胞因子以及cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)信號蛋白的抑制有關(guān)[27]。阿片受體介導(dǎo)鎮(zhèn)痛作用，腺苷及受體與內(nèi)源性的阿片受體有著密切的聯(lián)系，阿片類藥物引起的痛覺過敏和抗傷害感受耐受性的不良反應(yīng)，主要是由于腦內(nèi)腺苷A1受體轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的減弱所致[28]，近期研究發(fā)現(xiàn)慢性嗎啡用藥會(huì)增加腺苷激酶(ADK)活性并降低脊髓處內(nèi)源性腺苷A3受體，并且使脊髓中NLRP3炎癥小體活性失調(diào)，導(dǎo)致嗎啡誘導(dǎo)的不良反應(yīng)，且鞘內(nèi)注射腺苷A3受體激動(dòng)劑通過下調(diào)脊髓中NLRP3的激活能減輕嗎啡誘導(dǎo)的不良反應(yīng)[29]。

3 腺苷及腺苷受體在針刺鎮(zhèn)痛中的作用

3.1 腺苷及腺苷A1受體參與針刺鎮(zhèn)痛

自2009年在《Medical Hypothesis》Geoffrey Burnstock教授提出嘌呤信號可能揭示針灸的作用原理的假說后，對于嘌呤能信號傳導(dǎo)是否能揭示針灸的作用機(jī)制便引起了學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注[5]。早在20世紀(jì)90年代，劉長寧等的研究就表明腹腔注射腺苷受體阻斷劑——茶堿和咖啡因阻斷了電針的效應(yīng)，腹腔注射潘生丁(腺苷釋放抑制劑)縮短了電針的后效應(yīng)、減弱了電針的效應(yīng)[30]。腺苷及腺苷A1受體與針刺鎮(zhèn)痛的外周機(jī)制有關(guān)。2010年，Goldman及其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)手針針刺小鼠足三里穴，穴位局部的腺苷濃度增加了約24倍，隨后為了進(jìn)一步證明腺苷及其受體在針刺鎮(zhèn)痛中的作用，研究者在炎性痛和神經(jīng)病理性痛模型小鼠穴位局部注射腺苷A1受體激動(dòng)劑，發(fā)現(xiàn)小鼠的熱痛和機(jī)械觸痛反應(yīng)明顯減輕，而針刺穴位局部也具同樣的效應(yīng)，但針刺腺苷A1受體敲除小鼠時(shí)其鎮(zhèn)痛作用將明顯降低或消失，這一系列的研究首次揭示了針刺的鎮(zhèn)痛作用是由穴位局部腺苷的釋放和腺苷A1受體的激活介導(dǎo)的[31]。為了進(jìn)一步證明腺苷及其A1受體是否在人身上也發(fā)揮相同作用，Takano等對健康人的足三里穴進(jìn)行針刺，同樣也發(fā)現(xiàn)針刺可以觸發(fā)腺苷的釋放，且腺苷含量在取針后30 min內(nèi)仍然維持在較高水平，該現(xiàn)象與前面的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)一致[32]，更表明了腺苷信號及其通路在針刺介導(dǎo)的傷害感受中的重要性。Huang等從肥大細(xì)胞的角度進(jìn)一步解釋了針刺刺激腺苷濃度在穴位增加的具體途徑[33]，研究發(fā)現(xiàn)針刺鎮(zhèn)痛過程中穴位局部腺苷濃度的增加受肥大細(xì)胞活化的調(diào)節(jié)，當(dāng)肥大細(xì)胞的激活被抑制時(shí)，針刺則不再引起穴位局部腺苷濃度的增加。

針刺鎮(zhèn)痛的中樞機(jī)制也與腺苷及腺苷A1受體有關(guān)。韓晶等發(fā)現(xiàn)佐劑性關(guān)節(jié)炎模型大鼠中腺苷A1受體在下丘腦和脊髓表達(dá)量減少，電針刺激可以促使A1受體的表達(dá)增多從而達(dá)到鎮(zhèn)痛的作用[34]。Liao等發(fā)現(xiàn)在炎性疼痛模型小鼠中，電針可以促使背根神經(jīng)節(jié)(DAR)和脊髓背角(SCDH)處腺苷和腺苷A1受體的釋放，通過瞬時(shí)受體電位香草樣1型(TRPV1)途徑來減輕小鼠的炎性疼痛，這也說明了在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中腺苷和腺苷A1受體介導(dǎo)了針刺鎮(zhèn)痛的作用[35]。張明曉等發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)性疼痛模型大鼠鞘內(nèi)注射A1受體拮抗劑可逆轉(zhuǎn)電針的抗傷害感受作用，且電針抑制了脊髓背角中星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活，說明了大鼠脊髓中的腺苷A1受體有助于電針抑制脊髓背角中星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活以及促炎性細(xì)胞因子(TNF-α)的上調(diào)來發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[36]。趙亭等在腺苷A1受體敲除的基因小鼠的急性疼痛模型中，證明了腺苷A1受體參與針刺鎮(zhèn)痛，且在其中發(fā)揮重要作用，并且咖啡因可以拮抗腺苷及腺苷A1受體的作用,從而減弱了針刺鎮(zhèn)痛[37]。Ren等在神經(jīng)病理性疼痛模型中，發(fā)現(xiàn)電針信號降低了P2X3受體的表達(dá)，并激活了腺苷A1受體，其鎮(zhèn)痛作用有可能是通過同時(shí)調(diào)節(jié)腺苷A1受體和P2X3受體的表達(dá)誘導(dǎo)的，說明了針刺的鎮(zhèn)痛作用可能涉及腺苷信號通路和其他的嘌呤信號通路[38]。

3.2 腺苷及腺苷A2、A3受體參與針刺鎮(zhèn)痛

在針刺鎮(zhèn)痛中隨著對腺苷A1受體的深入研究，腺苷A2、A3受體的研究也逐漸引起關(guān)注，且人們發(fā)現(xiàn)了腺苷A2、A3受體也介導(dǎo)了針刺的鎮(zhèn)痛作用。Li等發(fā)現(xiàn)電針足三里和三陰交穴明顯降低了膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠的關(guān)節(jié)損傷和痛覺過敏,其主要機(jī)制是電針可升高腺苷水平,并伴隨腺苷A2a受體增加,抑制促炎性細(xì)胞因子TNF-α的釋放來發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，且電針的鎮(zhèn)痛作用能被腺苷A2a受體拮抗劑所阻斷，說明腺苷A2a受體介導(dǎo)了電針的鎮(zhèn)痛作用[39]。在炎癥性腸病(IBD)內(nèi)臟疼痛模型小鼠中，侯騰飛等發(fā)現(xiàn)電針增加了結(jié)腸組織中的腺苷A1受體、腺苷A2a受體和腺苷A3受體的表達(dá)，同時(shí)減少了腺苷A2b受體的表達(dá)。使用腺苷A1、A2a或A3受體拮抗劑后，明顯抑制了電針的鎮(zhèn)痛作用，并抑制了結(jié)腸組織中的P物質(zhì)(SP)和白介素1β(IL-1β)的表達(dá)，而使用腺苷A2b受體拮抗劑后，并沒有抑制電針的鎮(zhèn)痛作用，說明電針可以通過調(diào)節(jié)周圍腺苷A1、A2或A3受體來抑制炎癥因子SP和IL-1β的表達(dá)，從而抑制炎癥性腸病小鼠的內(nèi)臟疼痛[40]。有研究發(fā)現(xiàn)針刺正常大鼠足三里穴可明顯延長甩尾潛伏期，增加大鼠對熱刺激的耐受性，而當(dāng)在大鼠針刺前腹腔內(nèi)注射腺苷A3受體激動(dòng)劑或拮抗劑時(shí)，A3受體激動(dòng)劑和拮抗劑則分別表現(xiàn)出增強(qiáng)和減弱該針刺效應(yīng)的作用[41]。

以上研究說明了腺苷及其受體參與了手針和電針治療過程中的抗傷害作用。有研究表明在術(shù)后疼痛小鼠模型中，預(yù)先急性或慢性給與咖啡因(腺苷受體的拮抗劑)明顯抑制了電針和手針誘導(dǎo)的抗傷害感受作用和抗痛覺過敏作用。這也說明了不管是電針還是手針，腺苷及其受體都介導(dǎo)了其鎮(zhèn)痛的作用[42]。見表1。

表1 腺苷及其受體參與疼痛、針刺鎮(zhèn)痛的調(diào)控機(jī)制

4 結(jié)論

綜上所述，大量研究已經(jīng)證實(shí)了腺苷及其受體在介導(dǎo)疼痛和針刺鎮(zhèn)痛方面均發(fā)揮了重要作用。但目前有關(guān)腺苷及其受體參與針刺鎮(zhèn)痛的研究多集中于外周通路機(jī)制方面，對于其如何介導(dǎo)中樞通路而發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應(yīng)的機(jī)制研究尚不明確；并且由于腺苷受體存在4個(gè)亞型且與腺苷親和力不同，腺苷在介導(dǎo)疼痛作用時(shí)是否先后與多個(gè)亞型受體結(jié)合從而發(fā)生級聯(lián)效應(yīng)仍有待進(jìn)一步深入探討。