小膠質(zhì)細胞參與偏頭痛慢性化以及針刺鎮(zhèn)痛中的研究進展

劉 一 周夢荻 孫銘聲 趙 凌

(成都中醫(yī)藥大學針灸推拿學院，成都，610075)

偏頭痛是臨床上最常見的致殘性原發(fā)性頭痛，其病情特征為中度至重度的單側搏動性頭痛，并伴有畏光、畏聲、惡心或嘔吐，通常持續(xù)4～72 h。而慢性偏頭痛(Chronic Migraine，CM)是指患者每月頭痛發(fā)作15 d以上，持續(xù)時間超過3個月，且每月至少8 d頭痛具有偏頭痛特征的疾病[1]。據(jù)估計，每年大約2.5%的發(fā)作性偏頭痛(Episodic Migraine，EM)患者發(fā)展為CM。與EM相比，CM具有更高的發(fā)作頻率，更高的致殘率，頭痛性質(zhì)更加復雜的特點，給社會與個人帶來更大的經(jīng)濟負擔[2]。

目前，膠質(zhì)細胞活化現(xiàn)象已成為慢性疼痛的一種重要機制[3]。小膠質(zhì)細胞屬于單核巨噬細胞的一種，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛分布，占所有神經(jīng)膠質(zhì)細胞的5%～20%。生理狀態(tài)下小膠質(zhì)細胞處于靜息狀態(tài)，分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子支持神經(jīng)元[4-5]。而在受到損傷時小膠質(zhì)細胞活化并釋放大量的炎癥介質(zhì)，導致傷害性傳遞增強和長時程增強效應建立，從而提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元興奮性，參與了疼痛超敏的形成[6-7]。以往CM的研究集中于神經(jīng)元、神經(jīng)遞質(zhì)學說，而近年來有關小膠質(zhì)細胞在CM中作用的研究提示：在偏頭痛慢性化的進程中，小膠質(zhì)細胞活化發(fā)生形態(tài)結構改變，并且通過誘導痛覺超敏現(xiàn)象參與疼痛的發(fā)展和維持。針刺作為主要中醫(yī)治療手段在CM的預防以及減輕疼痛程度等方面均發(fā)揮了有益作用。因此，本文總結小膠質(zhì)細胞在CM中的作用和相關機制，以及針刺治療與小膠質(zhì)細胞之間的關系，希望為CM的發(fā)生發(fā)展機制及治療前景提供新思路。

1 小膠質(zhì)細胞參與偏頭痛痛覺敏化

CM的發(fā)病機制尚未闡明，臨床研究證實，CM患者大多處于痛覺超敏狀態(tài)，是導致偏頭痛慢性化的重要危險因素，在加重疼痛程度的同時，又延長了疼痛的時程[8]。研究發(fā)現(xiàn)，活化后的小膠質(zhì)細胞釋放大量的神經(jīng)興奮介質(zhì)，如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain-derived Neurotrophic Factor，BDNF)、白細胞介素-1β(Interleukin-1β，IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α)、一氧化氮(Nitric Oxide，NO)等，通過與神經(jīng)元之間的交互作用導致神經(jīng)元興奮性增強，促進痛覺超敏的形成、發(fā)展和維持[9]。

早在2009年，Bartley[10]最先提出假說，活化的小膠質(zhì)細胞通過釋放炎癥介質(zhì)參與了偏頭痛的生理病理過程。小膠質(zhì)細胞在偏頭痛中的作用也逐漸受到人們的關注。郭永濤等[11]在大鼠橫竇區(qū)硬腦膜上連續(xù)給予炎性湯(Inflammatory Soup，IS)及降鈣素基因相關肽(Calcitonin Gene-related Peptide，CGRP)，建立偏頭痛大鼠模型；發(fā)現(xiàn)脊髓后角小膠質(zhì)細胞明顯活化，小膠質(zhì)細胞抑制劑預處理能明顯抑制痛覺超敏現(xiàn)象及c-Fos基因的表達。另外該實驗還發(fā)現(xiàn)，相較于疾病晚期，小膠質(zhì)細胞在早期的活化更為顯著，提示小膠質(zhì)細胞可能在偏頭痛中樞敏化的起始階段發(fā)揮作用。Fried等[12]則采用IS反復刺激硬腦膜，結果顯示在三叉神經(jīng)脊束尾側核(Trigeminal Subnucleus Caudalis，TNC)中小膠質(zhì)細胞被異常激活，血腦屏障通透性增加；且給予小膠質(zhì)細胞抑制劑米諾環(huán)素可以抑制大鼠眶周痛覺超敏的產(chǎn)生。同時，研究者發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞活化發(fā)生在多次IS刺激后，僅2次刺激不足以激活小膠質(zhì)細胞，提示小膠質(zhì)細胞與CM的產(chǎn)生有關。這2項實驗結果雖然有所差異，但都證明了小膠質(zhì)細胞在CM的發(fā)生發(fā)展過程中起到重要作用。

2 小膠質(zhì)細胞及其相關受體參與CM的發(fā)病機制研究

小膠質(zhì)細胞通過各類受體釋放多種致痛物質(zhì)，誘導神經(jīng)元致敏并擴大傷害性信號，這可能是導致疼痛慢性化的關鍵因素[13]。例如，小膠質(zhì)細胞表面的嘌呤受體參與疼痛信息傳遞的過程，在神經(jīng)元-小膠質(zhì)細胞傳遞通路發(fā)揮重要作用[14]。目前研究證實，小膠質(zhì)細胞及P2X4、P2X7、P2Y12等受體的激活共同參與CM的發(fā)病。

2.1 P2X4受體 P2X4受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要位于小膠質(zhì)細胞上，是誘發(fā)疼痛的關鍵受體[15]。該受體在三叉神經(jīng)系統(tǒng)中也有分布，參與調(diào)節(jié)三叉神經(jīng)系統(tǒng)激活引發(fā)的疼痛[16]。劉超陽等[17]在IS刺激建立的CM大鼠模型中發(fā)現(xiàn)TNC部位小膠質(zhì)細胞P2X4受體表達明顯上調(diào)，同時c-Fos基因的表達也顯著增加，而使用抑制劑后可顯著抑制大鼠的痛覺超敏現(xiàn)象及c-Fos基因的表達。表明TNC中小膠質(zhì)細胞P2X4受體的表達上調(diào)，可能通過影響神經(jīng)元的激活，從而參與了CM的病理生理機制。Long等[18]在硝酸甘油偏頭痛模型中同樣證實了P2X4受體是介導小膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元信號交流的關鍵物質(zhì)，促進CM的痛覺敏化。研究人員發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞激活后可釋放BDNF；其中的機制主要涉及p38-促分裂原活化的蛋白激酶(Mitogen-activated Proteinkinase，MAPK)信號通路。小膠質(zhì)細胞上P2X4受體活化，激活p38-MAPK導致其磷酸化，增加小膠質(zhì)細胞內(nèi)BDNF的合成與釋放[19]。Liu等[20]則發(fā)現(xiàn)該小膠質(zhì)細胞釋放的BDNF通過作用于神經(jīng)元上的酪氨酸激酶受體(Tyrosine Kinase Receptor B，TrkB)，促進興奮性氨基酸轉運蛋白3(Excitatory Amino Acid Transporter 3，EAAT3)表達，增強神經(jīng)元的興奮性，從而導致中樞敏化和痛覺超敏反應?？梢姡珺DNF是小膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元信號交流中的一種關鍵的傷害性介質(zhì)。

2.2 P2X7受體 在P2X家族中，P2X7主要參與炎癥反應。P2X7受體激活后，導致炎癥介質(zhì)IL-1β、IL-18釋放[21]；而小膠質(zhì)細胞釋放IL-1β則主要依賴于核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(Nucleotide-binding Oligomerization Domain-like Receptor Protein 3，NLRP3)炎癥小體的激活[22]。He等[23]通過反復腹腔注射硝酸甘油建立CM小鼠模型，發(fā)現(xiàn)TNC部位NLRP3被激活，CGRP、c-Fos蛋白的表達增加，NLRP3和IL-1β共同定位于小膠質(zhì)細胞中；而在使用了NLRP3或IL-1β抑制劑后，TNC中CGRP、c-Fos蛋白含量減少，機械痛閾降低；同時，IL-1β及其受體IL-1受體在神經(jīng)元上表達。這些結果證明，TNC中活化的NLRP3通過介導炎癥介質(zhì)的釋放參與了小膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元的信號傳遞，促進偏頭痛慢性化。NLRP3炎癥小體的表達或許與激活P2X7受體有關。Jiang等[24]研究證明了P2X7受體參與小膠質(zhì)細胞介導的炎癥反應；自噬可減少TNC中小膠質(zhì)細胞與NLRP3的活化，降低CGRP、c-Fos蛋白的含量；而激活P2X7受體可造成自噬功能紊亂，引起小膠質(zhì)細胞與NLRP3炎癥小體的過度激活，誘導炎癥反應的發(fā)生。

2.3 P2Y12受體 有研究發(fā)現(xiàn)P2Y12受體在TNC部位主要表達于小膠質(zhì)細胞內(nèi)，參與調(diào)控神經(jīng)元的活性，促使傷害感受神經(jīng)元的敏化[25]。付俊等[26]通過腹腔注射硝酸甘油使P2Y12受體活化，激活小膠質(zhì)細胞并釋放誘導型一氧化氮合酶(Inducible Nitric Oxide Synthase，iNOS)、IL-1β、TNF-α，通過介導炎癥反應引起痛覺敏化；而P2Y12受體對抗劑可減少TNC部位小膠質(zhì)細胞、c-Fos蛋白的表達以及血漿CGRP含量，降低機械痛閾值。在Jing等[27]的研究中發(fā)現(xiàn)Ras同源基因家族成員A(Ras Homolog Gene Family Member A，RhoA)及其下游效應器Rho相關卷曲螺旋蛋白激酶(Rho-associated Coiled-coil Forming Protein Kinase，ROCK)參與了CM的中樞敏化。反復注射硝酸甘油刺激激活P2Y12受體，并伴隨著RhoA、ROCK表達水平上調(diào)；該受體通過RhoA/ROCK通路調(diào)控了小膠質(zhì)細胞的活化狀態(tài)及炎癥介質(zhì)的釋放，從而介導CM的發(fā)生發(fā)展。

2.4 P2Y14受體 P2Y14受體與免疫細胞、炎癥細胞以及許多上皮細胞密切相關，且主要表達在神經(jīng)元上，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性，誘導疼痛的發(fā)生[28-29]。朱品歡等[30]在大鼠硬腦膜上連續(xù)給予IS刺激，建立CM大鼠模型；發(fā)現(xiàn)頸髓C1-2節(jié)段中小膠質(zhì)細胞明顯活化，且P2Y14受體與小膠質(zhì)細胞表達量變化趨勢一致；在使用P2Y14受體抑制劑后明顯降低P2Y14受體和小膠質(zhì)細胞的表達量并減輕痛覺超敏程度。

諸多實驗均證明了小膠質(zhì)細胞在CM病理機制中發(fā)揮重要作用，小膠質(zhì)細胞活化后，其表面受體激活引起下游炎癥級聯(lián)反應，激活相關信號通路，并釋放致痛物質(zhì)，介導CM的中樞敏化。而另有研究發(fā)現(xiàn)，α7煙堿型乙酰膽堿受體(Alpha7 Nicotinic Acetylcholine Receptor，α7nAChR)也在小膠質(zhì)細胞上廣泛表達，與嘌呤受體產(chǎn)生的致痛作用不同，該受體可調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞的激活狀態(tài)，影響下游的信號通路，減少促炎產(chǎn)物的釋放，從而減輕痛覺過敏，其鎮(zhèn)痛作用已在多種疼痛疾病中得到驗證[31-33]。小膠質(zhì)細胞活化后，因其表面受體表達的不同，而發(fā)揮鎮(zhèn)痛和致痛效應，在偏頭痛慢性化進程中起到了促進與抑制的相反作用。

3 基于小膠質(zhì)細胞探究針刺治療CM

針刺作為一種不良事件小且有效的非藥物治療方法，在預防慢性偏頭痛發(fā)作，降低發(fā)作頻率和疼痛程度，提高患者生命質(zhì)量等方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢。前期高質(zhì)量系統(tǒng)評價以及本課題組發(fā)表于JAMA的臨床研究也證實了針刺治療在預防偏頭痛發(fā)作中的長期效應[34-35]，可以減少頭痛的發(fā)生率，且針灸可能至少與預防藥物具有相似的效果。相關CM的臨床研究發(fā)現(xiàn)，相比于托吡酯、A型肉毒毒素，針刺治療效果更佳，且并發(fā)癥更少[36-37]。動物試驗中也發(fā)現(xiàn)，針刺對中樞膠質(zhì)細胞的活化具有抑制作用，進而緩解痛覺敏化，產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用[38-39]。

Shan等[40]的研究中發(fā)現(xiàn)關節(jié)炎大鼠的脊髓小膠質(zhì)細胞在第3天就達到峰值，通過電針刺激“環(huán)跳”“陽陵泉”能夠減少小膠質(zhì)細胞的表達量，還能抑制脊髓中IL-1β、IL-6和TNF-α的釋放。劉玲玲等[41]通過電針刺激夾脊穴觀察脊髓損傷(Spinal Cord Injury，SCI)大鼠的炎癥反應情況，結果顯示SCI大鼠小膠質(zhì)細胞活化，P2X7受體表達增加，并與小膠質(zhì)細胞共定位，此外NLRP3炎癥小體被激活，IL-1β和IL-18釋放水平升高；經(jīng)電針治療后，上述情況逆轉，有效緩解了脊髓組織的炎癥反應。另一項研究發(fā)現(xiàn)電針治療不僅可以抑制小膠質(zhì)細胞P2X4受體的激活，緩解疼痛；還能減少炎癥介質(zhì)IL-1β、IL-6和TNF-α的釋放[42]。針刺通過抑制小膠質(zhì)細胞活化，既能夠下調(diào)細胞表面受體的表達，還可減少炎癥介質(zhì)的釋放。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)針刺對小膠質(zhì)細胞活化后參與的多種信號通路同樣具有抑制作用。例如，Zhao等[43]的實驗顯示，在紫杉醇誘導慢性疼痛的大鼠模型中，通過電針刺激雙側“足三里”既可抑制小膠質(zhì)細胞的激活，還能下調(diào)Toll樣受體4(Toll-like Receptor 4，TLR4)及其下游核因子κB(Nuclear Factor Kappa-B，NF-κB)的表達，通過調(diào)控TLR4/NF-κB通路，防止痛覺敏化。Liang等[44]發(fā)現(xiàn)通過電針治療后，小膠質(zhì)細胞及p38-MAPK表達明顯減少；電針可抑制小膠質(zhì)細胞p38磷酸化，從而防止痛覺敏化。由此可見，針刺不僅能抑制小膠質(zhì)細胞的活化，還能調(diào)控疼痛信號通路，發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，在CM的治療中具有巨大的研究潛力。以往針刺治療偏頭痛動物模型的研究多集中于神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)元，但針刺效應機制十分復雜。小膠質(zhì)細胞作為釋放神經(jīng)遞質(zhì)的主要來源，又能調(diào)控神經(jīng)元的功能，以小膠質(zhì)細胞作為切入點能完善針刺對CM神經(jīng)-膠質(zhì)細胞網(wǎng)絡的調(diào)控機制研究。

4 小結與展望

小膠質(zhì)細胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的免疫細胞除了參與免疫炎癥反應外也可以調(diào)節(jié)疼痛信息的傳遞。小膠質(zhì)細胞在CM中機制主要有：1)活化的小膠質(zhì)細胞通過上調(diào)細胞表面受體，啟動下游級聯(lián)信號通路，參與痛覺超敏現(xiàn)象；2)由小膠質(zhì)細胞釋放的神經(jīng)興奮性遞質(zhì)作用于神經(jīng)元，提高神經(jīng)元的興奮性，從而導致痛覺敏化；3)小膠質(zhì)細胞通過釋放炎癥介質(zhì)，影響神經(jīng)元活性。因此，小膠質(zhì)細胞在CM病理機制中發(fā)揮重要作用，或成為治療CM的有效靶點。另外，小膠質(zhì)細胞參與針刺鎮(zhèn)痛效應，其機制可能涉及針刺能抑制小膠質(zhì)細胞的活化，降低致痛性物質(zhì)的釋放；還可通過減少小膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元的交互聯(lián)系，降低神經(jīng)元的興奮性。針刺還能調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞表面受體，從而影響疼痛信號通路，發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。綜上所述，本文提出以小膠質(zhì)細胞為靶點，為針刺治療偏頭痛的效應機制提供新的科學依據(jù)。未來研究可從以下幾個方面進行深入。

神經(jīng)影像學提示CM患者不僅存在三叉神經(jīng)系統(tǒng)異常，還與下行痛覺調(diào)控系統(tǒng)失衡有關。TNC中的二級神經(jīng)元敏化后可發(fā)展、擴散至丘腦中的三級神經(jīng)元；同時二級神經(jīng)元連接腦干中的多個部位，包括調(diào)制疼痛信息的中腦導水管周圍灰質(zhì)，進而引起下行疼痛調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂。小膠質(zhì)細胞可引起TNC神經(jīng)元敏化，而其他相關腦區(qū)仍待進一步探索。其次，小膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元之間的雙向溝通依賴于細胞表面表達的各類受體，目前的研究多集中于嘌呤受體，對于其他受體在CM中的具體機制了解地尚不全面。

α7nAChR作為膽堿能抗炎通路的核心分子，能減少炎癥介質(zhì)的釋放，發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛的作用[45-46]。研究發(fā)現(xiàn)，電針可通過調(diào)控α7nAChR影響小膠質(zhì)細胞的激活狀態(tài)，抑制炎癥反應，這或許也是針刺發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛作用的關鍵因素[32]。將神經(jīng)影像學發(fā)現(xiàn)針刺參與調(diào)控的環(huán)路或網(wǎng)絡，以動物模型的方式進行相互驗證，于細胞層面進一步探究各疼痛相關腦區(qū)內(nèi)小膠質(zhì)細胞與α7nAChR參與針刺治療CM的調(diào)控作用。

另外，小膠質(zhì)細胞參與調(diào)控痛覺敏化涉及多條信號通路的轉導，但目前有關針刺在這一過程中的調(diào)控作用，還缺乏較為深入的驗證及各通路間相互作用的探索。結合核因子κB、MAPK等疼痛信號通路，探索上下游通路信號傳遞機制，為深入理解針刺鎮(zhèn)痛的機制提供科學依據(jù)，為臨床CM治療提供更為可靠的理論依據(jù)。