視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型研究進(jìn)展

宋淑佳，裴麗堅(jiān)，徐 雁，張 雪，黃宇光

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院 1麻醉科 2神經(jīng)科，北京 100730

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders，NMOSD)是一種主要累及視神經(jīng)和脊髓，腦亦可受累的中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病。與多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)不同，其與星形膠質(zhì)細(xì)胞上的水通道蛋白4-免疫球蛋白G(aquaporin 4- immunoglobulin G，AQP4-IgG)相關(guān)[1]。AQP4及膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)丟失、嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、免疫球蛋白沉積、補(bǔ)體激活及脫髓鞘病變是其主要病理特征[2]。

與MS相比，慢性疼痛在NMOSD患者中的發(fā)病率更高，約為72%～86%[3-6]，其中以神經(jīng)病理性疼痛最常見(jiàn)，主要出現(xiàn)在胸腰部、腿部或背部，發(fā)病率高達(dá)80%以上[7]，也有部分患者表現(xiàn)為痛性強(qiáng)直痙攣、自發(fā)性疼痛、眼球后疼痛或頭頸部疼痛等[8-9]。疼痛嚴(yán)重影響NMOSD患者的生活質(zhì)量與情感認(rèn)知，有研究表明，超過(guò)1/3的患者同時(shí)患有抑郁癥，51.5%為中至重度抑郁癥[4-5，7-8]。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)，NMOSD合并神經(jīng)病理性疼痛的患者出現(xiàn)抑郁癥狀明顯多于合并其他疼痛或無(wú)疼痛患者[10]。

NMOSD患者神經(jīng)病理性疼痛可能與胸段脊髓損傷有關(guān)[11]，筆者前期的臨床橫斷面研究也顯示，與不合并疼痛的NMOSD患者相比，合并神經(jīng)病理性疼痛的患者伴有初始脊髓病變的比例更高[10]。然而，其具體發(fā)病機(jī)制尚不明確，一定程度上限制了NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛治療手段的發(fā)展[3-4，6]。如何構(gòu)建成熟的NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型，充分模擬NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的病理變化，探索有效的預(yù)防及治療策略，成為目前亟待解決的問(wèn)題。然而，現(xiàn)有模型僅為單純NMOSD動(dòng)物模型，未重點(diǎn)關(guān)注是否合并疼痛。近年來(lái)，部分學(xué)者開(kāi)始在NMOSD動(dòng)物模型中探索神經(jīng)病理性疼痛是否存在及其可能機(jī)制，為構(gòu)建NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型奠定了基礎(chǔ)。本文就目前NMOSD動(dòng)物模型的建立及其應(yīng)用作一綜述，以期為建立可靠且簡(jiǎn)便易行的NMOSD神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型，探索更為有效的治療手段提供新思路。

1 實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎聯(lián)合AQP4-IgG注射模型

實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)模型是MS的理想動(dòng)物模型，其誘導(dǎo)過(guò)程較為成熟，主要通過(guò)髓鞘抗原注射至動(dòng)物體內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的潛伏期誘導(dǎo)EAE的產(chǎn)生。EAE評(píng)分用于評(píng)估模型鼠臨床殘疾程度：0分代表無(wú)疾??；1分代表尾巴麻痹；2分代表后肢無(wú)力；3分代表后肢癱瘓；4分代表后肢麻痹加前肢無(wú)力；5分代表垂死或死亡。將AQP4-IgG注射至EAE模型動(dòng)物體內(nèi)，是目前常用的NMOSD動(dòng)物模型建立方法，然而目前在NMOSD動(dòng)物模型中合并疼痛的研究較少，現(xiàn)有研究大多是在EAE模型中進(jìn)行神經(jīng)病理性疼痛的特征及治療研究[12-14]。

Iwamoto等[15]在通過(guò)豚鼠腦髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein，MBP)建立的EAE模型基礎(chǔ)上腹腔注射AQP4單克隆抗體(E5415)[16]構(gòu)建NMOSD大鼠模型，產(chǎn)生了脊髓AQP4及GFAP嚴(yán)重丟失、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)等典型NMOSD病變，在注射后第4天活動(dòng)障礙達(dá)到峰值，注射后第22天活動(dòng)障礙恢復(fù)。而疼痛行為學(xué)檢測(cè)結(jié)果顯示注射AQP4單克隆抗體后第7天大鼠的機(jī)械痛閾值顯著降低，且在整個(gè)測(cè)試期間持續(xù)存在，這說(shuō)明即使NMOSD大鼠運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)，其神經(jīng)病理性疼痛也并未得到緩解。該研究還發(fā)現(xiàn)人源化RGMa單克隆抗體不僅可以改善NMOSD大鼠的星形膠質(zhì)細(xì)胞受損情況及運(yùn)動(dòng)功能障礙，還能有效緩解神經(jīng)病理性疼痛的嚴(yán)重程度。除此之外，此模型還被應(yīng)用于證實(shí)AQP4單克隆抗體(E5415)注射在不同部位的致病性[17]，進(jìn)一步說(shuō)明了此模型的穩(wěn)定性。

另有研究通過(guò)從NMOSD患者體內(nèi)提取NMO-IgG注射至EAE模型小鼠或大鼠腹腔內(nèi)建立NMOSD模型，但無(wú)法造成髓鞘損傷[18-19]。若想產(chǎn)生更符合臨床患者特征的病理?yè)p傷，則需從NMOSD患者體內(nèi)提取大量的NMO-IgG進(jìn)行注射[20]。

隨著超聲技術(shù)的發(fā)展，Luo等[21]應(yīng)用微泡增強(qiáng)低頻超聲(microbubble-enhanced low-frequency ultrasound，MELFUS)打開(kāi)血腦屏障，向EAE模型小鼠靜脈注射低劑量的NMO-IgG和補(bǔ)體，在其大腦、脊髓和視神經(jīng)中均產(chǎn)生明顯的炎癥和脫髓鞘病變。在后續(xù)研究中證實(shí)了此模型小鼠較EAE模型小鼠出現(xiàn)了更嚴(yán)重的神經(jīng)功能受損癥狀[22]。雖然此模型未對(duì)NMOSD神經(jīng)病理性疼痛進(jìn)行檢測(cè)，但其應(yīng)用無(wú)創(chuàng)的低頻超聲技術(shù)進(jìn)行造模，避免對(duì)小鼠造成潛在損傷，且所需抗體劑量較低，可為未來(lái)建立理想的NMOSD神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型提供依據(jù)。

2 AQP4-IgG中樞神經(jīng)系統(tǒng)注射模型

該模型是通過(guò)將人源AQP4-IgG進(jìn)行鞘內(nèi)注射或直接注射至鼠大腦半球或腦室系統(tǒng)。Ishikura等[23]應(yīng)用人重組AQP4單克隆抗體(rAQP4-IgG)直接注射至大鼠脊髓中，不僅建立了NMOSD大鼠模型，且證實(shí)了神經(jīng)病理性疼痛的存在，研究顯示rAQP4- IgG介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞向細(xì)胞外釋放三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)，并且應(yīng)用ATP受體拮抗劑能夠成功逆轉(zhuǎn)NMOSD大鼠的機(jī)械異常性疼痛。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)相比于MS或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者，NMOSD患者腦脊液中ATP濃度顯著升高，提示ATP可能在NMOSD神經(jīng)病理性疼痛的產(chǎn)生機(jī)制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。盡管此模型為研究NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛指出了可能的分子學(xué)機(jī)制，但此模型中機(jī)械痛閾值降低而在第3天達(dá)到峰值后僅持續(xù)了1周，熱痛閾值甚至無(wú)明顯改變。這說(shuō)明此模型大鼠僅在疾病的急性期出現(xiàn)神經(jīng)病理性疼痛，而臨床上NMOSD患者在疾病的慢性期神經(jīng)病理性疼痛表現(xiàn)更為突出。這可能與此模型導(dǎo)致的NMOSD病理改變嚴(yán)重程度不足有關(guān)，為準(zhǔn)確評(píng)估NMOSD的疼痛癥狀，此模型大鼠并未產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)障礙，研究者也未對(duì)脊髓組織是否有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和脫髓鞘病變進(jìn)行檢查。

其他AQP4-IgG中樞神經(jīng)系統(tǒng)注射模型雖未涉及NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛，但也可為未來(lái)探索疼痛發(fā)生機(jī)制奠定基礎(chǔ)。與大鼠不同，小鼠的補(bǔ)體低活性導(dǎo)致在建立NMOSD小鼠模型時(shí)需要共同注射補(bǔ)體[24-26]。部分顱內(nèi)單次注射抗體的模型僅實(shí)現(xiàn)了大鼠大腦組織的典型病變，未對(duì)NMOSD其他常見(jiàn)病灶如脊髓和視神經(jīng)進(jìn)行檢測(cè)[27]，Marignier等[28]采用持續(xù)顱內(nèi)注射則改進(jìn)了這一點(diǎn)，但未見(jiàn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。在大鼠腰椎間隙進(jìn)行鞘內(nèi)注射NMO-IgG的模型未能產(chǎn)生脫髓鞘病變[29-30]，這可能與此類模型導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處于NMOSD疾病早期階段有關(guān)。

3 其他NMOSD動(dòng)物模型

Zeka等[31]將AQP4特異性T細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)至大鼠體內(nèi)，同時(shí)合并NMO-IgG的腹腔注射，可在視神經(jīng)、大腦和脊髓產(chǎn)生AQP4丟失、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)等。將人NMO-IgG注射至眼球后、玻璃體內(nèi)、視交叉附近、視神經(jīng)鞘下[32]，導(dǎo)致視神經(jīng)炎，此模型可能為未來(lái)探索NMOSD相關(guān)眼球后疼痛提供模型基礎(chǔ)。

綜上，神經(jīng)病理性疼痛在NMOSD患者中普遍存在，針對(duì)不同的發(fā)病部位，目前已有多種NMOSD動(dòng)物模型的建立方法，為研究NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛奠定了基礎(chǔ)，NMOSD動(dòng)物模型建立方法及病變位置、相關(guān)病理改變和行為學(xué)改變?cè)斠?jiàn)表1。但目前的多數(shù)研究集中在NMOSD的神經(jīng)系統(tǒng)病理及其癥狀研究，而忽視了對(duì)于伴發(fā)的神經(jīng)病理性疼痛方面的研究，這也與臨床治療中重視神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)而未充分改善患者慢性神經(jīng)病理性疼痛情況相符。盡管部分研究證實(shí)了NMOSD動(dòng)物模型中神經(jīng)病理性疼痛的存在，但這些研究?jī)H將疼痛作為NMOSD的并發(fā)癥狀之一，針對(duì)NMOSD動(dòng)物模型合并疼痛的研究較少，缺乏成熟的NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型。此外，NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生機(jī)制尚未闡明，也未進(jìn)一步探究疼痛引起的其他表征，例如臨床中常見(jiàn)的疼痛-抑郁共病。

表1 NMOSD動(dòng)物模型及其特征

因此，未來(lái)仍需探索建立更貼近NMOSD神經(jīng)病理性疼痛發(fā)病特征的動(dòng)物模型。理想的NMOSD神經(jīng)病理性疼痛模型應(yīng)滿足疾病動(dòng)物模型構(gòu)建的基本原則：(1)與NMOSD患者神經(jīng)病理性疼痛癥狀相似，如慢性疼痛在NMOSD緩解期持續(xù)存在、常具有疼痛-抑郁共病等；(2)可重復(fù)性強(qiáng)，神經(jīng)病理性疼痛結(jié)果穩(wěn)定；(3)可控性強(qiáng)，生命周期滿足實(shí)驗(yàn)需要；(4)可靠性強(qiáng)，應(yīng)具備NMOSD神經(jīng)病理性疼痛的病理改變，如常伴有初始脊髓病變等；(5)具有易行性和經(jīng)濟(jì)性，如使用的AQP4-IgG易于獲取，且對(duì)抗體的需求量較少等。除此之外，還應(yīng)盡量考慮NMOSD相關(guān)神經(jīng)病理性疼痛是免疫激活與慢性應(yīng)激相互作用的結(jié)果，理想的動(dòng)物模型需符合共同發(fā)病機(jī)制，以作為合適的疾病模型用于探索更有效的治療手段。

作者貢獻(xiàn)：宋淑佳負(fù)責(zé)查閱文獻(xiàn)資料、撰寫(xiě)論文；裴麗堅(jiān)、徐雁、張雪、黃宇光負(fù)責(zé)指導(dǎo)論文撰寫(xiě)、提出修改意見(jiàn)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突