外泌體在慢性疼痛規(guī)范化管理中的應(yīng)用進(jìn)展

薛亞倩,趙明亮,宮 平 綜述 符 鋒 審校

疼痛是一種與實(shí)際或潛在組織損傷相關(guān)或類似的不愉快的感覺和情緒體驗(yàn)[1]。全世界每年大約有20%成年人遭受疼痛,10%成年人被診斷為慢性疼痛[2]。疼痛診療是一個(gè)復(fù)雜漫長的過程,需醫(yī)護(hù)協(xié)作、多學(xué)科結(jié)合才能達(dá)到令人滿意的鎮(zhèn)痛效果。護(hù)理人員是疼痛情況評估、診治措施落實(shí)的主要執(zhí)行者,在慢性疼痛規(guī)范化管理中發(fā)揮越來越重要的作用[3]。目前,臨床上缺乏客觀評估工具或評估方法不正確,導(dǎo)致患者主訴與護(hù)理人員評估不一致;缺乏疼痛情況的客觀記錄, 對疼痛的評估不能連續(xù)、動態(tài)地完成[4]。因此,由主觀自評轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^量化的疼痛評估,對癥治療轉(zhuǎn)變?yōu)閷σ蛑委煹男枨笞兊糜l(fā)明顯。疼痛感受的關(guān)鍵過程是細(xì)胞間通訊,近年來,細(xì)胞外微囊泡在細(xì)胞間通訊的作用一直是研究重點(diǎn),其中最受關(guān)注的是外泌體。外泌體可以由多種細(xì)胞釋放,參與細(xì)胞間的信息交流[5]。外泌體已被證明與多種慢性疼痛疾病密切相關(guān),如骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸病和復(fù)雜局部疼痛綜合征(complex regional pain syndrome, CRPS)等[6-8]。研究還表明,外泌體能夠以更少的不良反應(yīng)緩解疼痛癥狀,且具有一定免疫保護(hù)和抗炎作用,因此,外泌體在慢性疼痛規(guī)范化管理中前景廣闊[9,10]。基于此,筆者對外泌體與慢性疼痛性疾病間可能的關(guān)聯(lián)作一綜述。

1 慢性疼痛評估現(xiàn)狀

正確地評估疼痛度以制定有針對性的診療方案,是慢性疼痛規(guī)范化管理的基礎(chǔ)性工作。由于疼痛是一種主觀感受,目前評估主要依賴于患者主觀、自我報(bào)告的疼痛量表測量,包括0～10級線性視覺模擬評分法、Wong-Banker面部表情量表法、主訴疼痛程度分級法、五指法、Mcmilan疼痛評估表法等[11]。慢性疼痛發(fā)生機(jī)制的多樣性,以及可能受心理、情感、社會文化背景和環(huán)境影響的疼痛譜,使慢性疼痛的評估變得更加復(fù)雜[10]。護(hù)理人員處于臨床一線,是對患者實(shí)現(xiàn)連續(xù)、動態(tài)評估的關(guān)鍵。歐美國家醫(yī)院通常設(shè)有疼痛?？谱o(hù)士,負(fù)責(zé)系統(tǒng)化評估患者疼痛情況,疼痛控制也已逐漸由以醫(yī)師為主體轉(zhuǎn)向以護(hù)士為主體[12]。目前國內(nèi)大多醫(yī)院除疼痛科外,疼痛評估并未作為護(hù)理的常規(guī)工作,呈現(xiàn)被動性,且因缺乏準(zhǔn)確測量疼痛的工具導(dǎo)致患者主訴和護(hù)士評估不一致,54%護(hù)士過低評估患者的疼痛,13%護(hù)士過高評估疼痛[13]。因此,由主觀自評轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^量化的疼痛評估需求愈發(fā)明顯[14]。

生物標(biāo)志物在包括慢性疾病在內(nèi)的許多疾病健康監(jiān)測和決策中發(fā)揮著重要作用,且目前越來越多的慢性疼痛生物標(biāo)志物正在被研究,包括神經(jīng)和大腦的電生理學(xué),血液、尿液、唾液、腦脊液和其他組織組化分析,以及結(jié)構(gòu)和功能成像、行為分析和活動記錄儀等[15]。Mussigmann等[16]回顧靜息狀態(tài)腦電圖頻譜分析神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的疼痛患者發(fā)現(xiàn),神經(jīng)性疼痛患者的優(yōu)勢峰頻率在θ-α帶降低,在整個(gè)β帶升高。文獻(xiàn)[17]基于云技術(shù)嘗試將移動腦電圖應(yīng)用于臨床疼痛評估。Tu等[18]采用核磁共振技術(shù)研究顯示與慢性疼痛病理生理相關(guān)的大腦區(qū)域,為將來結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)成像技術(shù)客觀識別診斷、預(yù)測疼痛相關(guān)疾病的研究奠定基礎(chǔ)。研究表明,外泌體可用于多種慢性疼痛疾病的早期監(jiān)測[19]。

2 外泌體概述

外泌體是起源于內(nèi)體的納米級細(xì)胞外囊泡,大小30～150 nm,可以輕松地分布到機(jī)體內(nèi)環(huán)境中,并將蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生物信號分子從供體細(xì)胞轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞[20]。因此,外泌體被認(rèn)為是在生理和病理?xiàng)l件下調(diào)節(jié)生化反應(yīng)和細(xì)胞活動的關(guān)鍵介質(zhì)[5]。外泌體廣泛存在于機(jī)體各種體液中,主要功能是運(yùn)載多種生物大分子,包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等,參與細(xì)胞間通訊[21,22]。外泌體運(yùn)載的具體分子類型取決于來源的細(xì)胞和內(nèi)環(huán)境狀態(tài),能夠發(fā)揮特異的生物學(xué)功能,以響應(yīng)各種生理或病理?xiàng)l件下的刺激[23]。外泌體可以與受體細(xì)胞的受體依賴性結(jié)合,通過內(nèi)吞作用或非特異性直接膜融合,直接或間接將信號分子傳遞至受體細(xì)胞,影響受體細(xì)胞的表型和分子改變[24]。

目前已建立了幾種分離外泌體的實(shí)驗(yàn)室方法,包括超速離心、超濾和免疫吸附法等。超速離心技術(shù)使用最為廣泛,已被成功用于疼痛相關(guān)外泌體研究中[25],但該方法步驟多,非常耗時(shí),且需要昂貴專業(yè)的設(shè)備(超速離心機(jī))。超濾技術(shù)也被廣泛使用,其所需的設(shè)備成本較低且步驟較少[26],然而這種技術(shù)提取的外泌體容易存在蛋白質(zhì)等大分子污染,純度較低。免疫吸附法是通過特異性地識別外泌體表面表達(dá)的蛋白質(zhì)(CD63、CD9或CD81)來提取外泌體,該方法常用于實(shí)驗(yàn)室研究,獲得的外泌體產(chǎn)量與超速離心相當(dāng),且可以用于小樣本量[27]。

3 外泌體的作用

3.1 慢性疼痛診斷的生物標(biāo)志物 外泌體可用于多種慢性疼痛疾病的早期監(jiān)測[19]。有研究發(fā)現(xiàn),在CRPS患者的外泌體就運(yùn)載著大量miR-338-5p[28]。外泌體中的miR-338-5p可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡和神經(jīng)炎癥來調(diào)節(jié)脊髓損傷后的慢性疼痛[29,30]。Ramanathan等[31]發(fā)現(xiàn),在CRPS患者淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞分泌的外泌體中的miR-939高于健康對照組,將miR-939轉(zhuǎn)染至THP-1細(xì)胞可促進(jìn)多種促炎因子的表達(dá)。Dietz等[32]發(fā)現(xiàn),在有明顯肢體水腫的CRPS患者中,其血清外泌體中的miR-223-5p明顯更高,盡管該miRNA的高水平與疼痛強(qiáng)度并無關(guān)聯(lián)。在周圍神經(jīng)炎的動物模型中,源自施旺細(xì)胞的外泌體運(yùn)載有p75和神經(jīng)細(xì)胞黏附分子-1,被確定為脫髓鞘的標(biāo)志物[33]。在子宮內(nèi)膜異位癥和慢性盆腔疼痛的女性患者血清外泌體中,含有特定的長鏈非編碼RNA和蛋白質(zhì),它們可以調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)生、血管生成、免疫系統(tǒng)反應(yīng)和組蛋白修飾[29]。在炎性腸病患者循環(huán)中發(fā)現(xiàn)表達(dá)膜聯(lián)蛋白-A1的外泌體數(shù)量明顯增多[34,35]。這些證據(jù)表明,外泌體是生理病理?xiàng)l件下的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,具有重要意義,可以反映不同組織類型的病理變化和疼痛強(qiáng)度。

3.2 慢性疼痛的治療 當(dāng)前常用的鎮(zhèn)痛劑包括對乙酰氨基酚、非甾體類抗炎藥、局麻藥品和阿片類藥物,由于副作用和療效的限制,它們在慢性疼痛疾病的治療中效果并不理想。外泌體廣泛存在于機(jī)體的各種體液中,能夠?qū)⑿盘柗肿訌墓w細(xì)胞傳輸?shù)绞荏w細(xì)胞,且可以局部或全身給藥,具有低致癌性和低免疫原性,是一種有潛力的載體和治療工具,可用于控制疼痛。

炎癥是針對感染或損傷的免疫反應(yīng),有利于維護(hù)機(jī)體穩(wěn)態(tài)。然而,不受控制的炎癥反應(yīng)可能是多種慢性疼痛疾病的病理機(jī)制。大量研究已表明,外泌體在多種炎癥性疾病中發(fā)揮抗炎作用,例如,源自脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體在膝骨關(guān)節(jié)炎中具有軟骨保護(hù)和抗炎活性[6,36]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),外泌體能夠抑制損傷區(qū)域IL-1β、IL-6、TNF-α和PGE2等促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生,并刺激IL-10釋放,從而產(chǎn)生抗炎作用[37]。Pusic等[38]發(fā)現(xiàn),外泌體療法能夠有效地抑制炎癥反應(yīng),有利于神經(jīng)膠質(zhì)M2極化。最近一項(xiàng)研究表明,用外泌體運(yùn)載antagomiR-4450可降低IL-6和IL-1β的表達(dá),能夠改善椎間盤退變小鼠的步態(tài)[39]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),一種源自干細(xì)胞富含miRNA-29的外泌體可以減輕大鼠骨關(guān)節(jié)炎模型的炎癥反應(yīng)[40]。異種注射富含miR-26a-5p的人間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體,可以通過下調(diào)大鼠滑膜成纖維細(xì)胞中環(huán)氧合酶-2來減少相關(guān)病理變化[41]。根據(jù)這些研究,可以推測外泌體可以裝載多種生物分子,以發(fā)揮抗疼痛活性。

此外,外泌體也可能通過參與免疫調(diào)節(jié)和抗原呈遞發(fā)揮抗疼痛作用[42]。有研究發(fā)現(xiàn),外泌體能夠運(yùn)載大量免疫調(diào)節(jié)介質(zhì),例如,轉(zhuǎn)化生長因子、干擾素-γ、吲哚胺 2,3-雙加氧酶、PGE2、血紅素加氧酶-1和IL-10[43]。Jiang等[8]發(fā)現(xiàn),將正常腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體轉(zhuǎn)移到IBD小鼠中,可以誘導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和免疫抑制性樹突狀細(xì)胞激活,緩解疾病的嚴(yán)重程度。施旺細(xì)胞分泌的外泌體已經(jīng)被證明可以通過控制病理?xiàng)l件下的神經(jīng)元致敏和巨噬細(xì)胞募集來減少背根神經(jīng)節(jié)的病理性損傷[40]。另外,鞘內(nèi)注射源自缺氧神經(jīng)元的外泌體可以通過抑制IL-1β、IL-6、TNF-α和NF-kB減少脊髓損傷大鼠模型中的慢性疼痛,誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞從M1極化到M2極化[41]。

綜上所述,慢性疼痛嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,是全球性的健康問題?，F(xiàn)有的大量研究表明,外泌體能夠運(yùn)載蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生物大分子,并且可以通過全身或局部給予外泌體來避免與目前鎮(zhèn)痛藥(如阿片類藥物)相關(guān)的一些典型不良事件(如呼吸抑制和成癮)。盡管外泌體在慢性疼痛中有著廣闊的應(yīng)用前景,但仍然面臨許多挑戰(zhàn)。目前缺乏適合大規(guī)模臨床應(yīng)用的外泌體分離和純化的標(biāo)準(zhǔn)化方案,外泌體參與慢性疼痛過程的具體機(jī)制也不清楚,此外,基于外泌體的相關(guān)治療方法的“脫靶”問題以及長期的不良反應(yīng)很大程度上也仍未知。因此,需要進(jìn)一步研究以填補(bǔ)這些空白,充分了解外泌體價(jià)值。