顏思思,葉佳瑜,蔣永亮,何曉芬,杜俊英,陳利芳,陳曉軍,趙文勝,方劍喬
(浙江中醫(yī)藥大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院,浙江 杭州310053)
神經(jīng)病理性疼痛(neuropathic pain,NP)是臨床常見(jiàn),多發(fā)且難治的一類(lèi)慢性疼痛疾病,如外周神經(jīng)損傷、中風(fēng)后遺痛、三叉神經(jīng)痛、皰疹后遺痛等[1]。當(dāng)前對(duì)神經(jīng)病理痛的治療不盡如人意,超過(guò)三分之二的病人未能得到有效的治療[2]。國(guó)際疼痛學(xué)會(huì)(IASP)將神經(jīng)病理性疼痛定義為:“神經(jīng)病理性疼痛是由軀體感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的損傷或功能紊亂而造成的疼痛綜合癥”[3]。其主要表現(xiàn)為痛覺(jué)敏化,如自發(fā)性疼痛、痛覺(jué)過(guò)敏和痛覺(jué)超敏[4-5]。迄今為止,NP 的發(fā)病機(jī)制尚不明確,越來(lái)越多學(xué)者認(rèn)為中樞敏化是NP 發(fā)生、維持的關(guān)鍵機(jī)制之一。應(yīng)用神經(jīng)病理痛動(dòng)物模型,觀察到脊髓背角辣椒素受體(TRPV1)在神經(jīng)病理痛的痛覺(jué)形成、傳導(dǎo)和調(diào)節(jié)中起著重要作用,有望成為治療神經(jīng)病理痛的新靶點(diǎn)[6]。電針已成為治療神經(jīng)病理痛的主要手段之一,同時(shí)已有研究表明電針可以通過(guò)干預(yù)TRPV1 的表達(dá),發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[7]。本文將對(duì)TRPV1 參與神經(jīng)病理痛的中樞敏化調(diào)控機(jī)制以及電針干預(yù)作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
中樞敏化是神經(jīng)病理痛發(fā)生、維持的關(guān)鍵機(jī)制之一,主要涉及脊髓背角神經(jīng)元的超興奮性[8]。中樞敏化機(jī)制主要為神經(jīng)元功能以及膜興奮性和突觸效能增強(qiáng)或抑制減少[9]。正常情況下,脊髓背角神經(jīng)元接受外周輸入刺激的強(qiáng)度很弱,不足以誘發(fā)能向更高腦區(qū)傳遞的動(dòng)作電位[10];在有外周炎癥的情況下,持續(xù)的刺激可以導(dǎo)致脊髓背角的突觸可塑性,這種突觸效能的放大使普通的閾下刺激也能產(chǎn)生動(dòng)作電位,進(jìn)而向更高級(jí)中樞傳遞傷害性信號(hào)[11]。LaMotte 等通過(guò)皮內(nèi)注射辣椒素(激活TRPV1 受體)引起次級(jí)皮膚痛覺(jué)過(guò)敏實(shí)驗(yàn)首次在人體上驗(yàn)證了中樞敏化現(xiàn)象[12]。Campbell 等第一個(gè)證明了中樞敏化對(duì)神經(jīng)病理痛有作用,他們的研究顯示,有髓鞘纖維的缺血性傳導(dǎo)阻滯會(huì)引起動(dòng)態(tài)觸覺(jué)痛過(guò)敏[13]。
辣椒素受體屬于瞬時(shí)感受器電位通道家族成員,是一種配體門(mén)控的非選擇性陽(yáng)離子通道,可以被天然生物堿辣椒素激活,其內(nèi)源性激活物主要為大麻素、高溫(>42 ℃)、酸(pH<5.9)[14]。TRPV1 基本結(jié)構(gòu)中含6 個(gè)跨膜區(qū),在第5 和第6 個(gè)跨膜區(qū)間有一段疏水基團(tuán),構(gòu)成了一個(gè)孔型結(jié)構(gòu),N 端和C 端位于細(xì)胞內(nèi)側(cè)[15]。N 端有大量磷酸化位點(diǎn)和錨蛋白序列作為鈣調(diào)蛋白和ATP 的結(jié)合位點(diǎn)[16]。C 端包括一個(gè)TRP 結(jié)構(gòu)域以及鈣調(diào)蛋白和磷酯酰肌醇二磷酸(PIP2)(內(nèi)生TRPV1 抑制劑)的結(jié)合位點(diǎn)[17]。TRP 結(jié)構(gòu)域是TRPV1 受體成為功能性通道的決定因子,也是維持亞基多聚化的進(jìn)化上高度保守的區(qū)域[18]。
結(jié)合使用基因敲除大鼠、放射性配體及免疫化學(xué)等方法研究,已證明TRPV1 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的表達(dá)[19]。通過(guò)膠質(zhì)纖維酸蛋白雙標(biāo)后顯示,TRPV1受體存在于大鼠脊髓背角I、II 層的星形膠質(zhì)細(xì)胞中[20]。利用3H 標(biāo)記樹(shù)膠脂毒素發(fā)現(xiàn),大鼠海馬、大腦皮質(zhì)、丘腦、下丘腦、嗅球、齒狀回、藍(lán)斑中均有TRPV1 的表達(dá)[15,21]。
TRPV1 受體是一類(lèi)和痛覺(jué)傳遞密切相關(guān)的離子通道受體,可以在炎性痛、神經(jīng)病理痛等多種疼痛中發(fā)揮重要作用。當(dāng)辣椒素及ATP 等刺激機(jī)體時(shí),分布于皮膚、內(nèi)臟的痛覺(jué)感受器感知后,可激活TRPV1 通道。通過(guò)Na+、Ca2+等離子內(nèi)流發(fā)生去極化,從而以電信號(hào)的方式傳遞給痛覺(jué)的傳入神經(jīng)纖維,繼而傳給初級(jí)神經(jīng)元(脊髓背根神經(jīng)節(jié)和三叉神經(jīng)節(jié)),整合后經(jīng)脊髓最后傳至大腦皮層[6]。
由組織損傷或炎癥引起的痛覺(jué)過(guò)敏,通常與TRPV1 離子通道的敏化有關(guān),磷酸化作用,與磷脂化PIP2的相互作用,以及與輔助蛋白的交換和聯(lián)系作用是其主要作用機(jī)制[22]。最近研究表明,TRPV1調(diào)制感覺(jué)傳遞由中樞末端的初級(jí)傳入纖維傳向脊髓背角神經(jīng)元[23],從而參與中樞敏化過(guò)程。已有研究表明,TRPV1 的敏化可以導(dǎo)致更大的膜去極化,使低閾值神經(jīng)元激活以及整體興奮性增加[24]。因此,在慢性疼痛中,當(dāng)TRPV1 作為外周神經(jīng)末梢傷害性熱刺激和辣椒素的分子傳感器的同時(shí),其在中央終端的活性同樣作用于整體的中樞敏化。TRPV1 主要從其通道的上游蛋白激酶和下游神經(jīng)激肽產(chǎn)物參與中樞敏化的調(diào)節(jié)。
TRPV1 通道的上游主要有cAMP 依賴(lài)的蛋白激酶A(PKA),蛋白激酶C(PKC),鈣調(diào)蛋白(CaM)等。前列腺素E2 通過(guò)增加cAMP 水平激活PKA,直接磷酸化TRPV1 通道。PKA 通過(guò)磷酸化TRPV1 N端的Ser116 和Thr 370 位點(diǎn)發(fā)揮脫敏作用,磷酸化Thr 144,Thr 370 和Ser 502 位點(diǎn)發(fā)揮致熱敏作用[25]。PKC 的磷酸化作用可以增強(qiáng)TRPV1 對(duì)辣椒素、酸和溫度的敏感性,其磷酸化主要位點(diǎn)是Ser 502和Ser 800[26],且PKC 還可通過(guò)胞外分泌參與部分TRPV1 通道與細(xì)胞膜的交換作用。TRPV1 N 端與囊泡蛋白以及突觸結(jié)合蛋白IX 的相互作用,可以抑制由PKC 介導(dǎo)的TRPV1 功能敏化[27]。CaM 能與TRPV1 羧基端結(jié)合,Ca2+/CaM 復(fù)合物依賴(lài)性的激酶II(CaMKII)可以通過(guò)磷酸化Ser502 和Thr704 位點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)TRPV1 功能。突變這兩個(gè)位點(diǎn)后就不能引發(fā)辣椒素敏感性電流,伴隨TRPV1 磷酸化程度降低[28]。綜上所述,在諸多的TRPV1 功能敏化途徑中,由PKA、PKC 以及CaMKII 介導(dǎo)的TRPV1 磷酸化信號(hào)通路對(duì)脊髓背角TRPV1 功能起著重要作用。
TRPV1 通道的下游神經(jīng)激肽產(chǎn)物,如脊髓背角無(wú)髓鞘的C 纖維中的P 物質(zhì)(SP)、降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)、谷氨酸(Glu)對(duì)疼痛的維持起著重要作用,并且這三大神經(jīng)遞質(zhì)與TRPV1 在痛覺(jué)敏化的發(fā)生過(guò)程中基本呈協(xié)同作用,其相互作用與PKC 或PKA 介導(dǎo)的磷酸化信號(hào)通路密切相關(guān)[29-31]。脊髓背角TRPV1 功能上調(diào)能促進(jìn)SP、CGRP 以及Glu 的釋放,使背角神經(jīng)元超興奮性,進(jìn)而引起中樞敏化[32]。其中SP 又能通過(guò)PKC 及PKA 等第二信使途徑使TRPV1 通道敏化,兩者形成反復(fù)激活的正反饋連鎖反應(yīng),從而降低疼痛閾值,提高痛覺(jué)敏感性,使TRPV1 通道變得更易激活[29]。CGRP 可以通過(guò)由PKC介導(dǎo)的磷酸化信號(hào)通路參與調(diào)控脊髓背角水平的痛覺(jué)敏化過(guò)程。當(dāng)鞘內(nèi)注射PKC 抑制劑時(shí),可以顯著抑制脊髓背角CGRP 的表達(dá)[30]。TRPV1 的表達(dá)與CGRP 呈明顯正相關(guān),不能排除CGRP 可以通過(guò)由PKC 介導(dǎo)的磷酸化信號(hào)通路與TRPV1 發(fā)生相互作用。Glu 與TRPV1 也存在著協(xié)同作用,在谷氨酸能神經(jīng)末端和某些γ-氨基丁酸能神經(jīng)元末端突觸前均有TRPV1 通道的存在,對(duì)突觸傳遞效能具有增強(qiáng)作用[31]。研究還發(fā)現(xiàn)TRPV1 誘發(fā)的脊髓背根神經(jīng)節(jié)谷氨酸突觸傳遞效能的增強(qiáng)依賴(lài)于由PKC 介導(dǎo)的磷酸化信號(hào)通路[33]。
針刺鎮(zhèn)痛療效已得到國(guó)內(nèi)外研究者的肯定,在臨床治療中也取得了顯著療效,并廣泛應(yīng)用于治療慢性疼痛。電針的鎮(zhèn)痛效應(yīng)可通過(guò)抑制人體的短暫或持續(xù)的痛覺(jué)過(guò)敏,以及在中樞神經(jīng)系統(tǒng)水平上調(diào)節(jié)痛覺(jué)敏感性來(lái)實(shí)現(xiàn)[34]。有研究發(fā)現(xiàn)[35],電針可以通過(guò)抑制脊髓中TRPV1 mRNA 及蛋白的表達(dá)發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應(yīng)。脊髓中的TRPV1 還有可能作為JNK1/2 通路的下游效應(yīng)器來(lái)介導(dǎo)電針的抗痛覺(jué)過(guò)敏效應(yīng)。有研究觀察到1.0mA 和3.0mA 電針對(duì)正常小鼠具有全身性鎮(zhèn)痛效應(yīng),敲除小鼠TRPV1 基因后,1.0mA和3.0mA 電針對(duì)異位肢體的鎮(zhèn)痛效應(yīng)減弱,以上證實(shí)了TRPV1 參與較高強(qiáng)度電針產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛效應(yīng),并且此鎮(zhèn)痛效應(yīng)是通過(guò)激活機(jī)體脊髓上水平的抗痛系統(tǒng)產(chǎn)生[36]。另有研究表明[37],2Hz 電針可通過(guò)干預(yù)脊髓中TRPV1 的表達(dá)來(lái)治療NP。Wu CH 等[38]發(fā)現(xiàn)2Hz 和15Hz 電針可以增加RTX 治療后大鼠的熱敏性,并恢復(fù)RTX 治療后脊髓背角淺層傳入纖維中樞終端減少的TRPV1 陽(yáng)性細(xì)胞。因此,低頻電針可能通過(guò)促進(jìn)脊髓背角中樞終端TRPV1 陽(yáng)性細(xì)胞的再生和恢復(fù)提高大鼠的熱敏性。另有報(bào)道顯示[7],TRPV1 在皮下神經(jīng)纖維的高表達(dá)性和其在電針刺激后的表達(dá)上調(diào)對(duì)介導(dǎo)電針信號(hào)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)導(dǎo)起著重要作用。在電針治療慢性炎性痛的MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn),電針能更有效得抑制脊髓背角p38MAPK 活化,并能下調(diào)其下游TRPV1 水平[39]。由此推測(cè)電針能通過(guò)調(diào)制TRPV1 的表達(dá)發(fā)揮其抗神經(jīng)病理痛中樞敏化的作用,但對(duì)于TRPV1 的功能敏化途徑以及電針治療NP 具體是通過(guò)干預(yù)上游蛋白激酶還是下游神經(jīng)肽產(chǎn)物,亦或是均有影響有待進(jìn)一步研究。
綜上所述,TRPV1 作為疼痛信號(hào)產(chǎn)生、傳遞的分子整合器,其在神經(jīng)病理痛中樞敏化中起著重要作用。電針可以通過(guò)改變TRPV1 的表達(dá)發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應(yīng)。目前對(duì)TRPV1 與神經(jīng)病理痛中樞敏化關(guān)系的研究已取得了很大進(jìn)展,但在神經(jīng)病理痛發(fā)生、維持的不同階段,TRPV1 主要通過(guò)何種途徑參與中樞敏化尚未清楚,以及電針對(duì)TRPV1 功能敏化的調(diào)控機(jī)制也有待進(jìn)一步探討。明確TRPV1 參與神經(jīng)病理痛的中樞敏化機(jī)制,從多角度和多層次說(shuō)明電針對(duì)TRPV1 通路的干預(yù)作用,將為電針治療神經(jīng)病理痛提供更多有力的證據(jù),從而能更大范圍地推動(dòng)電針療法在臨床的應(yīng)用。
[1] Colleoni M,P Sacerdote. Murine models of human neuropathic pain [J]. Biochim Biophys Acta,2010,1802(10):924-933.
[2] Jaggi AS,Singh N. Role of different brain areas in peripheral nerve injury-induced neuropathic pain [J]. Brain Res,2011,1381:187-201.
[3] Treede RD,Jensen TS,Campbell JN,et al. Neuropathic pain:redefinition and agrading system for clinical and research purposes[J]. Neurology,2008,70(18):1630-1635.
[4] Wang W,Gu J,Li YQ,et al. Are voltage-gated sodium channels on the dorsal root ganglion involved in the development of neuropathic pain?[J]. Mol Pain,2011,7:16-25.
[5] Austin PJ,Moalem-Taylor G. The neuro-immune balance in neuropathic pain:involvement of inflammatory immune cells,immune-like glial cells and cytokines [J]. Neuroimmunol,2010,229(1-2):26-50.
[6] Palazzo E,Luongo L,de Novellis V,et al. Moving towards supraspinal TRPV1 receptors for chronic pain relief [J]. Mol Pain,2010,6:66-77.
[7] Abraham TS,Chen M,Ma S. TRPV1 expression in acupuncture points:Response to electroacupuncture stimulation[J]. Chemical Neuroanatomy,2011,41(3):129-136.
[8] Costigan M,Scholz J,Woolf C J. Neuropathic Pain:A Maladaptive Response of the Nervous System to Damage[J].Annual Review of Neuroscience,2009,32(1):1-32.
[9] Latremoliere A,Woolf CJ. Central Sensitization:A Generator of Pain Hypersensitivity by Central Neural Plasticity [J].Pain,2009,10(9):895-926.
[10] Woolf CJ,King AE. Subthreshold components of the cutaneous mechanoreceptive fields of dorsal horn neurons in the rat lumbar spinal cord[J]. Neurophysiol,1989,62:907-916.
[11] Woolf CJ,King AE. Dynamic alterations in the cutaneous mechanoreceptide fields of dorsal horn neurons in the rat spinal cord[J]. Neurosci,1990,10:2717-2726.
[12] LaMotte RH,Shain CN,Simone DA,et al. Neurogenic hyperalgesia:psychophysical studies of underlying mechanisms[J]. Neurophysiol,1991,66:190-211.
[13] Campbell JN,Raja SN,Meyer RA,et al. Myelinated afferents signal the hyperalgesia associated with nerve injury[J].Pain,1988,32:89-94.
[14] Di Marzo,V,Bisogno T,De Petrocellis L. Anandamide:some like it hot [J]. Trends Pharmacol Sci,2001,22:346-349.
[15] Robert JC,Davis JB,Benham CD. 3H resiniferatoxin autoradiography in the CNS of wild-type and TRPV1 null mice defines TRPV1(VR-1)protein distribution[J]. Brain Res,2004,995:176-183.
[16] Lishko PV,Procko E,Jin X,et al. The ankyrin repeats of TRPV1 bind multiple ligands and modulate channel sensitivity[J]. Neuron,2007,54:905-918.
[17] Garcia-Sanz N,F(xiàn)ernandez-Carvajal A,Morenilla-Palao C,et al. Identification of a tetramerization domain in the C terminus of the vanilloid receptor [J]. Neuroscience,2004,24(23):5307-5314.
[18] Tominaga M,Tominaga T. Structure and function of TRPV1[J]. Pflugers Arch,2005,451:143-150.
[19] Sanchez JF,Krause JE,Cortright DN. The distribution and regulation of vanilloid receptor VR1 and VR1 5' splice variant RNA expression in rat [J]. Neuroscience,2001,107:373-381.
[20] Doly S,F(xiàn)ischer J,Salio C,et al. The vanilloid receptor-1 is expressed in rat spinal dorsal horn astrocytes [J]. Neurosci Lett,2004,357:123-126.
[21] Toth A,Boczan J,Kedei N,et al. Expression and distribution of vanilloid receptor 1(TRPV1)in the adult rat brain[J]. Brain Res Mol Brain Res,2005,135:162-168.
[22] Zhang X,Li L,McNaughton PA. Proinflammatory mediators modulate the heat-activated ion channel TRPV1 via the scaffolding protein AKAP79/150 [J]. Neuron,2008,59:450-461.
[23] Gregus AM,Doolen S,Dumlao DS,et al. Spinal 12-lipoxygenase-derived hepoxilin A3 contributes to inflammatory hyperalgesia via activation of TRPV1 and TRPA1 receptors[J]. Proc Natl Acad Sci,2012,109:6721-6726.
[24] Zhang XF,Han P,Neelands TR,et al. Coexpression and activation of TRPV1 suppress the activity of the KCNQ2/3 channel[J]. Gen Physiol,2011,138:341-352.
[25] Rathee PK,Distler C,Obreja O,et al. PKA/AKAP/VR-1 module:A common link of Gs-mediated signaling to thermal hyperalgesia[J]. Neuroscience,2002,22:4740-4745.
[26] Bhave G,Hu HJ,Glauner KS,et al. Protein kinase C phosphorylation sensitizes but does not activate the capsaicin receptor transient receptor potential vanilloid 1TRPV1)[J].Proc Natl Acad Sci USA,2003,100:12480-12485.
[27] Morenilla-Palao C,Planells-Cases R,Garcia-Sanz N,et al.Regulated exocytosis contributes to protein kinase C potentiation of vanilloid receptor activity [J]. Biol Chem,2004,279:25665-25672.
[28] Jung J,Shin JS,Lee SY,et al. Phosphorylation of vanilloid receptor 1 by Ca2+/calmodulin-dependent kinase II regulates its vanilloid binding[J]. Biol Chem,2004,279:7048-7054.
[29] 劉欣,劉沙,燕蘭云,等. 偏頭痛大鼠硬腦膜及三叉神經(jīng)節(jié)上TRPV1 的表達(dá)變化 [J]. 中國(guó)疼痛醫(yī)學(xué)雜志,2012,18(7):422-424.
[30] 王懿春,郭曲練,王明德,等. 鞘內(nèi)注射舒芬太尼和PKC抑制劑對(duì)神經(jīng)病理痛大鼠痛閾及脊髓背角N-甲基-D-天冬氨受體和降鈣素基因相關(guān)肽表達(dá)的影響[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),2012,37(8):383-389.
[31] 余紅妹,何曉華,楊國(guó)華,等. TRPV1 通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的功能[J]. 醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)雜志,2010,7(3):275-278.
[32] Bolay H,MA Moskowitz. Mechanisms of pain modulation in chronic syndromes[J]. Neurology,2002,59(5 Suppl 2):2-7.
[33] 馬騁,李翠賢,余黎. 電針對(duì)大鼠神經(jīng)病理痛SNI 模型脊髓背角傳入神經(jīng)末梢Glu 的影響[J]. 南京中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2010,26(5):379-382.
[34] Aloe L,Manni L. Low-frequency electro-acupuncture reduces the nociceptive response and the pain mediator enhancement induced by nerve growth factor [J]. Neurosci Lett,2009,449(3):173-177.
[35] Du JY,F(xiàn)ang JQ,Liang Y,et al. Electroacupuncture attenuates mechanical allodynia by suppressing the spinal JNK1/2 pathway in a rat model of inflammatory pain[J].Brain Research Bulletin,2014,108:27-36.
[36] 辛娟娟,宿楊帥,楊兆坤,等. 不同強(qiáng)度電針、熱灸樣刺激對(duì)香草酸瞬時(shí)受體亞型1 基因敲除小鼠痛閾的影響[J].針刺研究,2012(6):431-439.
[37] Manni L,F(xiàn) Florenzano,L Aloe. Electroacupuncture counteracts the development of thermal hyperalgesia and the alteration of nerve growth factor and sensory neuromodulators induced by streptozotocin in adult rats [J]. Diabetologia,2011,54(7):1900-1908.
[38] Wu CH,Lv ZT,Zhao Y,et al. Electroacupuncture improves thermal and mechanical sensitivities in a rat model of postherpetic neuralgia[J]. Mol Pain,2013,9:18-27.
[39] Fang JQ,Du JY,Liang Y,et al. Intervention of electroacupuncture on spinal p38 MAPK/ATF-2/VR-1 pathway in treating inflammatory pain induced by CFA in rats[J]. Mol Pain,2013,9:13-27.