A型肉毒素治療慢性偏頭痛機制的研究進展

趙士杰 任占秀 何 秋△

1)大連醫(yī)科大學研究生院，遼寧 大連 116044 2)遼寧省人民醫(yī)院神經(jīng)內科，遼寧 沈陽 110016

2010年世界衛(wèi)生組織全球疾病負擔研究顯示偏頭痛發(fā)病率約為12%，最近研究表明每年2%～3%的偶發(fā)性偏頭痛患者出現(xiàn)新發(fā)慢性偏頭痛[1]。慢性偏頭痛最常見的共病和危險要素是情感障礙和藥物濫用[2-4]。慢性偏頭痛的治療主要包含以下三方面：(1)共病及危險因素的辨別與處理；(2)慢性偏頭痛急性發(fā)作期的對癥藥物干預；(3)預防性治療。迄今為止，多項循證醫(yī)學證據(jù)表明A型肉毒素可以作為緩解慢性偏頭痛的干預性藥物[5-8]。

1998年BINDER等初次報道BoNT-A可以緩解慢性偏頭痛癥狀，隨后ELKIND及HAMDY等通過隨機對照實驗，采取固定位點的標準化注射BoNT-A，結果顯示，注射BoNT-A與安慰劑相比顯著減少了發(fā)作性偏頭痛的發(fā)生率。2010年，美國食品和藥物管理局(FDA)批準用A型肉毒桿菌毒素注射液治療偏頭痛。臨床研究表明，與其他預防策略相比，BoNT-A在長期療效和對偏頭痛的耐受性方面可有效減少不良反應[9-12]。BoNT-A已被臨床批準用于治療慢性偏頭痛，其發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的機制有如下幾方面。

1 抑制突觸前膜神經(jīng)遞質的釋放

1．1抑制乙酰膽堿釋放目前，已有實驗顯示，BoNT-A選擇性的作用于神經(jīng)肌接頭突觸前膜，在不影響神經(jīng)電興奮性及傳導的條件下，抑制與疼痛及炎癥有關的神經(jīng)遞質釋放，進一步松弛肌肉[13-16]，起到緩解疼痛的目的。最著名的作用機制是BoNT-A可阻斷乙酰膽堿(acetylcholine，Ach)與突觸囊泡的融合及釋放。正常情況下，神經(jīng)遞質的釋放首先需要從囊泡膜融合到突觸前神經(jīng)末梢的細胞膜上，此過程必須由可溶性N-乙基順丁烯二酰亞胺敏感性因子附著蛋白受體(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor，SNARE)復合物所介導，當囊泡釋放ACh擴散并穿過突觸間隙，達到突觸后膜并與后膜上相應受體結合，導致肌肉的持續(xù)收縮。KIM等[17]通過對大鼠疼痛實驗模型局部注射BoNT-A發(fā)現(xiàn)，在注射BoNT-A后，可阻止遞質與突觸小泡融合，抑制SNARE復合物的形成，抑制疼痛相關的神經(jīng)遞質、神經(jīng)肽類、疼痛感應跨膜受體等，最終減少炎性痛覺過敏和水腫而緩解疼痛。

1．2降低降鈣素基因相關肽含量到傷害性刺激的背根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元細胞可產(chǎn)生降鈣素基因相關肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)，CGRP作為一種具有擴張血管作用的神經(jīng)遞質，可廣泛表達于中樞及外周。主要參與二級和三級神經(jīng)元疼痛信號的傳遞，并參與腦干的疼痛調節(jié)[8]。研究表明偏頭痛發(fā)病期間CGRP濃度顯著升高[18-19]，CERNUDA等[20]通過檢測注射BoNT-A前后慢性偏頭痛患者的血清發(fā)現(xiàn)，注射BoNT-A后血清中CGRP的含量顯著下降。BoNT-A之所以能降低CGRP的含量，主要原因是其可以夠減少瞬時受體電位香草素1(transient receptor potential vanilloid receptor type-1，TRPV1)與神經(jīng)末梢細胞膜的融合[21]。在三叉神經(jīng)系統(tǒng)的中樞和外周均可表達的TRPV1在組織損傷、炎癥和神經(jīng)損傷相關的疼痛中起著關鍵作用。

BoNT-A可調控SNARE復合物介導的TRPV1向質膜轉運，下調TRPV1的表達和通道活性[22]，抑制神經(jīng)遞質的釋放，降低外周炎癥反應，減緩疼痛[23]。目前為止，WHITCUP等[24]的動物實驗及ROSHNI等[25]的臨床對照研究證實，SNARE復合物由囊泡相關膜蛋白(vesicle-associated membrane protein，VAMP)、膜結合突觸融合蛋白和突觸相關蛋白-25(aptosomal-associated protein-25，SNAP-25)這三種蛋白質組成。SNARE復合物的作用在于協(xié)助囊泡運輸和囊泡與膜融合。由于SNARE復合物存在于含有乙酰膽堿，P物質(substance-P，SP)和CGRP的囊泡上，顱外注射BoNT-A時通過裂解局部SNAP-25蛋白的C-末端[11-12]，破壞突觸囊泡的融合、阻止與疼痛敏感性相關的神經(jīng)遞質釋放，阻止血管舒張、血漿滲出和局部炎性細胞的激活，起到止痛作用[26-27]。

1．3抑制興奮性神經(jīng)遞質BoNT-A也有效抑制興奮性神經(jīng)遞質的釋放[28-29]。在一項利用TRPV1激動劑誘導的人體疼痛模型研究中[28]，與注射生理鹽水對照組相比，注射BoNT-A后人體間質液中的谷氨酸分泌受到抑制，肌肉傷害性感受器的機械敏感性降低，疼痛發(fā)作得到改善。

2 減弱外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)敏化

2．1外周敏感化外周敏感化主要體現(xiàn)為疼痛過敏和反常性疼痛兩種臨床類型。外周神經(jīng)的C纖維對局部組織損傷或炎癥過程的反應增加導致其末梢神經(jīng)痛覺敏感。受傷的局部組織通過釋放促炎物質，降低外周傷害感受器的觸發(fā)閾值以及激活受損神經(jīng)元的痛覺信號。因此，由于越來越來的受損神經(jīng)元致敏，使外周傳入神經(jīng)元對痛覺的下一步輸入變得異常敏感，從而放大疼痛感應[30-31]。隨著時間的推移，外周神經(jīng)末梢釋放促炎物質和離子通道受體的增加，加劇了軀體痛覺感應。BoNT-A可阻斷囊泡運輸，抑制蛋白激酶C的活化，減少感覺神經(jīng)元中炎癥介質的釋放，控制外周致敏，減輕疼痛信號，從而緩解疼痛。

PATERSON等[32]發(fā)現(xiàn)，顱外注射BoNT-A可有效的降低局部組織的疼痛敏感性，而對低閾值機械和熱刺激的敏感性未發(fā)生變化。認為背根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元細胞中緩慢適應的機械門控電流與有害機械感應有關；BoNT-A可通過刺激機械感受器-1選擇性地抑制慢適應性的機械門控電流，這種作用提高了機械痛閾值，而不改變光觸覺和熱敏。目前還不知道電流的主要渠道，更可能的解釋是BoNT-A對機械敏感通道轉運的影響，降低了外周及中樞敏感化，削減了痛覺的敏感性，起到鎮(zhèn)痛作用。

2．2中樞敏感化中樞敏感化是指在長期慢性炎癥和重復性疼痛下外周神經(jīng)元的損傷或炎癥變化。間接引起與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關聯(lián)的痛覺傳導通路如脊髓背角感覺神經(jīng)元、三叉神經(jīng)尾核等發(fā)生一種可逆的長期的興奮性增高，興奮閾降低，突觸效能增多的征象。中樞敏感化的過程涉及到包括谷氨酸等在內的多種神經(jīng)興奮性遞質快速運輸至神經(jīng)元細胞膜上，在重復性傳入刺激階段，由SNAREs介導的鈣通透性α-氨基羥甲基惡唑丙酸(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate，AMPA)受體及N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid，NMDA)受體亞基的囊泡運載增多，導致觸后膜興奮性很快增加，進一步達到一種維持中樞敏感化的狀態(tài)。

ATTAl等[33]發(fā)現(xiàn)，BoNT-A可以改變上述轉運過程，減弱細胞去極化能力，降低細胞內痛覺信號傳輸，影響三叉神經(jīng)突觸效能來下調神經(jīng)元興奮性，減少局部釋放促炎性物質，抑制中樞敏感化。BoNT-A對神經(jīng)興奮性遞質運輸?shù)母深A毫無疑問會影響其在中樞敏感化中的作用，從而對減輕慢性偏頭痛產(chǎn)生深遠的影響。

另有學說[34]表明，當偏頭痛發(fā)生時，敏感化的三叉神經(jīng)血管體系進一步誘導神經(jīng)節(jié)、脊束核尾側亞核和上泌涎核的傳入沖動和副交感神經(jīng)傳出沖動加強，并促使下游硬腦膜血管的連續(xù)擴張，頻繁刺激各層神經(jīng)系統(tǒng)和三叉神經(jīng)核，甚至通過釋放炎性因子引起炎癥反應，使頭痛程度加劇。BoNT-A可減弱由上游和下行途徑的激活引起的腦膜周圍血管舒張及神經(jīng)源性炎癥，并減少與偏頭痛相關的中樞敏感化。

3 跨突觸轉運機制

雖有人認為BoNT-A不會發(fā)生跨突觸運動，然而近年來的數(shù)據(jù)對該觀點產(chǎn)生質疑。AURORA等[31]證實，顱外注射BoNT-A后，通過軸突運輸?shù)竭_中樞神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域可以實現(xiàn)痛覺回路的跨突觸傳遞。但這種跨軸突運輸?shù)臋C制尚不明確。目前已經(jīng)確定了兩種攝取途徑[35]，包括由局部囊泡循環(huán)介導的BoNT-A攝取途徑和以遠端逆行性內小體為基礎的轉運途徑，不同部位注射BoNT-A后可通過其中任何一條路徑轉運達到中樞。盡管沒有直接的數(shù)據(jù)支持這種跨突觸運動在介導顱外注射BoNT-A對偏頭痛癥狀改善方面的作用，但是BoNT-A沿著初級神經(jīng)元傳入途徑最終到達中樞神經(jīng)系統(tǒng)并且能夠向二級神經(jīng)元細胞膜移動以減少SNARE復合物介導的功能已經(jīng)被證實[36]。

MATAK等[37]和JACOB等[38]利用大鼠三叉神經(jīng)系統(tǒng)模型發(fā)現(xiàn)，BoNT-A可以在三叉神經(jīng)節(jié)(trigeminalganglia，TG)中的相鄰細胞體之間傳遞，并在相應的靶區(qū)域中切割SNAP-25蛋白，證實了三叉神經(jīng)系統(tǒng)參與BoNT-A的軸突運輸。當痛覺通路的二級神經(jīng)元興奮時，被的SNAP-25蛋白靶區(qū)會受到突觸前效應的改變，阻止了神經(jīng)遞質釋放及痛覺信號傳導[39-40]，減緩慢性偏頭痛。

4 減少神經(jīng)源性炎癥

近年來神經(jīng)源性炎癥在外周敏感化中的作用被人們所了解。前文提到的SP和CGRP作為一種神經(jīng)遞質，在炎癥形成過程中亦起到重要作用。GUPTA等[41]發(fā)現(xiàn)在局部刺激組織后，無髓鞘的感覺傳入末梢可釋放鈣依賴性囊泡介導的神經(jīng)遞質如SP和CGRP等。在腦血管和神經(jīng)組織中可見到含有CGRP感覺神經(jīng)纖維的廣泛分布，CGRP發(fā)揮作用的途徑往往是通過結合三種跨膜G蛋白偶聯(lián)受體亞型，即CGRP-1、CGRP-2、CGRP-3。該受體效應物偶聯(lián)導致腺苷酸環(huán)化酶的刺激和環(huán)磷酸腺苷的增加，通過血管平滑肌的內皮非依賴性舒張產(chǎn)生有效的血管擴張。

SP在背根神經(jīng)節(jié)的細胞體中產(chǎn)生，可轉運到脊髓的背角和感覺神經(jīng)元的神經(jīng)末梢。已有研究[42]顯示，CGRP通過其血管擴張作用間接的增強SP誘導的血漿蛋白外滲，促進SP在背角神經(jīng)元誘導的興奮性，證實了兩種肽之間的協(xié)同作用。

以上神經(jīng)遞質的釋放和釋放的結果通常是由TRPV1通道的激活介導，周圍神經(jīng)纖維細胞膜上TRPV1表達的增加對炎性痛覺敏化發(fā)生十分重要。BURSTEIN等[21]研究證明胞漿中攜帶TRPV1的囊泡通過胞吐的形式快速轉移到細胞膜，這一過程被稱為轉位。在細胞致炎的過程當中，TRPV1通道的大量活化，促使鈣離子向細胞內轉運持續(xù)增加，誘導鈣依賴性核心囊泡(large dense core vesicles，LDCVs)的胞吐作用，促進神經(jīng)遞質如CGRP的釋放，此時神經(jīng)遞質釋放的增加正反饋的促進LDCVs胞吐，此過程導致細胞炎癥的持續(xù)發(fā)生[43]。

在偏頭痛發(fā)作期間，三叉神經(jīng)血管系統(tǒng)中被激活的初級感覺神經(jīng)元(腦膜傷害感受器)神經(jīng)節(jié)釋放與炎癥有關的活性產(chǎn)物釋放可導致包括血漿外滲，肥大細胞脫粒和炎性細胞趨化性在內的一系列局部事件，共同改變局部的化學環(huán)境，激活周圍神經(jīng)末梢炎癥反應發(fā)生，促使血管舒張和毛細血管通透性增加，導致易敏性感覺神經(jīng)元的形成，參與頭痛的發(fā)生[21，44-47]。

毫無疑問，偏頭痛預防制劑BoNT-A可抑制由TRPV1通道的激活引起的神經(jīng)遞質的釋放，抑制神經(jīng)源性炎癥，減緩疼痛[21，48-49]。這些效應與BoNT-A阻止與疼痛相關神經(jīng)遞質的釋放能力是一致的，如BoNT-A可減少背根神經(jīng)節(jié)細胞受刺激引發(fā)的炎性神經(jīng)遞質釋放。盡管目前研究顯示局部注射BoNT-A可以減少外周神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)遞質和炎癥介質來改善疼痛，但在皮膚和表面肌肉組織中這種局部效應對偏頭痛活動變化的作用尚不清楚[50]。BoNT-A的抗炎和鎮(zhèn)痛作用之間的關系仍然存在爭議。

現(xiàn)有研究表明，BoNT-A對預防慢性偏頭痛發(fā)作有一定作用[51，52]，但其鎮(zhèn)痛的確切機制尚不明確，各實驗研究之間尚存在分歧。目前臨床上應用BoNT-A對慢性偏頭痛發(fā)作的預防及維持時間相對局限，長時間重復注射會帶來不良影響。通過對其鎮(zhèn)痛機制的深入研究來采取有效干預措施延長慢性偏頭痛發(fā)作及規(guī)避不良事件仍是一個值得醫(yī)學研究人員關注的領域。同時，通過探討偏頭痛發(fā)病機制，研究出更有效的緩解頭痛的藥物也是備受矚目的話題。