從趨化因子調(diào)節(jié)疼痛視角探討針刺鎮(zhèn)痛新機(jī)制*

劉興星，尚秀葵，苑功名，楊 藍(lán)，李 威，李艷偉，郭永明,，徐 媛,△

(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)針灸研究中心，天津 301617；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301617)

疼痛，是一種以損害健康為主伴隨一系列經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問題的疾病或者疾病的伴隨癥狀，已成為患者就醫(yī)的主要原因之一，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[1]，且目前對(duì)于疼痛的發(fā)病機(jī)制仍不十分清楚，給臨床治療帶來極大挑戰(zhàn)。普遍認(rèn)為，疼痛與神經(jīng)系統(tǒng)關(guān)系密切：有害刺激作用于疼痛受體后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這種沖動(dòng)信號(hào)由神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至脊髓，然后傳導(dǎo)至大腦產(chǎn)生疼痛感覺[2]，因此外周神經(jīng)、脊髓和腦各環(huán)節(jié)都可對(duì)疼痛信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)；隨著對(duì)神經(jīng)-免疫認(rèn)識(shí)的不斷深入，研究發(fā)現(xiàn)免疫細(xì)胞與神經(jīng)元存在交互作用，其可增強(qiáng)神經(jīng)元的興奮性或激活的膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致疼痛[3-4]。尤其是近年來發(fā)現(xiàn)的趨化因子，其與神經(jīng)、免疫系統(tǒng)均密切相關(guān)，在疼痛調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，成為疼痛的研究熱點(diǎn)[5]。針刺鎮(zhèn)痛療效確切，對(duì)多種疼痛性疾病具有治療作用，如神經(jīng)痛、炎性痛和癌痛等[6-9]。隨著研究不斷深入，針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制也在不斷更新完善中；如經(jīng)典阿片肽機(jī)制、腺苷機(jī)制和香草酸瞬時(shí)受體1(Transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)機(jī)制[10-12]。近年來，不斷有研究發(fā)現(xiàn)趨化因子參與針刺鎮(zhèn)痛作用，本研究通過對(duì)趨化因子參與疼痛調(diào)節(jié)及趨化因子介導(dǎo)針刺鎮(zhèn)痛的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，提出趨化因子介導(dǎo)針刺鎮(zhèn)痛的作用機(jī)制，為針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制提供最新的科學(xué)依據(jù)。

1 趨化因子及受體

趨化因子是由小分子蛋白組成的一個(gè)家族，其相對(duì)分子質(zhì)量約為 8～14 kDa，因最初發(fā)現(xiàn)其具有刺激細(xì)胞遷移的能力，命名為趨化因子。從20世紀(jì)80年代開始趨化因子陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，1988年Valente AJ等發(fā)現(xiàn)第一個(gè)趨化因子CC配體2[The chemokine (CC motif) ligand 2，CCL2]以來[13]，趨化因子及其受體的結(jié)構(gòu)、功能及在體內(nèi)的作用已經(jīng)成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的趨化因子約有50余種，根據(jù)參與其分子構(gòu)成的半胱氨酸數(shù)目及結(jié)構(gòu)，可分為CC、CXC、CCL和CX3C共4種類型。趨化因子通過配體與受體結(jié)合的方式發(fā)揮其功能，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的趨化因子受體有近20種，分為CR、CCR、CXCR和CX3CR共4種類型[14]。最初人們對(duì)趨化因子的認(rèn)識(shí)，僅僅停留在白細(xì)胞趨化性這一方面，隨著研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)趨化因子的作用并不單一，趨化因子對(duì)細(xì)胞增殖、分化、細(xì)胞因子分泌以及脫顆粒等多種功能都具有調(diào)控作用；同時(shí)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞表面均可表達(dá)趨化因子受體[15]。

2 趨化因子及受體與疼痛

2.1 趨化因子及受體導(dǎo)致疼痛

2.1.1 趨化因子及受體與神經(jīng)元的作用 趨化因子及受體通過增加感覺神經(jīng)元興奮性，導(dǎo)致疼痛發(fā)生和發(fā)展。如Zhao等[16]研究發(fā)現(xiàn)趨化因子CCL2，促進(jìn)背根神經(jīng)節(jié)中神經(jīng)元電壓門控通道Nav1.8的磷酸化及其表達(dá)，誘導(dǎo)Nav1.8電流密度的升高，從而增加神經(jīng)元興奮性促進(jìn)疼痛產(chǎn)生。Wu等[17]發(fā)現(xiàn)，由外周炎癥上調(diào)的趨化因子CXC配體13[The chemokine (CXC motif) ligand 13，CXCL13]作用于背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元上的趨化因子受體CXC受體5[The chemokine (CXC motif) receptor 5， CXCR5]并激活p38，從而增加與感覺神經(jīng)元興奮性密切相關(guān)的電壓門控鈉通道Nav1.8電流密度，維持炎性疼痛。Luo等[18]發(fā)現(xiàn)趨化因子CCL2通過增強(qiáng)細(xì)胞鈉通道活性，從而增加初級(jí)感覺神經(jīng)元的興奮性，促進(jìn)疼痛產(chǎn)生。

2.1.2 趨化因子及受體與神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用 研究表明，疼痛狀態(tài)下，神經(jīng)元或膠質(zhì)細(xì)胞釋放趨化因子，趨化因子促使膠質(zhì)細(xì)胞或神經(jīng)元活化，從而產(chǎn)生致痛因子，這些致痛因子作用于感覺神經(jīng)元，導(dǎo)致疼痛。具體表現(xiàn)為以下兩方面：①神經(jīng)元-星形膠質(zhì)細(xì)胞交互作用,如Souza等[19]研究發(fā)現(xiàn)在炎癥性疼痛中趨化因子CX3C配體1[The chemokine (CX3C motif) ligand 1，CX3CL1]激活背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元周圍的衛(wèi)星神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，從而促進(jìn)其釋放腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factorα,TNF-α)、白介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)和前列腺素并作用于神經(jīng)元，產(chǎn)生炎性疼痛。Wu等[20]研究發(fā)現(xiàn)在脊神經(jīng)結(jié)扎模型中，脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中趨化因子CXC配體10[The chemokine (CXC motif) ligand 13，CXCL10]表達(dá)增加，通過受體CXC受體3[The chemokine (CXC motif) receptor 3， CXCR3]誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signal-regulated kinase，ERK)活化，并導(dǎo)致疼痛產(chǎn)生。Cao 等[21]研究發(fā)現(xiàn)在佐劑性關(guān)節(jié)炎小鼠中脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞上調(diào)并釋放趨化因子CXC配體1[The chemokine (CXC motif) ligand 1，CXCL1]作用于脊髓神經(jīng)元CXC受體2[The chemokine (CXC motif) receptor 2， CXCR2]，以增加脊髓背角神經(jīng)元中的ERK激活、突觸傳遞和COX-2表達(dá)，導(dǎo)致疼痛。Jiang等[22]研究顯示脊髓神經(jīng)結(jié)扎模型中脊髓神經(jīng)元中CXCL13表達(dá)增加，并作用于CXCR5從而激活星形膠質(zhì)細(xì)胞,促進(jìn)神經(jīng)病理性疼痛；單純鞘內(nèi)注射CXCL13也可引起星形膠質(zhì)細(xì)胞活化并產(chǎn)生疼痛反應(yīng)；給小鼠鞘內(nèi)注射活化星形膠質(zhì)細(xì)胞(由CXCL13體外激活)同樣引起機(jī)械性異常性疼痛，說明神經(jīng)元產(chǎn)生CXCL13激活星形膠質(zhì)細(xì)胞是產(chǎn)生神經(jīng)性疼痛的關(guān)鍵。②神經(jīng)元-小膠質(zhì)細(xì)胞交互作用,如Gu等[23]在周圍神經(jīng)損傷引起神經(jīng)性疼痛的研究中發(fā)現(xiàn)趨化因子CX3CL1的受體CX3C受體1[The chemokine (CX3C motif) receptor 1， CX3CR1]與脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞增殖導(dǎo)致疼痛作用相關(guān)，在CX3CR1基因敲除的小鼠中小膠質(zhì)細(xì)胞增殖減少，疼痛減弱。Pevida等[24]研究顯示紫杉醇誘發(fā)的神經(jīng)痛中，脊髓中CCL2蛋白水平和小膠質(zhì)細(xì)胞水平都升高，給予CCL2或者小膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑均能抑制神經(jīng)痛作用，說明紫杉醇誘發(fā)的神經(jīng)痛與CCL2激活小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)。同樣，Jin等[25]研究骨癌痛發(fā)現(xiàn)，脊髓CCL2與疼痛相關(guān)，通過抑制CCL2可減弱骨癌導(dǎo)致的疼痛，其機(jī)制可能為CCL2通過磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide‐3‐kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)途徑激活脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)骨癌痛。Yan等[26]研究也得到相同的結(jié)論，在癌癥誘導(dǎo)的骨痛模型中,CCL2上調(diào)脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞嘌呤受體P2X4(P2X4 receptor，P2X4R)的表達(dá)，通過PI3K / Akt途徑介導(dǎo)脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞活化，誘發(fā)疼痛超敏反應(yīng)。

2.1.3 趨化因子通過趨化免疫細(xì)胞產(chǎn)生致痛作用 于疼痛狀態(tài)下，趨化因子通過募集淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞到疼痛局部，釋放炎性因子，促進(jìn)疼痛產(chǎn)生。如Ceyhan等[27]發(fā)現(xiàn)在慢性胰腺炎患者中，CD45+淋巴細(xì)胞的浸潤面積與趨化因子CX3CL1蛋白和mRNA表達(dá)均呈正相關(guān)，同時(shí)也與疼痛正相關(guān)，提示CX3CL1可能通過其受體CX3CR1作用于CD45+淋巴細(xì)胞參與內(nèi)臟痛。Manjavachi 等[28]發(fā)現(xiàn)在小鼠的坐骨神經(jīng)結(jié)扎所致的神經(jīng)性疼痛模型中，坐骨神經(jīng)中趨化因子CXCL1表達(dá)增加與疼痛相關(guān)；單獨(dú)在坐骨神經(jīng)中注射CXCL1可引起中性粒細(xì)胞向坐骨神經(jīng)遷移，同時(shí)IL-1β、白介素-6(Interleukin-6,IL-6)等炎性因子水平也升高；將中性粒細(xì)胞耗竭后，則顯著降低了CXCL1引起的機(jī)械性痛覺過敏，說明CXCL1募集中性粒細(xì)胞參與了坐骨神經(jīng)結(jié)扎引起的神經(jīng)痛。

2.2 趨化因子及受體的鎮(zhèn)痛作用

自趨化因子被發(fā)現(xiàn)以來，一直被認(rèn)為是致痛因子，然而近幾年最新文獻(xiàn)報(bào)道，某些趨化因子也具有鎮(zhèn)痛作用。較早發(fā)現(xiàn)具有鎮(zhèn)痛作用的趨化因子是CXCR2的配體CXCL2/CXCL3。Rittner 等[29]認(rèn)為CXCR2的配體誘導(dǎo)了多形核粒細(xì)胞中Ca2+調(diào)節(jié)的阿片樣物質(zhì)釋放，從而抑制了炎癥性疼痛。隨后Cao等[30]研究指出CXCL1在周圍神經(jīng)損傷引起的神經(jīng)性疼痛中具有減輕傷害感受的作用，而其作用機(jī)制可能與CXCL1募集的中性粒細(xì)胞有關(guān)。Garcia-Dominguez等[31]關(guān)于趨化因子CCL4的研究發(fā)現(xiàn)，體外給予低劑量CC配體4[The chemokine (CCmotif) ligand 4，CCL4]能產(chǎn)生抗傷害鎮(zhèn)痛作用，其作用機(jī)制可能與CCL4促進(jìn)CD4+淋巴細(xì)胞釋放腦腓肽有關(guān)。趨化因子CC配體5[The chemokine (CCL motif) ligand 5，CCL5]也具有相同的特性，Gonzalez-Rodriguez等[32]發(fā)現(xiàn)在小鼠足底內(nèi)給予低劑量(3～10 ng) CCL5產(chǎn)生痛覺過敏，但在稍高的劑量(17～100 ng)下會(huì)激活代償性抗傷害感受機(jī)制，這種機(jī)制也與阿片肽有關(guān)。從已有研究來看，趨化因子發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的關(guān)鍵在于募集含有阿片肽類物質(zhì)的免疫細(xì)胞。Guo等[33]研究發(fā)現(xiàn)，下行抑制系統(tǒng)延髓頭端腹內(nèi)側(cè)核群(RVM)中趨化因子CCL4、CXCL1及其受體CXCR2參與了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bone Marrow Stromal Cells ，BMSCs)產(chǎn)生的抗傷害鎮(zhèn)痛作用。

3 針刺通過趨化因子及其受體參與疼痛調(diào)節(jié)

針刺對(duì)體內(nèi)多種趨化因子具有調(diào)節(jié)作用，如CCL2、CXC配體12[The chemokine (CXCL motif) ligand12，CXCL12]、CXCL10、CXC配體8[The chemokine (CXCL motif) ligand 8，CXCL8]、CC配體1[The chemokine (CCL motif) ligand 1，CCL1]等[34-41],近年來針刺通過趨化因子參與疼痛調(diào)節(jié)的研究受到廣泛關(guān)注，研究表明針刺可通過調(diào)節(jié)趨化因子表達(dá)和募集免疫細(xì)胞釋放阿片肽類物質(zhì)產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用：①針刺抑制致痛趨化因子的表達(dá)產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用，如Gao等[42]在電針治療大鼠頸部切口疼痛模型中發(fā)現(xiàn)，電針能夠下調(diào)脊髓背角CX3CL1/ CX3CR1信號(hào)，減少神經(jīng)元-小膠質(zhì)細(xì)胞相互作用，達(dá)到鎮(zhèn)痛的目的，同時(shí)Li C等發(fā)現(xiàn)CX3CR1與術(shù)后疼痛相關(guān)，Li等[43]也發(fā)現(xiàn)電針能夠降低脊髓中CX3CL1從而抑制p38 MAPK激活，產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用；Lee等[44]研究顯示，坐骨神經(jīng)結(jié)扎后，趨化因子CCL2、CCL4和CC配體20[The chemokine (CC motif) ligand 20，CCL20]通過JNK途徑在脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展，而電針能抑制CCL2、CCL4及CCL20的表達(dá)，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞Jun-N端激酶(JNK)的激活而減輕神經(jīng)病理性疼痛;②針刺通過上調(diào)趨化因子表達(dá)產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用，如Xu等[45]研究發(fā)現(xiàn)針刺能有效的刺激血液中趨化因子參與免疫應(yīng)答，增強(qiáng)機(jī)體整體免疫調(diào)節(jié)，緩解佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠的炎癥和疼痛。Wang等[46]研究電針鎮(zhèn)痛的機(jī)制中，發(fā)現(xiàn)CXCL10是電針鎮(zhèn)痛的關(guān)鍵因子，針刺可增加炎癥部位(足爪)CXCL10，向足爪部位募集含有阿片肽的巨噬細(xì)胞，釋放阿片肽(與內(nèi)啡肽、強(qiáng)啡肽和腦啡肽均有關(guān))，產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用；而直接給予佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠局部注射CXCL10同樣會(huì)觸發(fā)阿片類藥物介導(dǎo)的抗傷害鎮(zhèn)痛作用并增加表達(dá)CXCR3(趨化因子CXCL10的受體)的巨噬細(xì)胞。由此，針刺可能通過趨化因子這一中間媒介與炎性細(xì)胞、因子產(chǎn)生聯(lián)系，而發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛作用。針刺的鎮(zhèn)痛作用是多維度的，同時(shí)鎮(zhèn)痛機(jī)制也是多方面的，趨化因子在外周和中樞中均能發(fā)揮作用，可能成為阿片肽、腺苷和TRPV1等之外新的針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制。

4 小結(jié)

趨化因子在疼痛中發(fā)揮重要作用，而且具有雙面性：既能發(fā)揮致痛作用，又發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。其中致痛作用研究較多，其致痛作用機(jī)制主要有：①趨化因子直接激活神經(jīng)元，促進(jìn)外周與中樞敏化;②趨化因子介導(dǎo)的神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用,神經(jīng)元釋放趨化因子，激活膠質(zhì)細(xì)胞并釋放傷害性介質(zhì)，引起疼痛;③趨化因子募集免疫細(xì)胞釋放炎性介質(zhì)，產(chǎn)生疼痛。其鎮(zhèn)痛作用機(jī)制主要是趨化因子募集含有阿片肽的免疫細(xì)胞釋放阿片肽，緩解疼痛。另外趨化因子發(fā)揮致痛和鎮(zhèn)痛作用機(jī)制還可能與其濃度有關(guān)，如CCL4低濃度發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，高濃度發(fā)揮致痛作用，而CCL5正好相反，在低濃度發(fā)揮致痛作用，高濃度發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，這種相反的機(jī)制還缺乏進(jìn)一步的研究來找到一種普適性的規(guī)律。

在趨化因子介導(dǎo)針刺鎮(zhèn)痛作用中，其機(jī)制可能與針刺降低致痛性趨化因子表達(dá)，減少神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的突觸傳遞逆轉(zhuǎn)中樞敏化，減輕傷害性刺激傳導(dǎo)有關(guān)；或與針刺增加鎮(zhèn)痛性趨化因子表達(dá)，募集免疫細(xì)胞到損傷局部，釋放阿片肽，產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用有關(guān)，如圖1。由現(xiàn)有研究而言，鎮(zhèn)痛作用機(jī)制主要是抑制疼痛信號(hào)傳導(dǎo)，阻斷疼痛產(chǎn)生，這種抑制作用可在外周到中樞腦的各級(jí)發(fā)生。趨化因子能夠參與各級(jí)疼痛信號(hào)的傳導(dǎo)，產(chǎn)生疼痛調(diào)節(jié)作用。在外周，趨化因子與感覺神經(jīng)元的興奮性相關(guān)，通過調(diào)節(jié)感覺神經(jīng)元興奮性而產(chǎn)生疼痛調(diào)節(jié)作用，如背根神經(jīng)節(jié)中神經(jīng)元的興奮性。而在低級(jí)中樞脊髓部位，趨化因子調(diào)節(jié)疼痛作用則與神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用密切相關(guān)，趨化因子與膠質(zhì)細(xì)胞(小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞)激活、疼痛信號(hào)神經(jīng)傳遞密切相關(guān)。在高級(jí)中樞腦中，趨化因子與下行抑制系統(tǒng)的重要組成部分RVM相關(guān)，RVM接受傷害性信息傳入，對(duì)傷害性信息進(jìn)行調(diào)制，而趨化因子在RVM中介導(dǎo)了BMSC產(chǎn)生的抗傷害鎮(zhèn)痛作用，說明趨化因子發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用可能與下行抑制系統(tǒng)相關(guān)。趨化因子能夠在疼痛傳導(dǎo)的各級(jí)層面調(diào)節(jié)疼痛信號(hào)，而針刺鎮(zhèn)痛作用機(jī)制同樣涉及到外周到中樞的各級(jí)層面，兩者的廣泛調(diào)節(jié)作用能夠?qū)?yīng)上，然而目前關(guān)于趨化因子介導(dǎo)針刺鎮(zhèn)痛作用的研究還未涉及中樞大腦這一層面，針刺調(diào)節(jié)大腦中趨化因子鎮(zhèn)痛可能作為針刺鎮(zhèn)痛新的研究方向；同時(shí)趨化因子在外周以及低級(jí)中樞脊髓介導(dǎo)針刺鎮(zhèn)痛的研究也并不詳細(xì)，期待進(jìn)一步的研究。雖然大量研究已經(jīng)證實(shí)，趨化因子在疼痛中發(fā)揮重要作用，但是趨化因子還有許多待研究的地方，例如趨化因子在不同濃度下發(fā)揮不同作用(鎮(zhèn)痛和致痛作用)的機(jī)制還不太清楚。綜上所述，趨化因子介導(dǎo)針刺鎮(zhèn)痛具有巨大的研究潛力，需要進(jìn)一步的研究以逐漸完善趨化因子參與針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制，同時(shí)從新的科學(xué)角度闡釋針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制，使得針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制進(jìn)一步完善。

圖1 趨化因子參與針刺鎮(zhèn)痛機(jī)制圖