小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)慢性偏頭痛的發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

馮思娜，舒星星，李笑雨，張 慧

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽(yáng) 712046；2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院腦病醫(yī)院一病區(qū)，陜西 咸陽(yáng) 712000)

偏頭痛是以反復(fù)發(fā)作的搏動(dòng)樣劇烈頭痛為主要臨床表現(xiàn)的神經(jīng)血管疾病，并伴有惡心、嘔吐等自主神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙的癥狀。隨著病情的進(jìn)展，發(fā)作性偏頭痛逐漸轉(zhuǎn)歸為慢性偏頭痛(chronic migraine,CM)[1]。CM的定義為每月頭痛發(fā)作≥15 d，連續(xù)超過(guò)3個(gè)月以上，且至少有8 d發(fā)作特征符合偏頭痛診斷標(biāo)準(zhǔn)[2]。目前，由于可選擇的治療方式有限、預(yù)防性措施的臨床有效性證據(jù)不足，CM患者的系統(tǒng)治療與長(zhǎng)期隨診對(duì)于神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，且反復(fù)的頭痛發(fā)作嚴(yán)重危害了患者的生命健康[3]。目前，對(duì)于偏頭痛的發(fā)病機(jī)制并不十分明確，但普遍認(rèn)為中樞敏化是導(dǎo)致偏頭痛慢性化的重要機(jī)制[4]。小膠質(zhì)細(xì)胞活化與中樞敏化的關(guān)系十分密切。有研究表明，嘌呤受體參與小膠質(zhì)細(xì)胞的活化過(guò)程，血小板二磷酸腺苷受體亞基12(platelet adenosine diphosphate receptor subunit 12，P2Y12)受體作為嘌呤受體重要的一種類型，可以激活Ras同源基因家族成員A(Ras homolog gene familymember A，RhoA)/Rho相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶(Rho-associated coiled-coil containing protein kinase，ROCK)通路，參與偏頭痛的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程[5-6]。但小膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元間的相互作用機(jī)制尚不十分明確，本文就小膠質(zhì)細(xì)胞在CM發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，為CM的臨床研究提供參考。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞活化后驅(qū)動(dòng)中樞敏化導(dǎo)致CM

小膠質(zhì)細(xì)胞可介導(dǎo)偏頭痛由發(fā)作性向慢性轉(zhuǎn)歸，其機(jī)制可能與中樞敏化相關(guān)。

1.1 小膠質(zhì)細(xì)胞小膠質(zhì)細(xì)胞被稱為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞，具有免疫監(jiān)視功能，可以幫助機(jī)體清除受損細(xì)胞及感染因子[7]。同時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞還具有典型的“膠質(zhì)樣”功能，可維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和正常的神經(jīng)元功能。因此，小膠質(zhì)細(xì)胞在突觸可塑性以及正常生理功能下的神經(jīng)調(diào)控等方面發(fā)揮著重要的作用[8]。小膠質(zhì)細(xì)胞在機(jī)體健康狀態(tài)下呈分枝狀的靜息狀態(tài)。當(dāng)神經(jīng)損傷后，小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)發(fā)生“小膠質(zhì)細(xì)胞增生”，其特征是典型的形態(tài)變化、增殖能力和功能變化：分枝狀形態(tài)立刻變?yōu)榘w較圓、體積較大的激活狀態(tài)，增殖和遷移的能力增強(qiáng)，并發(fā)揮吞噬作用[9-10]。

1.2 中樞敏化與CM中樞敏化這一概念最早由WOOLF[11]于1983年提出。中樞敏化是中樞神經(jīng)系統(tǒng)痛覺(jué)信息傳導(dǎo)通路中神經(jīng)元發(fā)生可塑性改變，表現(xiàn)為三叉神經(jīng)脊束核的閾值降低、興奮性增高等，由神經(jīng)損傷、炎癥或疼痛刺激引起[12-13]。機(jī)體初級(jí)神經(jīng)元激活后，神經(jīng)沖動(dòng)由初級(jí)神經(jīng)元上傳至三叉神經(jīng)脊束核，三叉神經(jīng)脊束核神經(jīng)元敏化后導(dǎo)致皮膚痛閾降低，出現(xiàn)異常性疼痛，神經(jīng)沖動(dòng)繼續(xù)由三叉神經(jīng)脊束核上傳至丘腦傷害感受性神經(jīng)元，此時(shí)三級(jí)神經(jīng)元普遍敏化，出現(xiàn)顱外痛覺(jué)超敏(即軀干或四肢的異常疼痛)。三叉神經(jīng)脊束核尾核(trigeminal nucleus caudalis,TNC)興奮性增加，在CM的發(fā)病機(jī)制中至關(guān)重要[14]。小膠質(zhì)細(xì)胞活化后的炎癥反應(yīng)可加速中樞致敏，其釋放的炎癥因子可使興奮性氨基酸受體激活并介導(dǎo)細(xì)胞毒性反應(yīng)。N-甲基-D-天冬氨酸受體 (N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR) 的激活在啟動(dòng)和維持中樞敏化中起到關(guān)鍵作用[15]。在正常情況下，NMDAR通道被Mg2+阻斷，但在周圍組織或神經(jīng)受到損傷時(shí)，這種阻斷被消除，從而導(dǎo)致NMDAR被激活、Ca2+內(nèi)流，Ca2+作為第二信使可激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，啟動(dòng)并維持中樞敏化。此外，組織和神經(jīng)損傷會(huì)增加NMDAR-NR2b亞基的表達(dá)，其與NMDAR-NR1亞基共同調(diào)節(jié)持續(xù)疼痛情況下TNC突觸的可塑性，從而加速中樞敏化[15]。

1.3 小膠質(zhì)細(xì)胞驅(qū)動(dòng)中樞敏化機(jī)制既往偏頭痛的基礎(chǔ)研究多以神經(jīng)元為靶點(diǎn)。有研究顯示，速激肽家族的最新成員血細(xì)胞激肽-1可能參與炎癥狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的相互作用，并介導(dǎo)三叉神經(jīng)疼痛[16]。越來(lái)越多的研究表明，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞可能通過(guò)趨化作用、釋放神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及促炎細(xì)胞因子，與神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生相互作用，驅(qū)動(dòng)中樞敏化，進(jìn)一步誘發(fā)偏頭痛的慢性化[17-20]。多項(xiàng)研究均證明，CM動(dòng)物模型中TNC部位小膠質(zhì)細(xì)胞增生，且形態(tài)改變，胞體變大變圓、突起縮短，白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)釋放增多，小膠質(zhì)細(xì)胞由靜息態(tài)向M1型(促炎型)活化態(tài)轉(zhuǎn)變[21-23]。當(dāng)神經(jīng)損傷后，初級(jí)傳入神經(jīng)元釋放促炎介質(zhì)，如集落刺激因子-1(colony stimulating factor-1，Csf-1)[24]、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-6(cysteinyl aspartate specific proteinase-6，caspase-6)[25]和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)-9[26]，從而激活小膠質(zhì)細(xì)胞?；罨男∧z質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生并釋放成熟的IL-1β、IL-18、TNF-α和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等，作用于初級(jí)傳入神經(jīng)纖維和二級(jí)神經(jīng)元，從而促進(jìn)中樞敏化。此外，TNF-α及IL-18還可以作用并激活附近的星形膠質(zhì)細(xì)胞[27]，星形膠質(zhì)細(xì)胞激活后引起三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)、谷氨酸和趨化因子(如CXC趨化因子配體1和CC趨化因子配體2)等釋放，進(jìn)一步促進(jìn)中樞敏化[27-28]。

小膠質(zhì)細(xì)胞活化后可引起神經(jīng)元突觸前后的分子水平變化。在突觸前神經(jīng)元中，細(xì)胞因子受體和趨化因子受體激活可導(dǎo)致細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)及p38絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)磷酸化，從而激活瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1、電壓門控型鈉離子通道1.7/1.8,使得谷氨酸從突觸囊泡中釋放[29]。在突觸后神經(jīng)元中，各種細(xì)胞因子及趨化因子受體的激活也會(huì)導(dǎo)致ERK磷酸化和激活，磷酸化的ERK通過(guò)NMDAR的正向調(diào)控、鉀通道Kv4.2亞單位的負(fù)向調(diào)控、轉(zhuǎn)錄因子環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白的磷酸化來(lái)驅(qū)動(dòng)中樞敏化[29]。以上是小膠質(zhì)細(xì)胞活化后介導(dǎo)中樞敏化的具體分子機(jī)制。小膠質(zhì)細(xì)胞活化后調(diào)控神經(jīng)元的特征是抑制性突觸傳遞減少、興奮性突觸傳遞增加，疼痛回路的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)，從而驅(qū)動(dòng)中樞敏化，導(dǎo)致疼痛慢性化。有研究顯示，胰島素樣生長(zhǎng)因子-1可以通過(guò)阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞活化和氧化應(yīng)激來(lái)抑制硝酸甘油誘導(dǎo)的偏頭痛發(fā)生發(fā)展，進(jìn)一步證實(shí)了小膠質(zhì)細(xì)胞活化在CM發(fā)生發(fā)展中的重要作用[30]。

2 P2Y12受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化導(dǎo)致CM

2.1 P2Y12受體概述P2Y12受體屬于嘌呤受體，是G蛋白偶聯(lián)受體家族之一，與G蛋白偶聯(lián)可誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)通路。體內(nèi)存在嘌呤受體這一設(shè)想是BURNSTOCK[31]于1972年首次提出。嘌呤受體分為P1受體(腺苷)和P2受體(ATP)2大類，其中P2受體包括P2X和P2Y[32]。P2Y12受體可由二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)激活并介導(dǎo)血小板的聚集，且有2個(gè)潛在的N-連接糖基化位點(diǎn)可調(diào)節(jié)其活性[33]。在小膠質(zhì)細(xì)胞驅(qū)動(dòng)中樞敏化的機(jī)制中，ATP是重要的激活因子。近年來(lái)，嘌呤受體激活引起小膠質(zhì)細(xì)胞活化成為CM發(fā)病機(jī)制研究的熱點(diǎn)。有研究顯示，嘌呤受體活化后可導(dǎo)致機(jī)體自噬功能受損，從而介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化[34]。許多研究表明，一種僅限于中樞神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞的嘌呤受體P2Y12R參與神經(jīng)病理性、炎癥和癌癥疼痛，并可能調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[35-37]。

2.2 P2Y12受體激活介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化機(jī)制P2Y12受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的多種功能，包括定向運(yùn)動(dòng)、小膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的相互作用以及突觸可塑性等[38]。此外，P2Y12受體還可調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖與活化。在成年小鼠中，P2Y12受體的缺失導(dǎo)致認(rèn)知和社會(huì)記憶的改變，以及焦慮樣行為[39]。有研究證實(shí)，P2Y12受體參與神經(jīng)病理性疼痛等多種疼痛的發(fā)病機(jī)制[40]。MAEDA等[41]研究顯示，在周圍神經(jīng)損傷的大鼠中，小膠質(zhì)細(xì)胞可通過(guò)激活P2Y12受體而活化，并吞噬背角中的軸突。KOBAYASHI等[42]發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)受損側(cè)脊髓的小膠質(zhì)細(xì)胞中P2Y12受體表達(dá)升高，p38MAPK通路被激活，同時(shí)產(chǎn)生神經(jīng)性疼痛。TOZAKI-SAITOH等[43]通過(guò)在外周神經(jīng)損傷大鼠鞘內(nèi)注射 P2Y12受體選擇性拮抗劑(AR-C69931MX)后發(fā)現(xiàn)，其可以顯著抑制神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展。ZHONG等[44]研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠鞘內(nèi)注射P2Y12受體激動(dòng)劑(2Me-SADP)可引起大鼠疼痛樣行為并激活p38MAPK通路。TAMAGAWA等[45]在舌癌疼痛大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，在TNC中P2Y12受體明顯活化，且主要表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞中。CATTANE等[46]證實(shí)了氯吡格雷、坎格雷洛、普拉格雷和替格瑞洛為P2Y12受體的特異性拮抗劑。SOMMER等[47]在一項(xiàng)回顧性研究中證實(shí)，氯吡格雷對(duì)預(yù)防偏頭痛的發(fā)作有一定作用。REISMAN等[48]研究發(fā)現(xiàn)，替格瑞洛同樣可以減輕偏頭痛癥狀，但與使用噻吩吡啶類藥物相比效果欠佳，不良反應(yīng)也多。這些臨床研究均提示，P2Y12受體可能通過(guò)活化小膠質(zhì)細(xì)胞參與偏頭痛慢性化的發(fā)病機(jī)制。JING等[49]通過(guò)硝酸甘油(nitroglycerin,NTG)反復(fù)刺激建立了小鼠CM模型，CM模型小鼠TNC組織中小膠質(zhì)細(xì)胞的P2Y12受體明顯增加，氯吡格雷抑制該受體后疼痛明顯緩解，且偏頭痛敏化的重要介質(zhì)降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)、c-Fos蛋白表達(dá)受到抑制，并影響了小膠質(zhì)細(xì)胞功能，減少了炎癥介質(zhì)的釋放；這些結(jié)果證實(shí)P2Y12受體參與調(diào)控偏頭痛的發(fā)病，且其作用機(jī)制和調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞功能及炎癥介質(zhì)的釋放相關(guān)。

3 RhoA/ROCK通路激活促使小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)改變導(dǎo)致CM

RhoA/ROCK通路激活后，小膠質(zhì)細(xì)胞立刻變?yōu)榘w較圓、體積較大的激活狀態(tài)，其形態(tài)改變可能是細(xì)胞骨架重排的結(jié)果。

3.1 RhoA/ROCK通路概述RhoA是一種小分子G蛋白，在活性和非活性形式之間轉(zhuǎn)換，從而精確地調(diào)控多條信號(hào)通路。ROCK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，包含ROCK1和ROCK2 異構(gòu)體，ROCK2主要在腦組織中高表達(dá)[50]。在神經(jīng)系統(tǒng)中，RhoA/ROCK信號(hào)通路對(duì)于突觸可塑性的形成起重要作用，參與神經(jīng)元長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)、軸突延伸及樹突結(jié)構(gòu)重塑等過(guò)程[51]。ROCK激活后可以使肌球蛋白輕鏈磷酸化，從而引起細(xì)胞骨架重排等一系列改變[52]。

3.2 RhoA/ROCK通路調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)改變ROCK介導(dǎo)的細(xì)胞骨架重排可能是小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)對(duì)細(xì)胞外環(huán)境作出反應(yīng)的合理機(jī)制[53]。有研究表明，他汀類藥物可以抑制Rho蛋白的異戊二烯化從而抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，并顯著逆轉(zhuǎn)大鼠神經(jīng)病理性疼痛模型中機(jī)械痛敏和熱痛敏的發(fā)展[54]。TATSUMI等[55]在大鼠鞘內(nèi)注射P2Y12受體激動(dòng)劑(2Me-SADP)誘導(dǎo)機(jī)械超敏反應(yīng)，在給予ROCK抑制劑(H1152)后，不僅逆轉(zhuǎn)了機(jī)械超敏反應(yīng)，還可以抑制小膠質(zhì)細(xì)胞向M1型極化。WONG等[56]研究證實(shí)，小鼠鞘內(nèi)注射RhoA抑制劑(C3外酶)或ROCK抑制劑(Y27632)可顯著減輕甲醛誘導(dǎo)的肝癌缺失基因2敲除小鼠炎癥性痛覺(jué)過(guò)敏，提示肝癌缺失基因2是抑制RhoA活性的新結(jié)構(gòu)域。近年來(lái)，RhoA/ROCK信號(hào)通路在偏頭痛發(fā)病機(jī)制中的作用被逐漸研究。SADEGHIAN等[57]研究發(fā)現(xiàn)，NTG所致偏頭痛大鼠模型中，腦干中的ROCK2蛋白表達(dá)水平增加，且ROCK2可能與CM的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，提示ROCK可能參與偏頭痛的病理生理機(jī)制。JING等[49]在小鼠CM模型中發(fā)現(xiàn)，GTP-RhoA和ROCK2的蛋白表達(dá)較高，RhoA/ROCK通路活性被其拮抗劑法舒地爾抑制后可阻礙TNC部位小膠質(zhì)細(xì)胞突起回縮，并抑制了小膠質(zhì)細(xì)胞M1型標(biāo)志物iNOS、IL-1β和 TNF-α的釋放，降低TNC中CGRP水平，從而參與調(diào)控中樞敏化并緩解CM小鼠的痛覺(jué)過(guò)敏行為。

4 P2Y12 受體與RhoA/ROCK通路共同調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞活化導(dǎo)致CM

P2Y12受體可能通過(guò)調(diào)節(jié)RhoA/ROCK通路的激活參與神經(jīng)病理性疼痛。TATSUMI等[55]證明P2Y12受體抑制劑和ROCK抑制劑均可通過(guò)阻斷p38 MAPK活化對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)和機(jī)體的疼痛敏感性產(chǎn)生影響，但在大鼠鞘內(nèi)注射p38 MAPK抑制劑(SB 203580)并不影響神經(jīng)損傷誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)變化。P2Y12受體與RhoA/ROCK通路共同調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞活化在偏頭痛的發(fā)病機(jī)制中也得到了證實(shí)。JING等[49]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠CM模型中，使用P2Y12受體拮抗劑能抑制RhoA和ROCK2的蛋白水平，而法舒地爾抑制ROCK2功能后對(duì)P2Y12受體的表達(dá)不產(chǎn)生影響，驗(yàn)證了P2Y12受體是RhoA/ROCK信號(hào)通路的上游受體。以上研究說(shuō)明，在小膠質(zhì)細(xì)胞中，P2Y12受體和RhoA/ROCK通路被激活，導(dǎo)致中樞神經(jīng)元興奮性增加，并誘導(dǎo)CM的發(fā)生、發(fā)展。

5 小結(jié)與展望

綜上所述，在偏頭痛慢性化過(guò)程中，小膠質(zhì)細(xì)胞的過(guò)度活化發(fā)揮了關(guān)鍵作用，主要包括以下3個(gè)方面：(1)小膠質(zhì)細(xì)胞活化后分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、促炎細(xì)胞因子并通過(guò)與神經(jīng)元之間的相互作用來(lái)驅(qū)動(dòng)中樞敏化，從而誘導(dǎo)偏頭痛的慢性化；(2)P2Y12受體作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細(xì)胞中重要的嘌呤受體，可以通過(guò)激活RhoA/ROCK通路，促進(jìn)p38MAPK的磷酸化造成小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)改變和過(guò)度活化，從而介導(dǎo)細(xì)胞毒性反應(yīng)，引起神經(jīng)元過(guò)度敏化，導(dǎo)致CM；(3)干預(yù)小膠質(zhì)細(xì)胞-P2Y12R-RhoA/ROCK通路途徑，可能成為阻止偏頭痛慢性化的機(jī)制之一。