慢性胰腺炎疼痛外周敏化机制的研究进展

宋丹丹 唐东 袁耀宗

慢性胰腺炎(CP)是一种累及胰腺外分泌腺的炎症性疾病，特点是不可逆的、进行性的器官破坏，导致严重内分泌和外分泌功能不全。CP患者主要不适是“腹痛综合征”，即严重的间断性或较持久的或持续性疼痛。由于对CP的疼痛机制了解甚少，对疼痛的治疗仍然是目前面临的难题。尽管很多临床研究提出机械因素如导管阻塞和胰管内高压是疼痛的激发因素，但是相关治疗如手术、内镜引流并没有获得非常满意的结果[1]。近年来，临床和基础研究已将关注点从机械因素逐渐转移到CP的神经改变，并且逐渐认识到神经系统的改变是疼痛状态持续存在的重要因素[2]。本文就CP疼痛的神经系统外周敏化机制作一综述。

一、胰腺内部疼痛感受的改变

1．胰蛋白酶及其受体：众所周知，在胰腺炎发病进程中，胰腺感觉传入神经暴露于炎症中心，胰腺大量激活的蛋白酶通过蛋白酶激活受体2(protease activated receptor 2, PAR-2)的介导作用于感觉神经末梢。PAR-2是胰蛋白酶和类胰蛋白酶受体，在胃肠道神经包括C纤维终端大量表达，并且在内脏痛觉传导中发挥作用。研究发现，胸段背根神经节(dorsal root ganglia, DRG)中几乎所有的感觉神经元均表达PAR-2。胰管内注入蛋白酶(0.1～1 mg/ml)诱导的轻度胰腺炎症，可刺激胰腺特异性感觉神经元的痛觉传入通路诱导出大鼠疼痛反应。蛋白酶和PAR-2特异性肽激动剂共同灌注可明显降低蛋白酶诱导的疼痛反应[3]。其作用机制可能是通过增强辣椒素和氯化钾激发的降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide, CGRP)的释放(疼痛信号)，激活和敏化胰腺特异性传入神经元[4]。

另有研究报道，腹腔内单次注射雨蛙素，可以在不诱发胰腺炎的条件下使PAR-2敲除小鼠内脏敏感性轻度增加，经6次注射雨蛙素诱导胰腺炎，则PAR-2敲除小鼠表现出显著的内脏高敏感(异常痛感)，但并不增加胰腺炎的严重程度，表明PAR-2可以在不影响炎症反应的情况下减轻胰腺炎相关的内脏高敏感(异常痛感)[5]。

2．P物质及其受体：分布于内脏各器官传入神经纤维有不同的特征性神经肽的表达。P物质和CGRP是胰腺神经纤维上主要表达的神经肽。在CP中，肥大的神经纤维和神经节均高表达P物质和CGRP，且这些神经束膜常常为免疫细胞浸润[6]。另外，P物质也是一种速激肽，参与局部炎症反应，可通过特异性G蛋白耦联神经激肽受体1、2、3(neurokinin-1,2,3 receptor, NK-1R、NK-2R、NK-3R)途径介导神经系统和免疫系统的交互作用(cross-talk)。

NK-1R是P物质的高亲和力速激肽受体。CP时NK-1R分布在胰腺内的神经、神经节、血管和炎症细胞中。从局部感觉神经纤维释放出的P物质与内皮细胞表达的NK-1R相互作用，促进局部中性粒细胞趋化和肥大细胞脱颗粒，介导巨噬细胞的趋化和激活，且NK-1R途径的激活还可以调节炎症组织细胞因子(TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8等)的释放。这些过程使胰腺内部血浆内物质外渗，局部水肿、炎症细胞浸润，诱导了神经炎[7]，改变了胰腺内部的疼痛感受。临床上，CP患者NK-1R mRNA水平与腹痛的程度、持续时间、发作频率之间具有显著的相关性[8]。NK-1R在P物质阳性的炎症细胞中表达亦表明神经和炎症细胞间的交互反应。这种神经免疫交互作用也可能影响到疼痛综合征和CP的慢性炎性改变。研究还发现，编码NK-2R和P物质的基因前速激肽原A(preprotachykinin A)在CP中表达升高，NK-2R的表达水平与CP患者的疼痛程度、频率和持续时间相关[9]。

3．神经生长因子及其受体：神经生长因子(nerve growth factor, NGF)是一种参与多种组织炎症反应的介质，主要由免疫细胞如淋巴细胞、巨噬细胞和肥大细胞分泌，也可由成纤维细胞、神经元和雪旺细胞产生，在炎性疾病时表达上调。NGF参与炎症性痛觉高敏感的机制主要包括：(1)炎症局部组织内NGF水平迅速上升，促进局部释放TNF-α、IL-1β等炎症介质。(2)NGF自身具有细胞因子样的功能，可以改变肥大细胞、巨噬细胞和B淋巴细胞的功能。(3)NGF与选择性表达在支配炎症部位的感觉和交感神经纤维上的高亲和力的酪氨酸激酶受体A(tropomyosin receptor kinase A, TrkA)结合，激活TrkA，启动调节神经-免疫的交互反应。(4)组织NGF表达增强可以敏化肽能痛觉感受器，感觉神经纤维发生改变(包括神经肽P物质和CGRP上调)。所以，目前认为NGF在持续性疼痛和炎症性痛觉高敏感中发挥重要作用[10]。

NGF在CP神经源性改变中也发挥重要作用。正常情况下，NGF表达在胰腺的胰岛细胞中[11]。CP时胰腺组织NGF mRNA表达增加，并异位表达于组织转化的导管细胞、退化的腺泡细胞核、腺泡细胞反分化的管状结构中；TrkA受体mRNA在神经、胰腺内神经节和神经束膜中表达显著升高；异位表达和异常升高的NGF和受体使神经发生形态学的变化，且TrkA mRNA升高水平与疼痛程度显著相关[12]。

二、胰腺内神经病变

1．神经重塑：CP神经病变的特点包括胰腺内神经丛密度增加、神经肥大和胰腺神经炎[13]。胰腺内神经纤维增多、肥大以及胰腺炎的疼痛程度均与生长相关蛋白43(growth-associated protein 43, GAP-43)表达增加相关。GAP-43是神经生长和可塑性的标志物，在正常胰腺中表达于小叶外分泌细胞、血管和导管附近的神经纤维中。CP患者胰腺小叶内和小叶间的神经元胞质内GAP-43表达升高，而且GAP-43的表达与个体疼痛评分相一致[14]。在一项纳入141例CP患者研究中发现，胰腺神经密度的增加和神经肥大与CAP-43过表达密切相关，且这一改变与患者腹痛的程度相一致[15]，表明GAP-43在神经元重塑过程中参与了CP疼痛的产生和维持。

在CP中已发现一些神经营养因子参与了胰腺神经肥大的病理改变，在胰性疼痛中也发挥作用。从功能上来讲，神经营养因子激发生理状态下神经增殖和出芽，诱导在病理生理情况下的修复和再生。NGF及其高亲和力受体TrkA、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BNDF)和artemin是研究较多的神经营养因子。CP时，NGF、BDNF和artemin经初始胰腺内神经损伤后诱发，胰腺内神经节和(或)雪旺细胞为了发动神经再生而出现表达上调。这些神经营养因子加重胰腺炎中神经病变，从而降低疼痛传导的阈值[16]。

在CP中，TrkA和BNDF表达上调，且主要表达在肥大的胰腺神经的神经束膜中，并与疼痛的频率和程度相关[17]。artemin是胶质细胞源性神经营养因子(glial cell-line derived neurotrophic factor, GDNF)家族配体成员之一，其受体是GDNF家族受体α3(GDNF family receptor α3, GFR α3)。artemin位于雪旺细胞的胞质和胞核中，在胰腺内的神经节也有表达。研究发现，artemin与受体GFR α3在CP时高表达，artemin mRNA表达水平与胰腺中增加的神经密度和神经肥大程度相关，且artemin表达水平与胰腺炎疼痛强度和频率相关[18]。

2．神经炎症和神经病变：CP时神经束膜被免疫细胞浸润、破坏，神经束直接暴露在周围环境中[19]，不能在轴突间和周边结缔组织形成保护屏障，导致神经更易受到伤害性物质和细胞因子的损伤，造成局部“神经炎”。胰腺神经被免疫细胞浸润的程度及神经炎均与CP患者的疼痛严重程度相关[14]。有研究报道，大鼠后足注射完全性弗氏佐剂后第一天artemin mRNA表达增加10倍，而NGF表达在第7天仅增加2倍，且artemin mRNA表达水平与神经束膜炎症细胞浸润的严重程度相关，推测artemin可能通过参与CP神经病变、神经束膜炎症的产生而在胰腺炎相关疼痛中发挥作用。但内源性高表达的artemin在CP患者中并不足以发挥镇痛作用。artemin在CP中的高表达可能仅作为补偿性上调，修复发生在胰腺炎症中的神经损伤[18]。有研究发现，分布于胰腺肌间神经丛及其感觉信号传入的DRG神经元在CP的提取物上清作用下，出现神经元胞体的肥大和更强的神经突触生长，形成更复杂的分支网络[20]。因此提出胰腺局部炎症和神经病变可以激活局部痛觉感受神经将信号传入中枢神经系统，从而产生疼痛[21]。

三、胰腺外的神经外周敏化

胰腺外感觉神经元完整的伤害性感受过程包括周围感知、电活动、中枢神经递质释放，这一过程的提出为敏化现象产生提供了更易接受的解释。而在CP中这一过程改变可能是由一种特殊因素或是由一系列的因素引发的。

1．感觉神经元感受伤害性刺激的能力增强：在CP中感觉神经元表达的多种受体可以感受到靶组织的多种损伤性改变，其中最重要的受体是辣椒素受体TRPV1。这一受体对热度、局部组织酸中毒和其他损伤过程中产生的分子均有感应。激活这些受体可以诱导阳离子-钙离子-主导电流，使细胞膜去极化产生动作电位。有研究显示在TNBS诱导的CP大鼠模型中，胰腺感觉信号传入的DRG神经元经辣椒素激活产生的电流密度增加4倍，且DRG中辣椒素反应性神经元的比例显著增高，感觉神经元的TRPV1 mRNA和蛋白表达均增高。全身性应用TRPV1拮抗剂SB-366791可显著降低CP大鼠内脏痛行为和牵涉性躯体高敏感[22]。还有研究发现，从AP到CP的转变过程中，疼痛相关行为的改变伴随着胰腺传入神经的改变，其中包括TRPV1、TRPA1和pERK的表达上调，而这些改变反过来也可以提高传入神经的敏感性[23]。这些结果预示着特异性阻断TRPV1降低感觉神经元对伤害性刺激的感受能力将成为治疗胰腺炎疼痛的有效靶点。

2．感觉神经元的兴奋性：在感受神经元上存在多种钾电流，显示出不同的生物物理学特性。电压门控Na+和K+通道是控制神经元细胞膜发生改变时神经元兴奋性的基础，抑制K+通道可以提高神经元的兴奋性。CP时感觉神经元的兴奋性显著增高，并伴随着A型K+通道电流的降低，但其分子机制尚不明确[24]。

3．神经递质的表达：CP时神经递质表达上调。伤害性感受能力的增加和神经元的兴奋性促成了初级感觉神经元中传入信号的显著增加。传入信号的增加反过来通过释放神经递质的方式传输给位于脊髓内的第二级神经元。这个过程中释放的神经递质包括CGRP和P物质，它们在CP时胰腺感觉信号传入的DRG神经元内表达增加[25]。P物质和CGRP在疼痛的产生和持续不同阶段均发生动态变化。经胰管灌注TNBS诱导的胰腺炎模型中，P物质和CGRP在胰腺感觉信号传入的DRG神经元中和T10节段的脊髓中表达上调。鞘内注射CGRP和NK-1R拮抗剂可以显著减轻胰腺炎大鼠的疼痛行为。BDNF作为一种神经递质在CP的DRG神经元内表达也增加[16]，在疼痛的产生中也发挥着重要的作用。鞘内注射这些神经递质的拮抗剂可以不同程度地减缓CP大鼠的疼痛[16, 26]。

NGF是外周敏化中最重要神经递质之一。阻断NGF可以显著减轻胰腺炎大鼠的腹痛和牵涉痛，其机制与CP时NGF通过下调A型K+通道维持感觉神经元的兴奋性相关[27]。阻断NGF不但可下调感觉神经元瞬时受体电压通道V1(transient receptor potential V1, TRPV1)的表达，而且使表达TRPV1的感觉神经元的比例降低，这些改变都与疼痛的减轻相关[28]。此外，CP时高表达的NGF也促进传入神经纤维P物质和CGRP的表达上调[25]；拮抗NGF可以抑制胰腺相关感觉神经元P物质和CGRP的表达上调，显著减轻大鼠的疼痛反应[26]。

4．其他因素：这些因素包括肥大细胞、细胞因子、趋化因子和其他形式的生长因子。肥大细胞参与胰腺炎感觉神经元敏化发生的一个重要机制就是肥大细胞释放NGF；而且激活肥大细胞可以触发类胰类胰蛋白酶(另一种PAR-2受体的激活剂)等介质的释放，从而提高神经元的兴奋性；肥大细胞缺失的CP小鼠疼痛反应较野生型小鼠明显减轻[29]。一些重要细胞因子，如IL-6不仅仅在胰腺中表达，而且在相关DRG的神经元中表达，这也预示细胞因子是CP相关疼痛的发病机制之一。

参 考 文 献

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