炎症介质5－羟色胺与疼痛发生机理的研究进展

庞志强，王振华，相 宜，李文曦综述，田 宇，程志华审校

炎症介质5－羟色胺与疼痛发生机理的研究进展

庞志强1，王振华1，相 宜1，李文曦1综述，田 宇2，程志华3＊审校

（1.吉林大学白求恩医学部药学院，吉林长春130021；2.吉林大学中日联谊医院神外二科；3.吉林大学第一医院血管外科）

关于疼痛发生发展的机理的研究，目前已越来越成为国内外关注的热点［1－3］。很多炎症介质，包括5－羟色胺（5－hydroxytryptamine，5－HT）［4］、白细胞介素－10［5］、缓激肽［6］等均被认为与疼痛的发生有着密切的关系。其中文献报道较多的是5－HT。本文就近年来国内外关于5－HT与疼痛发生机理的研究作一综述。

1 中枢5－HT参与疼痛

1.1下行5－HT疼痛调控通路

以往研究表明，疼痛是由下行5－HT抑制性和易化性通路共同参与调控的。但是，近年来有的学者提出：5－HT抑制性通路或许发挥更重要的功能性作用［7］。关于下行5－HT疼痛通路已有一致的结论，即：脑干部位的含5－HT神经产生下行至脊髓的纤维投射，下行调控系统的成分延髓头端腹外侧区（rostral ventromedial medulla，RVM）参与脊髓伤害性疼痛的传递。

Wei F等［8］免疫组化染色测量得出中枢含5－HT神经元标志——色氨酸羟化酶（tryptophan hydroxylase，Tph）－2在RVM中分布，脊髓5－HT存在于脊髓背角，含5－HT纤维表达在脊髓背角浅层、椎板X和腹角侧以及Tph－2标记的神经元通过内外侧延伸突起表达。Wijnvoord N等［9］发现脊髓下行纤维半切除可以阻止背角5－HT含量的增长，表明了5－HT来源于中脑。Chen T等［10］利用染色法从形态学上说明了RVM中“含5－HT神经元”对脊髓背角投射的存在，同时通过免疫组化也证明了5－HT免疫反应神经元主要分布于中缝核及其周围区域。

1.2中枢5－HT的疼痛作用

中枢5－HT参与疼痛产生或抑制已被广泛研究。然而，由于各种研究采用的实验方法不同、疼痛模型相异，使得对中枢5－HT所发挥的镇痛或致痛作用的研究结果并不一致。

5－HT发挥的镇痛作用已有诸多报道。Bhanja S等［4］注射5－HT抗体使大鼠中缝背核5－HT含量降低，且其在疼痛测试中表现出较高的疼痛指数和显著的疼痛响应，表明5－HT参与疼痛回应。Wijnvoord N等［9］发现对129Sv品系保留性神经损伤（spared nerve injury，SNI）导致神经损伤的小鼠脊髓和中脑5－HT含量水平的上调会抵消神经损伤所导致的痛觉过敏和异常性疼痛。使用对氯苯丙氨酸消耗脊髓和中脑5－HT后，小鼠表现出了强烈升高的足底机械和冷觉疼痛异常。在福尔马林疼痛测试中，脊髓和中脑5－HT含量较高的品系有更弱的疼痛回应，表明5－HT或许会发挥疼痛抑制作用。Shiiba SJ等［11］对坐骨神经结扎所致后肢慢性疼痛老鼠运用磁刺激（Magnetic Stimulation，MS）以发挥镇痛作用，显示脑脊液中的5－HIAA含量增长明显。而5－羟吲哚乙酸（5－HIAA）是5－HT的代谢产物，其含量被认为可以反应5－HT的含量水平。Shiiba SJ等［11］的实验表明：MS作用于5－HT通路或许能通过激活下行抑制系统产生镇痛效果。Liu FY等［7］分析大鼠脊神经结扎（spinal nerve ligation，SNL）疼痛模型，并结合痛觉测试结果表明5－HT受体功能、5－HT含量的下降或许对于下行5－HT抑制性通路功能的下降有重要作用，进而可导致神经病理性疼痛的发生。

另一方面，有的学者近年来应用RNA干扰技术证实5－HT还具有中枢致痛作用。Wei F等［8］于RVM中微注射质粒（Tph－2shRNA），诱导Tph－2蛋白含量明显下降，同时发现质粒处理会使脊髓背角、RVM（尤其是中缝大核NRM）5－HT含量减少，以及NRM、NGCα和脊髓背角含5－HT神经元数量的减少。同时，Wei F等［8］观察到质粒处理组显著抵消福尔马林诱导的第二阶段疼痛行为，表明RVM脊髓5－HT系统与中枢参与下行疼痛易化机制相关；通过质粒处理后弗氏完全佐剂诱导炎症反应发现5－HT消耗组可以明显抵消疼痛，表明起源于RVM的下行5－HT系统在外周炎症之后的持续性疼痛保持中或许发挥作用；通过观察发现质粒组SNL神经损伤模型的痛觉减少，从而表明5－HT消耗有助于抵消神经损伤诱导的疼痛过敏，说明RVM 5－HT系统是有可能参与下行易化从而潜在地维持炎症和神经病理性疼痛状态；通过观察双免疫组化染色等发现人重组脑源性神经营养因子（BDNF）诱导的疼痛被5－HT消耗所抑制，说明脊髓5－HT系统介导BDNF诱导的下行疼痛易化；他们还发现阿片诱导的镇痛是不能被5－HT消耗所抵消的。与之相类似地，Okubo M等［12］使用三叉眶下神经慢性压迫性损伤（chronic constriction injury－infraorbitalnerve，CCI－ION）疼痛模型，并于RVM中注射Tph－2shRNA质粒，发现质粒处理抵消了CCI－ION后期的痛觉过敏，也完全阻止了对侧的痛觉过敏，表明下行5－HT易化输入对于三叉神经下颌分支支配的颜面部（V3区）的继发性疼痛过敏的晚期维持发挥主要作用。

1.3中枢5－HT疼痛调控的临床研究

除了在动物模型中的研究外，诸多角度的临床研究也已取得了丰富的成果。这些研究均显示：5－HT参与疼痛感觉的产生。

色氨酸是在人体内不能自主合成，必须从外界摄取的一种必需氨基酸。Wang W等［13］通过控制受试者色氨酸的摄入以降低5－HT的含量水平，并对受试前后疼痛阈值的测量以及利用fMRI（Functional Magnetic Resonance Imaging）技术对脑部疼痛激活区域SI、SII的体积大小的研究，发现“无色氨酸摄入者”在摄入前后疼痛阈值与SI、SII区激活体积的大小存在显著差异，推测5－HT在中枢疼痛调控中发挥作用。McCann UD等［14］通过对正常受试者“少量使用‘摇头丸’（即，（±）3，4－亚甲二氧基甲基苯丙胺）”以产生对含5－HT神经元的损害作用，发现使用者有显著下降的机械疼痛阈值、升高的冷痛感觉评级以及趋于降低的热痛觉阈值。

抑郁症患者体内5－HT含量水平较低，因此也常作为5－HT与疼痛调控的研究对象。响度依赖诱发听觉电位值（loudness dependence of auditoryevokedpotentials，LDAEP）在人与动物实验中已被证明与5－HT活动具有负相关关系。Uhl I等［15］对健康受试者和抑郁症患者进行定量感觉测试和听觉测试，通过对阈上针刺实验（wind－upratio）值与LDAEP值评分统计分析，认为伤害性疼痛部分与中枢5－HT活动相关。

2 外周血5－HT参与疼痛

2.1外周血5－HT与疾病疼痛

除了5－HT在中枢参与疼痛被广泛报道外，5－HT在外周参与疼痛在近年来已被重视，众多研究阐明了5－HT在不同疾病的疼痛中或许发挥不同的作用。

Figueras J等［16］通过测定自发性心绞痛患者（angina at rest，AR）及冠状动脉疾病患者的血浆5－HT浓度发现AR患者5－HT含量水平较对照组及冠状动脉疾病患者高，表明循环系统升高的5－HT含量可能导致AR患者心绞痛。5－HT在胃肠功能中具有重要作用。Brown PM等［17］在对患有肠易激综合症的患者使用双剂量水平的色氨酸羟化酶抑制剂——LX1031后，测量尿液5－HIAA含量发现尿液5－HIAA的减少伴随着患者肠道疼痛症状的改善，表明LX1031通过抑制5－HT合成，减少胃肠黏膜源性5－HT以减轻肠易激综合征患者肠道疼痛与不适。

Paul－Savoie E等［18］通过测量纤维肌痛患者与正常受试者左前臂热痛阈值，发现纤维肌痛患者热痛阈值较正常人低，但受试者血浆5－HT水平与热痛阈值并无明显相关关系。

最近，动物实验发现外周血中升高的5－HT水平可能与镇痛有关。5%福尔马林注射能够刺激坐骨神经。Santuzzi CH等［19］将大鼠分为福尔马林组与高频经皮电刺激（high－frequency transcutaneous electrical nerve stimulation，HF－TENS）组。相比之下，注射福尔马林后进行高频经电刺激坐骨神经可明显降低坐骨神经活动性，同时血清5－HT显著升高，表明HF－TENS可能是通过升高血清5－HT浓度来发挥镇痛作用的。

2.2外周血5－HT致痛机制

5－HT的外周疼痛机制是人们一直以来研究的焦点之一，关于外周5－HT在不同部位、不同条件下的不同的致痛机制的研究已经取得的巨大的进展。这些研究显示：5－HT可以通过利用肾上腺素β受体介导、与细胞因子及其受体相互作用以及激活许多离子通道的方式来参与疼痛的产生。

Oliveira－Fusaro MC等［20］在雄性大鼠颞下颌关节注射5－HT，通过计数大鼠摩擦颜面次数定量描述其疼痛反应，发现在大鼠颞下颌关节注射5－HT后，疼痛反应显著增加。分析表明，颞下颌关节滑液中升高的5－HT通过激活位于该区域的β1和β2肾上腺素受体及增加交感神经末梢胺类和前列腺素的释放来诱导疼痛。Tsao D等［21］发现5－HT通过与腺苷甲硫氨酸竞争结合儿茶酚氧位甲基转移酶（atechol O－methyltransferase，COMT）的活性位点而抑制其作用，导致COMT的底物无法甲基化。进一步小鼠实验表明：外周5－HT增多抑制COMT活性，并通过β2／β3肾上腺素受体机制诱导痛敏。外源性5－HT和肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）能诱导神经根痛。Kobayashi H等［22］对成年雌性大鼠神经根应用5－HT和TNF诱导大鼠神经损伤、炎症和疼痛相关行为（大鼠缩足反应）。在腰间盘突出大鼠模型中，外源性5－HT诱导脊髓背根神经节中TNF的释放和TNF受体1的表达，而TNF诱导脊髓背根神经节中5－HT2A受体的表达，说明外源性5－HT与TNF的相互作用诱导并加强了腰椎间盘突出大鼠的痛相关行为（缩足反应）。另外，Wang X等［23］通过细胞转化获得表达酸敏感离子型通道（acid－sensing ion channels，ASICs）的中国地鼠卵巢细胞，对其使用全细胞膜片钳记录法（wholecell voltage－clamp recordings）测量质子门控电流等，发现5－HT通过作用于ASIC3通道的非质子配体感受域使ASIC3持续激活从而导致炎性痛。

综上，尽管各种先进的技术和方法在动物模型的复制和各项指标的测量中均已被采用，但是，关于5－HT在不同的疼痛发生发展中是发挥促进作用还是抑制作用，目前还存在不同的结论。5－HT对疼痛作用的分子机理尚不完全清楚，对于5－HT在临床疼痛机制中的作用也需进一步探索。随着5－HT在疼痛发生机理研究的不断进步，5－HT可能成为临床疼痛判定及术后效果评判的一个重要检测指标。

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2014－02－17）

1007－4287（2014）12－2077－04

吉林大学“大学生创新创业训练计划”项目

＊通讯作者