刘清珍,朱四海 综述,李伟彦 审校
(本文编辑:齐 名)
神经病理性疼痛(neuropathic pain,NP)是由躯体感觉神经系统的损伤或疾病直接引起的疼痛,与损伤区域触觉和感觉反应异常有关[1],包括一系列疼痛综合征,如复杂的区域疼痛综合征、幻肢痛、癌性疼痛、AIDS痛、三叉神经痛和带状疱疹后神经痛等。神经病理性疼痛的治疗方法包括神经调节术、神经消融术、静态磁场疗法等,药物是主要治疗方法。目前常用的治疗药物有抗惊厥药、三环类抗抑郁药、局部麻醉药、中枢性镇痛药曲马多和阿片类药物[2-4]等。这些药物的治疗都有一定局限性,如特异性不高、镇痛效果较差等。药物的不良反应有依赖、呼吸抑制、恶心、呕吐、幻觉等,影响患者依从性。
葛根素(puerarin,Pue)是从葛根中提取的异黄酮化合物,化学结构式如图 1[5-7],化学名为 8-β-D-葡萄吡喃糖-4',7-二羟基异黄酮。
图1 葛根素的化学结构式
葛根素在治疗脑血管疾病有一定的疗效,可扩张脑血管,改善微循环,用于脑缺血再灌注引起脑损伤的治疗,对神经细胞损伤和星型胶质细胞损伤均有保护作用[8-10]。近年来研究发现,葛根素治疗神经病理性疼痛具有一定的效果[11],其作用特点为半衰期长,起效慢,所需镇痛剂量小,阈下镇痛剂量无明显毒副作用,因此有望成为治疗神经病理性疼痛的新型药物。本文综述和探讨葛根素的镇痛作用。
神经病理性疼痛的病因多种多样,发病机制较为复杂。其发病机制包括脑干和大脑、脊髓、外周神经系统的改变等[12-14]。外周神经损伤后,在神经损伤区及相应的感觉神经元细胞产生大量自发性放电—异位放电。放电引起神经病理性疼痛的症状主要通过长期轰击脊髓,引起脊髓水平的敏感化。损伤区或脊髓背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)神经元胞体膜上存在电压依赖性离子通道,如Na+、K+、Ca2+通道,这些通道的改变也会引起异位放电,产生神经病理性疼痛症状。在异位放电中,Na+的改变受到关注,可能成为研究神经病理性疼痛的新靶点。在Na+通道中,神经营养因子具有重要作用[15]。阻断Na+通道的药物对神经病理性疼痛均有一定治疗作用[16]。
电压门控钠离子通道可以分为河豚毒素敏感(TTX-sensitive,TTX-S)和河豚毒素不敏感(TTX-resistant,TTX-R)两大类。DRG大直径神经元(>50 μm)主要表达TTX-S钠通道,DRG小直径神经元(< 30 μm)两者均可以表达。Navl.5、Nav1.8 和Na、1.9 亚单位为 TTX-R 钠通道,Nav1.1、Navl.2、Navl.6及 Navl.7为 TTX-S钠通道。DRG受损后,由于Na1.3亚单位的表达增加,可见DRG小直径神经元中TTX-S通道电流明显增大,而Na1.8和Na1.9亚单位的表达下调[17],使得TTX-R电流减小,从而导致神经病理性疼痛。由Na1.3表达上调所引起的异位放电可能是神经病理性疼痛的基础。
Na+阻断剂可通过与其相应的受体位点结合降低神经兴奋性,从而抑制神经兴奋的发生和传导,达到镇痛的作用。葛根素是Na+通道阻断剂,可发挥一定镇痛作用,部分抑制TTX-R钠电流激活过程,剂量依赖性减弱大鼠DRG神经元细胞的TTX-R的钠电流,按照去极化方向改变1/2最大电导及激活曲线,从而实现对钠电流激活过程[18]。进一步研究表明,葛根素通过抑制大鼠DRG神经元细胞以及外周血单核细胞的ATP受体P2X3和P2X2/3的表达,对烧伤引起的急性疼痛大鼠模型发挥镇痛作用[19]。
炎症因子可分为促炎症细胞因子和抗炎症细胞因子两种类型,是由机体的免疫或非免疫细胞合成并分泌的多肽类物质,调节多种细胞生理功能,并在创伤、疼痛、感染等应激过程中起重要作用[20]。目前已知的炎性介质有白细胞介素(interleukin,IL)、干扰素(interferon,IFN)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、神经生长因子(nerve growth factor,NGF)等。其中,白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-8(IL-8)、TNF等是促炎症细胞因子,白细胞介素-4(IL-4)和白细胞介素-10(IL-10)是抗炎症细胞因子[21-23]。正常生理情况下,促炎症细胞因子和抗炎症细胞因子通过机体的调控维持精细的平衡。Rittner等[24]报道,当组织破坏激活疼痛感受器,炎症因子的变化就会引起疼痛。
炎症因子在神经病理性疼痛的发生起重要作用[25]。5羟色胺、缓激肽、P物质、组胺等化学介质的释放均可导致炎症因子的激活,使高阈值的伤害性感受器化学致敏,传导低强度的痛觉刺激。
葛根素以剂量依赖性方式抑制炎性因子,通过提高大鼠T淋巴细胞增殖能力和 NK细胞活性,增强大鼠巨噬细胞吞噬功能。其中T细胞、NK细胞和单核巨噬细胞与IL-1、IL-6和TNF-α等多种炎症因子的合成和释放有关,这些炎症因子作为致痛物质,主要作用于初级传入神经,导致伤害性神经递质的释放,促使脊髓背角和大脑神经元的兴奋,从而引起疼痛。
研究表明不同浓度的葛根提取物对TNF-α、IL-l、IL-2 影响不同[26]。浓度为 0.08 ~2 μg/mL 的葛根素对TNF-α的分泌无影响,对IL-1、IL-2有抑制作用。10 μg/mL 的葛根素对 TNF-α、IL-1、IL-2 的分泌均呈抑制作用。实验表明葛根素可以显著抑制TNF-α和IL-1β的分泌,显著降低前列腺素E2的含量,从而减轻神经病理性疼痛[27]。
细胞主要有两种死亡形式:坏死与凋亡。细胞凋亡的概念于1972年由Kerr首次提出。细胞凋亡不同于细胞坏死,细胞凋亡是自身启动,主动控制,由基因调控而使细胞自动消亡的过程,又称程序性细胞死亡[28]。外周神经损伤可引起脊髓背角神经元细胞周亡,导致脊髓背角结构和功能的改变,使机械痛刺激与热痛刺激表现下降,产生痛觉过敏。凋亡对于细胞损伤及神经病理性疼痛具有重要意义。周围神经损伤可引起细胞改变,引起线粒体膜电位失衡,导致线粒体结构及功能障碍,使得存在于线粒体内的细胞色素C通过线粒体上的转化通道,释放到细胞质中,继而与细胞凋亡相关蛋白因子结合形成复合物,进一步裂解及活化与细胞凋亡相关的半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶(cysteine-containing aspartate-specific protease,caspase),引发一系列凋亡级联反应。通过药物干预抑制细胞凋亡,可以减轻痛觉过敏,从而达到治疗神经病理性疼痛的目的。
葛根素对神经细胞保护作用。其机制可能与葛根素抗细胞凋亡,增加Bcl-2的表达有关。Bcl-2基因编码细胞凋亡抑制因子,其作用是调节神经细胞的凋亡。在神经细胞损伤前后,机体通过调节Bcl-2蛋白的表达量来对抗凋亡。葛根素通过上调Bcl-2蛋白、下调Bax蛋白的表达来抑制神经细胞凋亡。张相彤等[29]研究表明,葛根素作用于损伤的神经细胞7 d后,以浓度效应关系改善创伤性损伤神经细胞的病理改变,可以减轻细胞的凋亡程度,增加Bcl-2的表达,从而降低Bax/Bcl-2比率,且与葛根素的浓度呈一定的剂量依赖性,提示葛根素对损伤的神经细胞具有神经保护作用。曹建中等[30]认为葛根素对神经细胞损伤的保护作用可能与葛根素上调Bcl-2蛋白的表达、下调Bax蛋白的表达,从而抑制神经细胞凋亡,发挥神经元的保护作用。因此,推测葛根素通过对神经细胞的保护达到治疗神经病理性疼痛的目的。
研究表明葛根素可以减轻缺血性大鼠脑细胞的损伤,这一作用主要通过提高热休克蛋白70(HSP70)表达水平来实现。葛根素可诱导细胞表达HSP70而对损伤的神经细胞起保护作用[31]。葛根素还可抑制caspase-3活性,抑制细胞凋亡从而保护缺血性脑损伤。
如上所述,葛根素具有阻断钠离子通道、调节细胞因子表达、保护神经细胞等药理作用。这些都可以解释葛根素用于治疗神经病理性疼痛的确切疗效。但是由于神经病理性疼痛的发病机制极其复杂,而葛根素的成分并不单一,临床使用时往往多药并用,所以其治疗神经病理性疼痛确切的机制尚待进一步研究。
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