腺苷及其受体与针刺镇痛的相关性研究

郭 烨



腺苷及其受体与针刺镇痛的相关性研究

郭 烨

腺苷是中枢神经系统中重要的神经递质，通过与不同受体亚型结合，在体内发挥不同的作用。其中A1受体与腺苷在体内亲和力最高，A2a受体、A3受体虽与腺苷亲和力不如A1受体，但在痛觉信息的传递和调节过程中均具有非常重要的作用。本研究从腺苷及腺苷A1、A2、A3三类受体的分布、作用及相关神经肽的关系进行探讨，为进一步探讨针刺镇痛的机制研究提供思路。

腺苷；腺苷受体；针刺镇痛

针刺疗法在中国应用广泛、历史悠久，且疗效确凿。尽管西方医学对针灸疗效持怀疑态度，但越来越多的人表示接受针灸疗法，美国NIH也将针灸列为有效的补充替代疗法[1]。针灸镇痛疗效虽确定，但其生物学基础并未明确。随着对针灸作用机理研究的深入，腺苷及其受体的作用渐渐表露出来。

1 腺苷及其受体

嘌呤是一种重要神经递质，参与了神经信息传递、神经组织细胞生理活动调节、某些神经病理过程。嘌呤类物质包括三磷酸腺苷(ATP)及其代谢产物二磷酸腺苷(ADP)、单磷酸腺苷(AMP)、腺苷(ADO)。其受体则分为P1(腺苷)和P2(腺嘌呤核苷酸)两类，P1受体则分为A1、A2、A3三种，其中A2受体又分为A2a、A2b两种。

腺苷是一种内源性嘌呤核苷，Drury等[3]首先发现ADO具有舒张血管、降压、减慢心率等作用。腺苷不仅是合成ATP的重要中间体，还能以ATP或ADP形式转移能量，或以环磷酸腺苷(cAMP)形式进行信号传递；同时也是一种抑制性神经传导物。除上述功能外，疼痛情况下，腺苷可作为神经递质限制神经兴奋的范围，也能调节神经的可塑性，从而产生镇痛作用。

2 腺苷的代谢

ATP是细胞外腺苷的来源之一。所有细胞均能向胞外释放低水平ATP，而当机体出现刺激、炎症、PH值改变、低氧、组织损伤、神经损伤时释放则增加。胞外的ATP通过外核苷酸酶迅速水解为腺苷。而细胞外腺苷另外一大来源则是胞外cAMP，通过细胞外核苷酸酶和磷酸二酯酶实现。

细胞外腺苷进入细胞内主要有三条路径：①通过转运蛋白进入细胞内；②通过细胞外腺苷脱氨酶代谢为肌酐进入细胞内；③通过腺苷激酶磷酸化为AMP。进入细胞内的腺苷可能合成ATP并进一步参与其他生理活动。与之相反，释放于细胞外的ATP不能直接返回胞内，但能被胞外核苷酸酶迅速水解为腺苷，从而能被再摄取入细胞内。

3 腺苷受体与疼痛

3.1 腺苷A1a受体与疼痛 在腺苷受体四种亚型中，A1a受体在中枢神经系统中分布最广，在突触前膜及突触后膜均有表达，在大脑主要分布在皮质、小脑、海马，脊髓背角浅层也有大量分布。

ADO作为一种重要的神经递质，参与了外周及中枢痛觉信息的传递和调控。ADO能提供持续而稳定的疼痛缓解作用，可与吗啡共用，减轻对吗啡的需求。而ADO这种镇痛作用目前被认为主要由A1受体介导。A1受体的激活能在一定程度上缓解病理性神经痛、炎症痛。在脊髓水平上，A1受体既可以经过突触前膜也可经过突触后膜来抑制痛反应，也通过阿片受体产生协同作用。激活A1受体能对慢性痛两种最常见的疼痛行为——机械痛、热痛产生镇痛效果；A1a受体基因敲除后镇痛效果明显被消弱，对热刺激更加敏感出现热痛高敏感现象。在中脑导水管周围灰质(PAG)给予A1受体特异性激动剂，能出现明显对疼痛耐受升高现象。目前普遍认为腺苷通过激活初级传入神经元胞体上的A1受体，抑制Ca+内流，进而抑制突触前膜谷氨酸的释放，从而产生镇痛效应。

3.2 A2受体与疼痛 A2受体主要分为A2a及A2b受体两种亚型。A2a受体则主要分布在纹状体神经元突触后膜，海马及大脑皮层突触前膜有少量表达。在压力、年老及缺氧、脊髓损伤STZ诱导的糖尿病、慢性疼痛、炎症等情况下A2a受体表达升高。A2b受体在机体内表达极低、与腺苷亲和力极低，在疼痛相关研究较少。A2a及A2b受体均可激活腺苷环化酶，产生高浓度细胞内cAMP，并联合信号级联放大。

目前对A2a受体的研究尚具有争议性，A2a受体基因敲除小鼠表现出对急性痛(热板实验、甩尾实验)反应的迟钝[4]。低剂量的A2a受体兴奋剂的应用即能提供持续的疼痛缓解[5]。

3.3 A3a受体与疼痛 A3a受体在不同的物种中表达不尽相同，在大鼠中以睾丸及肥大细胞中表达最高，在人类则以肺及肝中表达最高，冠状动脉及颈动脉上亦可发现高表达。A3a受体能介导缺血性损伤的再灌注；可阻滞腺苷酸环化酶，亦可被肌酐局部兴奋剂激活。

中枢神经系统中的腺苷通过调节神经递质的兴奋性、持久的神经信号、胶质细胞的激活和增值来参与疼痛的调节。因此，腺苷及其类似物能阻止疼痛行为，鞘内注射腺苷能对慢性神经痛提供一个持久的缓解效果[6]。

目前对A3a受体在疼痛中所起的作用目前研究不多，普遍认为A3a受体可能通过肥大细胞来参与调解疼痛及炎症。激活A3a受体后可诱发明显镇痛效果；A3a受体拮抗剂能阻滞腺苷镇痛效果。与之一致的是，在A3a受体基因敲除后出现更明显的热痛高敏感。也有实验发现，A3a受体基因敲除小鼠对伤害性疼痛刺激并无保护作用，这与之前的实验结果正好相反[7]。

4 腺苷及其受体与针刺镇痛

随着腺苷及其受体在疼痛中重要作用的显露，Burnstock[8]提出一个大胆的假说，他认为嘌呤类物质及其受体参与电针镇痛，并可能是针刺镇痛局部机制的关键。

为了证实腺苷是否与针刺镇痛密切相关，首要的问题即是检测针刺后细胞外腺苷浓度是否有升高。在确认针灸后腺苷释放增加，其次需要确认腺苷是否对针刺镇痛疗效至关重要。

4.1 A1受体与针刺镇痛 针刺使海马区域腺苷含量升高，其A1RmRNA及蛋白表达均有升高[9]。在诸多亚型中，A1受体与ADO 的亲和力最强，两者结合后对痛觉信息的传递和调控过程有非常重要的作用。从ADO和腺苷A1受体的分布、作用及与神经肽的关系探讨针刺镇痛的机制，可以发现腺苷同其A1受体在疼痛信号传递及整合中具有重要作用，而腺苷与内源性阿片肽关系可能有着密切关系，而这个也有可能是针刺镇痛的机制之一。

电针能增加大脑皮质腺苷浓度，电针疗效也能被腺苷A1受体拮抗所消除。由此提出电针镇痛过程中腺苷及其A1受体发挥了至关重要的作用。而在腺苷分解代谢过程中起到关键作用的腺苷脱氨酶(ADA)在电针后浓度明显降低。可以得出初步的推论，腺苷在针刺治疗中起到了重要作用，而这个作用则可能与ADA有密切的联系[10]。

针刺小鼠后可发现穴位局部释放核苷酸(ATP、ADP、AMP)及腺苷(ADO)[11]。针刺镇痛效果依靠于A1受体的激活，这暗示着镇痛与细胞外腺苷有着密切的联系。目前研究认为在骨骼肌细胞中外核苷酸酶使核苷酸转化为腺苷。此外进一步实验证实，在炎性痛及神经痛模型中，穴位注射腺苷A1受体激动剂后有明显的镇痛效果[12]。外周注射A1受体激动剂CCPA对炎性痛、神经病理痛均有明显作用，而针刺所介导的镇痛效果也需A1受体的表达。这些发现证实了对于临床针刺效果A1受体是必要且足够的[13]。穴位局部注射重组外核苷酸酶(如PAP)是否能比针刺或A1受体激动剂产生更持久的A1受体依赖的镇痛效果也是十分有趣的研究，目前尚无定论。针刺后，穴位局部出现高浓度的ATP、ADP、AMP、ADO，其中AMP含量为更高，因此针穴局部有丰富的底物让PAP水解。针刺与A1受体的关系十分有趣，这可能解释了为什么针刺并非总对人体疗效显著。作为广泛应用的精神类药物——咖啡因，作为腺苷受体非选择性拮抗剂，对A1及A2a受体均有拮抗作用。有趣的是，在大鼠实验中发现能阻滞针刺镇痛效果的咖啡因用量正是人体消耗单杯咖啡中所含咖啡因的量。咖啡因对人体针刺疗效产生影响的机制，目前尚无确凿证据，但无疑这是十分重要的研究方向[14]。

而针刺对GABA的作用亦得到了实验的验证，因此针刺可能通过对GABA起作用从而作用于A1受体，产生镇痛效果。针刺镇痛机制研究中，内阿片肽的作用确凿，研究也最多。阿片肽促进腺苷的释放这一结果也得到实验证实，且通过解剖的研究发现阿片受体与腺苷A1受体在中枢的分布也有一定的重叠[15]。这也为针刺镇痛机制与阿片肽同腺苷及其受体的相互作用有关这一假说提供了证据。

4.2 A2受体与针刺镇痛 A2受体活化，导致细胞内环磷酸腺苷分泌增加，从而抑制免疫细胞活化程度，减少前炎症诱导因子的分泌及基因表达，同时可促进抗炎因子的分泌表达，降低机体的炎症反应，从而减轻机体炎性痛。A2a受体被认为是炎症中重要的免疫调制剂。在CIA炎症模型小鼠模型可见A2a受体主要分布在炎症的滑膜组织，给予电针刺激后其分布规律并无改变。A2a受体在CIA模型小鼠上可见明显的上调，而EA处理后出现下调的趋势；给予了A2a受体拮抗剂后，A2a受体表达增加，且并不依赖EA这一治疗手段。同样，EA抗炎镇痛的作用能被A2a受体拮抗剂所阻断，因此认为A2a受体信号参与了并且是针刺镇痛的必要条件[16]。作为腺苷受体非特异拮抗剂的咖啡因，实验证实其可抵消针刺抗炎镇痛的疗效[17]。

大量的实验证实针刺信号传入的神经通路，是通过针穴皮肤局部感受器及神经末梢的传入中枢，而疼痛部位传入的伤害性刺激信号与其在中枢神经系统进行整合，同时针刺亦能激活中枢神经系统中相关的痛觉调制机制，如丘脑中央中核、中脑导水管周围灰质、中缝大核等[18]。而腺苷受体被证实广泛分布于外周及中枢神经系统，在DRG、脊髓、PAG、皮质、海马、小脑等表达，其分布于针刺信号传导通路存在一定的重叠[19]。可以推测，腺苷在针刺镇痛中起到了至关重要的作用。

5 小结

综上所述，腺苷及其受体，尤其是A1及A2a受体两种亚型，在疼痛信号的传递及整合方面具有重要的作用，针刺镇痛机理可能直接或者间接与腺苷的释放，两种受体亚型的激活相关。A1受体与腺苷亲和力最高，在针刺镇痛中起到了必要的作用；A2a受体则与炎症密切相关，可能解释炎性痛及针刺抗炎镇痛机制。在这一过程中，神经系统与神经递质相互作用，共同整合，这才达到了镇痛的疗效。A3受体作为腺苷受体的一种，在疼痛中也有至关重要的作用。然而其在针刺镇痛是否参与，又是否是必要的受体，目前暂无研究。关于这方面的研究还有待从多学科、多角度、多方面的进一步深入细致的研究。

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Study on the Relationship between Adenosine and Its Receptors and Acupuncture Analgesia

GUO Ye

(Grade 2013 PHD Candidate, College of Acupuncture-Moxibustion and Tuina, Chengdu University of TCM, Sichuan, Chengdu 610000, China)

Adenosine is an important neurotransmitter in the central nervous system, combining with different receptor subtypes, and plays different roles in the body. Among them in the body, A1 receptor has the highest affinity with adenosine, although both A2a receptors and A3 receptor are not as good as A1 receptor, all have a very important role in the pain process. This study was conducted to investigate the effects, distribution and related neuropeptides of A1, A2, and A3 three kinds of adenosine and its receptor to further explore the mechanism of acupuncture analgesia.

Adenosine; Adenosine receptor, Acupuncture analgesia

成都中医药大学针灸推拿学院博士研究生2013级(成都 610000)

10.3969/j.issn.1003-8914.2016.19.058

1003-8914(2016)-19-2903-03

�尔奇

2016-03-01)