蛋白酶激活受体2在骨癌疼痛发生发展中作用的研究进展

张文，刘丹，胡向阳，胡卫

(三峡大学医学院，湖北宜昌 443002)

·综述·

蛋白酶激活受体2在骨癌疼痛发生发展中作用的研究进展

张文，刘丹，胡向阳，胡卫

(三峡大学医学院，湖北宜昌 443002)

蛋白酶激活受体2(PAR2)是G蛋白偶联受体家族成员，由细胞内袢与C-末端、7个跨膜螺旋结构、N-末端与细胞外袢组成，广泛分布于各个组织系统，包括表皮、心血管、免疫系统、外周与中枢神经系统等，通过跨膜信号转导调节细胞的各种功能。骨癌疼痛大多数是由癌症转移到骨引起，常常伴随骨相关事件发生，严重影响患者生存质量。活化的PAR2通过调节相关的特殊信号通路，如P物质、降钙素基因相关肽、脑源性神经营养因子、瞬时感受器电位通道、丝裂原激活的蛋白激酶/细胞外信号调节激酶、N-甲基-D-天门冬氨酸受体、蛋白激酶A、蛋白激酶C、阿片受体等，参与骨癌疼痛痛觉敏化及痛觉信息的传递和调控。

蛋白酶激活受体2；骨癌疼痛；G蛋白偶联受体；疼痛传导通路

骨癌疼痛大多数是由癌症如乳腺癌、肺癌、肾癌、前列腺癌等转移到骨引起，常常伴随骨相关事件的发生，严重影响患者的生存质量。炎症、神经损伤、缺血、肿瘤诱导等多种因素相互整合导致疼痛的发生与维持[1]。目前，骨癌疼痛的治疗方法包括药物治疗(非甾体抗炎药、阿片受体镇痛、二磷酸盐类等)、放射性疗法、局部手术和麻醉镇痛等其他辅助治疗。然而，这些疗法仍然很难控制疼痛，并伴随明显的不良反应。蛋白酶激活受体2(PAR2)是蛋白酶激活受体(PARs)的一个亚型，能参与骨癌疼痛痛觉敏化以及痛觉信息的传递和调控[2]，其可能是治疗骨癌疼痛的一个重要靶点。现将PAR2在骨癌疼痛发生发展中的作用研究进展情况综述如下。

1 PAR2的生物学特性及胞内信号转导作用

PARs是G蛋白偶联受体(GPCRs)家族成员，其拥有4个亚型(PAR1～PAR4)。PAR2于1994年在鼠基因库中首次被鉴定，由细胞内袢与C-末端、7个跨膜螺旋结构、N-末端与细胞外袢组成。胰蛋白酶、类胰蛋白酶、中性粒细胞弹性蛋白酶、激肽释放酶等是PAR2内源性的激活肽，其中胰蛋白酶是PAR2最有效的激活剂[3]。当蛋白酶识别PAR2后，裂解N末端形成一个系锁配体，与细胞外袢相互作用，激活PAR2，细胞内信号开始传递。研究[4]发现，PAR2在各个组织系统中广泛分布，包括表皮、心血管、免疫系统、外周与中枢神经系统等，参与癌症、炎症、肠易激综合征、慢性疼痛等多种疾病的发生发展过程。

PAR2介导细胞跨膜信号转导，能够引起胞内蛋白激酶C(PKC)、蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶D(PKD)等信号的活化，从而增强瞬时感受器电位V(TRP)离子通道家族成员瞬时感受器电位受体1(TRPV1)、瞬时感受器电位受体4和瞬时受体电位锚蛋白1亚型活性，导致Ca2+为主的跨膜流动，胞内Ca2+浓度增加，从而激活细胞外信号调节激酶(ERKs)/丝裂原激活的蛋白激酶(MAPKs)信号[5～7]，并上调前列腺素E、降钙素基因相关肽(CGRP)和P物质(SP)表达。此外，活化的PAR2能激活磷酸脂酶C(PLC)介导的磷脂信号，诱导IKKα和IKKβ的磷酸化，激活NF-κB信号通路[8]。这些信号转导通过调节细胞的各种功能，参与应对骨癌疼痛的各种刺激。

2 PAR2在骨癌疼痛发生发展中的作用

研究[3]表明，PAR2在外周神经系统(背根神经节(DRG)的小中型神经元)和中枢神经系统(小神经胶质细胞、星形胶质细胞、神经元和DRG的终端传入纤维)中广泛表达。Bao等[9]发现，PAR2在骨癌疼痛大鼠坐骨神经和背根神经节中表达上调，并伴随相应的神经化学变化。Lam等[10]发现，将PAR2基因缺陷的骨癌疼痛大鼠与模型组相比，痛域明显增加。活化的PAR2通过调节相关的特殊信号通路，如SP、CGRP、脑源性神经生长因子(BDNF)、TRPV1、ERKs/MAPKs 、N-甲基-D-天门冬氨酸受体(NMDA)、PKA、PKC和阿片受体(MOR)等，参与骨癌疼痛痛觉敏化及痛觉信息的传递和调控。

2.1 SP、CGRP SP和CGRP作为感觉神经元活化的一个标志，能促进初级传入神经元释放兴奋性的谷氨酸与天冬氨酸，诱发痛觉过敏与超敏[11]。SP可以作用于神经激肽1受体(NK1R)，引起突触后膜的缓慢去极化，消除Mg2+对NMDA受体的电压依赖性阻断，从而参与痛敏[12]。CGRP是一种致炎、致痛的初级传入痛觉递质，能够非特异性增强脊髓背角神经元对兴奋性氨基酸受体激动剂的作用[13]。在骨癌疼痛模型中，PAR2与CGRP、SP在DRG神经元中共表达，并且能促进SP、CGRP的释放[14]。将肿瘤细胞注入髓腔后导致初级传入神经元末梢CGRP上调，并且此现象能被PAR2抑制剂所抑制[15]。注射PAR2激动剂导致的持续性痛敏能也被CGRP与NK1R抑制剂减缓[12]。Chen等[16]用Western blotting法检测到脊髓背角PAR2表达上调，后者能增强谷氨酸的活性，并且促进CGRP、SP的释放。

2.2 BDNF BDNF是大脑区域包括皮层、海马、脊髓中调节突触可塑性的关键因子之一[8]，参与各种类型疼痛过程中中枢敏化的发生与维持[17]。大量动物实验证明，BDNF能调节伤害性感受刺激在脊神经中的传递过程[18]。BDNF通过激活酪氨酸激酶受体B(TrkB)使突触后膜NMDA磷酸化，NMDA受体通道开放时间延长[19]。另外，BDNF-TrkB能影响通过影响钾离子-氯离子联合转运体2导致γ-氨基丁酸(GABA)受体氯离子通道开放，使GABA介导的神经传递的抑制作用减弱。另有研究[20]表明，骨癌疼痛能致BDNF在DRG的中小神经元表达上调，也有助于疼痛信号的传递。

PAR2受体能激活一些细胞内信号级联反应，其中PLC介导的磷脂信号可能诱导IKKα和IKKβ的磷酸化，导致NF-κB的激活与核转位。NF-κB信号通路的增强能促进BDNF在中枢神经的表达[21]。并且PAR2也能参与炎症介质诱导小神经胶质细胞释放BDNF的过程[19]。Bao等[20]的研究证明PAR2或者NF-κB的抑制剂能减弱脊髓背角BDNF的表达，参与减轻骨癌疼痛的痛敏行为，提示PAR2可能通过NF-κB-BDNF信号通路调节骨癌疼痛的敏化过程。

2.3 TRPV1 TRPV1是瞬时感受离子通道超家族，广泛分布于脊髓、背根神经节、三叉神经节、迷走神经节、脑和一些非神经组织上。外源(辣椒素或乙醇)或内生(质子，pH<6.0，热毒>43 ℃)的因素都可以激活TRPV1。TRPV1活化后，离子通道开放，大量钙离子、钠离子内流，神经末梢去极化，释放兴奋性氨基酸、神经肽类，如SP、神经激肽A、CGRP、血管活性肠肽等，不仅参与疼痛的探测与传递，而且参与整合诱发痛觉的各种刺激[22]。

TRPV1在DRG小直径神经元中高表达，其表达TRPV1的DRG神经元中90%的都能表达PAR2[14]。研究[23]证明，骨癌疼痛大鼠DRG中的TRPV1表达增强，能诱发疼痛应答，并当抑制其表达时能减缓疼痛相关行为[24]。激活脊髓中TRPV1时能导致热敏感和机械痛觉敏感，并且鞘内注射TRPV1拮抗剂能明显减弱骨癌疼痛的痛敏行为[25]。对骨癌疼痛大鼠鞘内注射PAR2拮抗剂FSLLRY-NH2时，TRPV1的表达明显减弱。Amadesi等[23]对骨癌疼痛大鼠注射PAR2激动剂时，能诱导老鼠痛敏，此现象能被TRPV1抑制剂或应用TRPV1基因缺乏老鼠抑制。另外也有研究[2]证明，PAR2能通过激活PLC，从而激活PKA和PKC，间接磷酸化TRPV1。

2.4 ERKs/MAPKs MAPK是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在调节细胞信号传导与基因表达中起关键作用。MAPK家族含有3个主要成员，即ERK、p38 MAPK、c-Jun 氨基末端激酶，参与不同信号级联反应。近年许多研究表明，ERK/MAPK信号通路能激活3种激酶的级联反应(Ras、Raf、MEK、ERK/MAPK)，将细胞外的各种信号通路传递至胞内，参与脊髓背角与DRG的痛觉信息的传递与调制。Wang等[26]用Western blotting法与免疫荧光证明，当骨癌疼痛大鼠脊髓背角的p-ERK和磷酸化环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(p-CREB)表达增加，当鞘内注射ERK抑制剂后，能缓解骨癌疼痛的痛敏行为。

PAR2能通过很多机制激活ERK1/2 MAP激酶，其一是β-arrestins与激活的GPCRs在质膜上的相互作用，参与受体脱敏与内吞；另外，PAR2还能作为分子骨架促进ERK1/2信号分子在等离子体膜上的形成或促进转移到核内。PAR2激动剂能促进PAR2、β-arrestins、Raf-1和激活的ERK1/2在等离子体膜形成的大分子量复合体，转移入核，启动含有CRE的基因进行转录，产生新的功能性蛋白维持痛敏[27]。

2.5 NMDA NMDA是一种离子型的谷氨酸受体，在脊髓背角浅层广泛分布，参与痛觉信号的形成和维持。NMDA至少含有7个亚基，包括NR1亚基、NR2亚基(NR2A、NR2B、NR2C、NR2D)及NR3亚基(NR3A、NR3B)。NR2B亚基主要分布于脊髓背角Ⅰ、Ⅱ层和前脑，疼痛传导密切相关的。神经系统中NMDA受体激活后可以激活神经型一氧化氮合酶(nNOS)，促进环鸟苷酸(cGMP)的合成，提高靶细胞内cGMP水平，形成NMDAR-nNOS/NO-cGMP信号转导通路，调节疼痛信号和痛觉过敏。大量研究[28]证明，NR2B在骨癌疼痛的突触传递、痛觉感知和中枢痛觉敏化形成等方面发挥了重要作用。Kawabata等[29]发现，鞘内注射PAR2激动剂能导致老鼠产生痛敏行为，并且能检测一些神经活性物质在脊髓背角的表达，此现象能受到NMDA受体拮抗剂与NO抑制剂的抑制。

2.6 PKC、PKA PKA与PKC是参与多种信号转导的重要蛋白激酶，能介导细胞的增值、凋亡、分裂。研究[30]表明，在外周感觉神经和脊髓中PKCγ mRNA、蛋白表达增多，cAMP-PKA信号通路的激活在大鼠骨癌疼痛产生和发展中起重要作用，并且抑制该信号能有效缓解疼痛。活化的PAR2能有效激活PKA与PKC。激光共聚焦证明，PAR2与PKA、PKC在DRG神经元中共表达，并且PAR2激动剂促进PKA与PKC酶催化亚基从体外培养神经元或HEK293细胞的细胞质向细胞膜移动[31]。PAR2结合到PLCβ，将膜上的脂酰肌醇4，5-二磷酸分解为二酰甘油(DAG)和1，4，5-三磷酸肌醇，后者能动员细胞内钙库释放钙离子到细胞质中与钙调蛋白结合，而DAG在钙离子的协同下激活PKCε。PAR2激动剂也能刺激神经元或HEK293 cAMP的形成，这最终激活PKA。

2.7 MOR 阿片类药物(如吗啡、芬太尼等)通过激活外源性或内源性阿片肽，与阿片受体结合，发挥镇痛作用。大量研究[32]表明，骨癌疼痛模型的DRG中MOR表达下调，并且PAR2拮抗剂能明显增强吗啡的镇痛作用和延长吗啡镇痛时程。Bao等[32]用1 mg/mL吗啡腹腔注射骨癌疼痛大鼠，发现其不能改善痛觉增敏现象，但是当同时鞘内注射小剂量PAR2拮抗剂时，骨癌疼痛大鼠的痛域明显加强，另外当给予MOR拮抗剂预处理后，PAR2拮抗剂的增强镇痛效应明显受到抑制。此外，PAR2激动剂还可能能通过TRPV1与MOR共同的通路参与骨癌疼痛的过程[2]。

综上所述，PAR2在骨癌疼痛的发生、发展、调制和传导过程中发挥重要作用。大量研究已经证实，抑制PAR2的表达与活性能有效缓解骨癌疼痛，这个过程与SP、CGRP、BDNF、TRPV1、MAPK/ERK、NMDA、PKA/PKC和MOR密切相关，特别是当与阿片受体类药物联用时能增加其疗效，降低耐受。最近也有研究[25]表明，中药能通过抑制PAR2通路对骨癌疼痛发挥镇痛作用。因此，随着对以PAR2为靶点治疗骨癌疼痛机制的深入探讨，能为骨癌疼痛的临床治疗与用药提供新的思路与方法。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.47.032

R738.1

A

1002-266X(2017)47-0098-04

国家自然科学基金资助项目(81503381)。

胡卫(E-mail: huwei-99@21cn.com)

2017-07-13)