卫星胶质细胞对痛性糖尿病周围神经病变影响的研究进展

郭依宁，于忠杨，冷锦红

(1.辽宁中医药大学研究生学院,辽宁 沈阳 110032；2.青岛市第六人民医院肝病科，山东 青岛 266000；3.辽宁中医药大学附属医院内分泌科，辽宁 沈阳 110032)

痛性糖尿病周围神经病变(painful diabetic peripheral neuropathy,PDPN)是糖尿病常见并发症[1]，能促进神经细胞凋亡，抑制神经再生，引起触觉和疼痛过敏，产生肢体震颤、下肢感觉异常等。感觉神经病变是其最常见的类型,感觉异常有麻木、蚁行、触电感等，疼痛是40%的患者初次就诊的原因,其中约20%的患者疼痛感超过6个月[2]，疼痛常发生在夜间，以自发性疼痛、痛觉过敏、感觉丧失为特征，疼痛剧烈、持续，严重干扰患者的生活质量[3]。目前，PDPN病因机制尚不明确，除了神经激素生长因子缺乏和细胞外基质重塑，还可能与轴突萎缩、脱髓鞘、周围神经纤维的丢失有关[4]。鉴于其病因复杂，目前尚缺乏对PDPN有效的治疗方法，通常在正常控制血糖的情况下以缓解症状的药物为主来控制病情。卫星胶质细胞(satellite cell，SGC)的激活与周围神经疼痛有关，SGC上的嘌呤受体以及相关的化学反应可能对PDPN产生影响。为探明PDPN与SGC的关系，以便为PDPN的治疗提供依据，本文就SGC与周围神经元的作用机制加以综述。

1 SGC的生物学特征与功能

SGC是周围神经系统中重要的胶质细胞，不仅存在于感觉神经胶质细胞中，还存在于交感神经节和副交感神经节中。SGC由神经嵴细胞衍生而来，其特征是围绕单个神经元的细胞鞘，每个SGC只接触1个神经元，SGC鞘与相关的神经元质膜之间的细胞外间隙仅为20 nm，使得神经元和SGC之间有密切的相互作用和有效的信号传导。SGC包围神经元的细胞体,并滋养和保护神经元[5-6]。而疼痛的发生主要起始于感觉神经节,它包含感觉神经元和SGC。神经疼痛综合征与SGC激活状态有关，与中枢胶质细胞相似，SGC激活有以下几点：(1)胶质反应：上调胶质标志物如胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)形态变化，包括胶质网络的肥大、增殖和修饰。在静息状态下，SGC表达较低水平的GFAP，在损伤周围神经后，SGC激活标志物GFAP，引起GFAP的高表达；(2)三磷腺苷(adenosine triphosphate，ATP)、趋化因子受体和半通道的上调：当神经受到损伤时，细胞内ATP增加，激活缝隙连接半通道，释放神经递质，参与Ca2+浓度变化，谷氨酸转运体下调，增加谷氨酸的高表达，引起初级传入神经元的强烈兴奋，诱发慢性神经病理性疼痛[7-10]。

神经元胞体之间缺乏突触联系以及神经元与周围SGC之间的紧密相连表明神经元-SGC通路可能在传入信号传导中具有重要作用。因此，了解神经元中的体细胞与周围的SGC如何进行交流，SGC如何影响神经元活动，以及如何在病理条件下促进感觉神经元慢性疼痛的产生是非常重要的。

2 SGC参与PDPN的作用机制

2.1SGC与ATP之间的信号交流当神经元受到刺激时，SGC上的缝隙连接蛋白通道以受控方式将ATP从细胞中释放出来。ATP是体内的一种能源物质，还是内源性调节免疫不可或缺的物质。SGC外 ATP 是整个炎症级联中的重要信号分子,作为一种危险信号,导致炎性体活化、中性粒细胞趋化、细胞通透性增强、细胞内外离子浓度失衡，引起外周神经血管扩张,并对几种信号联级进行微调，影响中枢、周围神经系统的病理损伤[11-12]。释放大量的ATP会影响SGC内Ca2+浓度，Ca2+通过嘌呤受体进入SGC内形成钙波。在Ca2+成像中发现，给予Ca2+阻断剂后，SGC与神经元中Ca2+浓度阻断，典型钙波消失。在给予ATP酶后发现SGC中Ca2+浓度下降[13]，而周围神经细胞中Ca2+浓度没有发生变化。这一现象表明，ATP是SGC与周围神经元之间进行传导的重要生物学递质。此外，SGC还维持着周围神经其他离子浓度变化。当周围神经兴奋时，细胞外K+浓度升高，SGC和周围神经元通过K+-ATP通道激活，使K+进入细胞内，维持细胞的稳定。当神经损伤时，炎性因子的浸润以及ATP大量释放使得该通道表达减少，细胞外K+浓度高表达，引起神经元的去极化，进一步加重神经病理性损伤，这也可能是PDPN发生的重要环节[14-15]。因此，ATP是SGC与神经元进行信息交流的重要神经递质，胶质细胞与周围神经的信息交流可通过ATP信号通路调节，对维持周围神经元内环境的稳态十分重要[16]。

2.2嘌呤2X7受体(purinergic2X7receptor,P2X7R)对SGC信号通路的调节嘌呤受体P2广泛参与神经系统疾病中，其中P2X7R主要在神经元和SGC中表达，是以 ATP 作为配体的阳离子门控通道，ATP是其唯一的天然激动剂。研究发现，P2X7R具有促炎作用，当发生神经损伤时，SGC被背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)中释放的ATP通过P2X7基因编码的P2X7R激活[17]，引起炎性因子释放、炎性小体积聚并增强相邻神经元的兴奋性，参与神经性疼痛的发生和维持。

LI等[18]研究发现，神经系统病理损伤后，SGC中P2X7R与其标志物GFAP高表达，激活SGC诱使其释放细胞因子，如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)；SGC释放的TNF-α能增强DRG神经元的兴奋性，增加周围神经元对炎症细胞刺激的敏感性；并发现在糖尿病组大鼠DRG中P2X7 mRNA、GFAP、TNF-α的表达水平明显上调。LI等[18]还发现，与野生型小鼠相比，敲除P2X7R基因的小鼠对机械性疼痛和热敏感痛敏感性显著降低；相反，伴随炎性疼痛损伤，SGC中P2X7R表达增加。此外，P2X7R的拮抗剂可以抑制神经性疼痛大鼠的疼痛行为。在使用P2X7R阻断剂BBG 20 min后，能减少SGC和巨噬细胞释放炎性因子白细胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、TNF-α，明显改善神经损伤后的结构异常，减少细胞死亡，周围神经系统因痛觉传导伤害性感受器的活性缺失而缓解神经病理性疼痛。因此，P2X7R拮抗剂可抑制DRG中与SGC活化相关的P2X7R的上调，从而降低IL-1β、TNF-α和GFAP的表达，起到镇痛作用[19]。

另外，URSU等[20]在基因水平上研究发现，P2X7R对人类疼痛敏感性存在重要作用，对神经损伤小鼠的研究显示，疼痛相关性基因组的单倍型区块位于P2X7R基因内，小鼠P2X7R的功能丧失是伤害性测试不敏感的重要原因。在乳房切除术后疼痛和骨关节炎妇女中发现，P2X7R基因多态性与疼痛敏感性相关；在PDPN患者中发现，携带GOF SNP rs1718119(Ala348Thr)等位基因的患者疼痛评分高出平均水平，并且P2X7R能介导细胞凋亡参与免疫应答反应[21]。在由炎症介导、免疫细胞浸润的胰腺和引流淋巴结中发现，P2X7R是导致免疫应答的重要激活因子；敲除P2X7R基因小鼠的中枢系统中凋亡的淋巴细胞明显减少，提示P2X7R的激活促进淋巴细胞凋亡[22]。这些研究说明，在SGC中表达的P2X7R在疼痛中起到主导作用，提示PDPN患者可受益于抗P2X7R的治疗。

2.3SGC缝隙连接蛋白表达与功能调控在感觉神经节中，感觉神经元不会形成电或化学突触，因为每个体细胞都被 SGC包裹。而在相邻的2个SGC之间存在缝隙连接蛋白，它是维持神经元周围血液和神经屏障化学反应的一个重要组成部分，并通过从SGC中释放的生物活性分子以及介导ATP-P2X7R信号转导影响神经元的功能[23]。

缝隙连接蛋白connexin是独特的跨膜蛋白，它是人体组织进行细胞间信息交流、能量代谢的一种特殊膜通道结构,通道的开闭受膜电位、pH值、游离Ca2+浓度等的调节,并直接作用于相邻细胞间ATP、葡萄糖、Na+、K+、Ca2+等物质的传递。Connexin是已知在2个相邻SGC之间形成的半通道,允许小亲水性分子通过细胞双层。缝隙连接通过传递信号分子如谷氨酸、ATP和第二信使缓冲SGC外Na+和K+的浓度，并在相邻细胞之间提供能量来促进SGC间联系[24]。其中connexin的亚型43(connexin43，Cx43)主要参与神经损伤的发生、发展。

ZHANG等[25]认为，逆转Cx43上调可能是治疗神经性疼痛的有效治疗方法。番茄红素注射治疗骨神经部分结扎的小鼠发现，用TNF-α刺激培养的SGC能降低Cx43表达，而使用番茄红素处理后的SGC能上调Cx43表达，并改善机械过敏。另外，TNF-α体内刺激也会直接下调Cx43表达[26]。因此，通过上调SGC中Cx43的表达可能会抑制SGC的激活，减少神经性疼痛。 ZHANG等[25]还发现其他亚型 Cx32和Cx26存在于大鼠坐骨神经中，而且它们的相对表达会在神经损伤后发生改变，这些特异性表达可能在糖尿病神经病变进展中起作用[27]。长期高血糖可通过激活磷酸激酶信号通路，促进Cx43的磷酸化而抑制SGC之间的信号通讯，内皮细胞、血管平滑肌细胞不同功能丧失，加重糖尿病神经痛并发症的风险。

有研究发现了SGC上的另一种缝隙连接蛋白pannexin，其可能与葡萄糖代谢密切相关[28-29]。缝隙连接通道pannexon是由pannexin的6个亚基组成的，是缝隙连接半通道的结构基础。目前有3种pannexin类型:pannexin-1(Panx1)、pannexin-2 (Panx2)和pannexin-3 (Panx3)。Pannexin形成的缝隙连接通道在结构上类似于Cx43通道,二者均由6个亚基组成，均有1个共同的质膜拓扑结构，包括4个跨膜结构域、2个细胞外环、1个细胞质环和N、C端面对细胞质[30]。

在细胞膜上，pannexon大多保持封闭状态，以防止神经元细胞裂解[31]。因为ATP-P2X7R与Panx1有密切的相互作用，Panx1蛋白通道的开放由P2X7的活性调控,当SGC缺血损伤时,细胞内ATP释放，激活P2X7R引起Panx1通道开放,大量ATP从缺血组织中释放可以促进SGC内Ca2+局部自发性释放及传导，导致Ca2+内流引起细胞死亡。Panx1功能的失调引起巨噬细胞死亡或促炎性M1型巨噬细胞转化为M2型巨噬细胞，并使高水平的ATP和一磷腺苷水解[32]，加重周围神经细胞炎症进展。这些研究共同证实了Panx1在神经炎症中的作用，Panx1 的激活是不可逆,它会调节SGC功能，最终导致神经元细胞裂解死亡。目前需要更多的研究来确定Panx1激活在生理环境中的作用机制。使用基因敲除小鼠将大大扩展Panx1对周围神经炎症的作用机制研究[33]。

3 结语与展望

SGC环绕在感觉神经节神经元周围,是产生和维持疼痛重要的参与者。在神经损伤的疼痛过程中，SGC释放出神经递质ATP，激活P2X7R，导致缝隙通道蛋白的表达增多，对周围神经痛发挥重要作用。细胞外核苷酸对SGC嘌呤受体的激活可以参与到感觉传导的调节中。此外，与其他胶质细胞一样，SGC维持离子稳态、调节神经递质，在介导免疫应答反应中起到关键作用。因此，SGC在治疗各种病理性神经病症(包括炎性和神经性疼痛、神经炎症和神经退行性改变等疾病)中的药理作用可能成为治疗疼痛新的研究靶点。