SNAP-25与神经病理性疼痛的关系研究

贾丹丹，黄 诚

（1.赣南医学院2019级硕士研究生；2.赣南医学院基础医学院；3.赣南医学院疼痛医学研究所，江西 赣州 341000）

细胞内大分子物质及颗粒性物质必须以囊泡运输的形式进行跨膜转运和信息传递。在中枢神经系统中，神经病理性疼痛信号的传递是通过神经递质的释放和清除来完成的，而神经递质的释放离不开可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感性因子附着型蛋白受体（Soluble N-ethylmaie-sensitive factor attachment protein receptors，SNARE）复 合物的参与，SNAP-25 是SNARE 复合物3 种蛋白之一，能调节神经递质释放，进而调控神经病理性疼痛。本文主要围绕SNAP-25与神经病理性疼痛的关系进行综述。

1 SNARE复合物

在真核细胞中，分子运输为了不影响细胞及细胞器结构的完整性，常用膜载体介导（一般为囊泡），这些载体的出芽、靶向选择和融合过程通常需要大量蛋白质的参与，其中SNARE 复合物在膜融合过程中发挥核心作用［1-3］。SNAREs 是一个由20～30 kDa 蛋白质组成的家族，含有60～70 个氨基酸残基的保守SNARE 基序，SNARE 基序结构为α-螺旋结构，它是膜融合的结构基础［4-5］。在哺乳动物中，SNARE 蛋白家族有30 多个成员，各成员的氨基酸序列分为：C-末端跨膜结构域、N-末端多折叠区域和SNARE 基序。在结构上，根据位于SNARE 结构域中间的氨基酸残基种类分为R-SNAREs（基序中心为精氨酸）和Q-SNAREs（基序中心为谷氨酰胺）。R-SNARE 充当囊泡SNARE，而Q-SNARE 充当靶膜SNARE，基于组装四螺旋束中的位置，Q-SNARE 又分为Qa、Qb 和Qc，按SNARE 基序将R、Qa、Qb 和Qc 以1∶1∶1∶1 的比例结合，构成SNARE 复合体。R-SNARE是由一个SNARE基序和Q-SNARE的三个SNARE基序组装成四螺旋，具有促进膜融合作用［2，6］。在功能上，SNAREs 蛋白复合物分为靶膜-SNARE（target-SNARE，t-SNARE）蛋白和囊泡膜上的囊泡-SNARE蛋白（vesicle-SNARE，v-SNARE），t-SNARE蛋白包括syntaxins和SNAP-25蛋白家族，而v-SNARE是由突触小泡膜蛋白（Vesicular-associated membrane protein，VAMP）组成［7］。

SNARE 蛋白复合物在膜融合中起关键作用，当运输囊泡和靶膜接近时，靶膜上syntaxins与SNAP-25识别、靠拢和结合，而囊泡上的VAMP 同样识别、靠拢和结合上来，共同形成一个7S 的R-Q-SNARE 复合物，引导囊泡和靶膜的贴附和融合，使得囊泡内的物质可以进入新的亚细胞结构中或者经由胞吐作用分泌到细胞外，从而完成细胞内运输和细胞外的胞吐与分泌过程［8-10］。在神经系统中，SNARE 复合物的形成和改变会导致活动性突触囊泡数量变化，使得神经递质释放紊乱，进而影响神经系统功能［11］，造成神经系统疾病的产生，比如癫痫［12］、帕金森病［13］、阿尔茨海默病［14］和精神分裂症［15］等。

2 SNAP-25的生物学功能

突触小体相关蛋白SNAP-25 是SNARE 复合物亚家族的重要成员，它是一种含有206 个氨基酸的亲水性蛋白，其基因位于染色体20p12-p11.2 区域［16］。突触小体相关蛋白同时含有Qb和Qc两个基序，SNAP-25 含有N-末端、SNARE 基序（SN1，Qb）、连接区和第二个SNARE 基序（SN2，Qc），连接区将Qb 基序的C-末端连接到Qc 的N-端，由于所有SNARE 基序在SNARE 复合物内在N-端到C-端方向对齐，这就需要连接器沿着SNARE复合物从C-末端到N-末端运行［7，17］。SNAP-25 通过棕榈酰残基与膜结合，棕榈酰残基与蛋白质中心4 个邻近的半胱氨酸残基通过硫酯键连接，而SNAP-25 的氨基和羧基末端结构域高度保守，形成分子间卷曲螺旋［18-19］。研究发现，鸡的SNAP-25基因含有8个外显子，因外显子5编码的9个氨基酸不同，SNAP25有SNAP-25a和SNAP-25b 两种异构体，尽管它们有高度的保守序列，但功能并不完全相同［18-20］。SNAP-25a 主要表达于胚胎时期的神经细胞中，而SNAP-25b 主要表达于成熟个体神经细胞中，且SNAP-25b 的表达与突触形成保持一致，在突触形成过程中发挥轴突生长和突触可塑性的作用［21］。

SNAP-25 在神经递质释放中起关键作用，SNAP-25 可与syntaxin1 和VAMP2 结合形成SNARE复合物来驱动膜融合和神经递质的释放。在胞吐过程中，SNAP-25 具有启动囊泡与靶膜对接和膜融合的功能，囊泡与靶膜的对接可能是由于SNAP-25的C-末端与Syt、VAMP 或未确定的蛋白质之间的相互作用，囊泡和靶膜上的SNARE 复合物可通过α-SNAP 和NSF 的作用被解离，细胞内Ca2+浓度升高可导致部分组装的SNARE 复合物中的Syt 解离，促进复合物组装，进而导致囊泡与靶膜结合，最终神经递质被运输［22-23］。SNARE复合物在突触囊泡的钙依赖胞吐中起着至关重要的作用，保证神经递质的释放和动作电位的传播。SNAP-25 又是SNARE 复合物形成的主要蛋白之一，SNAP-25 的最佳状态是神经递质传递所必需的，其表达和功能的改变都会导致疾病的发生，如：阿尔茨海默病［24］、精神分裂症［25］、多动症［26］、唐氏综合征［27］和神经病理性疼痛等。SNAP-25 不仅参与钙依赖的胞吐作用，还参与网格蛋白依赖的内吞作用［28］。此外，SNAP-25 还参与调控突触前神经递质的释放和突触后膜NMDA受体的突触运输［29］。

3 SNAP-25与神经病理性疼痛

3.1 神经病理性疼痛2011 年国际疼痛学会（International association for the study pain，IASP）将神经病理性疼痛定义为“由躯体感觉神经系统损伤或疾病所直接引起的疼痛”［30］。神经病理性疼痛的病因复杂多样，包括物理性机械损伤、代谢性或营养性神经改变、药物或放疗毒性、缺血性神经损害、病毒感染、神经递质功能障碍和一些非病毒性疾病。神经病理性疼痛临床表现为自发性疼痛、疼痛过敏、疼痛超敏和交感神经异常活动等。研究发现，外周感受器接受刺激后，感觉信号从背根神经节的初级感觉神经元传递到脊髓背角的次级神经元，最后传递到神经中枢并投射到不同的神经核团，形成感觉。这些过程都需要突触的参与并依靠神经递质来实现，而且神经元之间还存在易化和抑制等一系列精细调节［31］。正常情况下，普通感觉和伤害性信号传递互不干扰，当神经损伤后，非伤害性刺激被识别为伤害性刺激（疼痛过敏），轻微疼痛信号会被放大进而产生剧烈疼痛（疼痛超敏），在没有疼痛信号刺激的时候，机体也会出现疼痛反应（自发性疼痛）［31］。

3.2 SNAP-25 与神经病理性疼痛的关系痛觉过敏、痛觉超敏和自发性疼痛是神经病理性疼痛的三大特征［31］，痛觉信号在中枢神经系统的传递是通过神经递质的释放和清除来完成的，其过程是连续而精确的，SNARE 复合物的形成是影响神经递质释放的主要成分，有助于调节神经递质的释放［32］。神经病理性疼痛的产生可能与兴奋性递质的过度激活和抑制性递质的减弱（兴奋抑制失衡）有关，而释放的神经递质由其转运体在浓度差的驱动下转运到细胞内。SNAP-25 作为膜融合的关键蛋白分子，也是神经递质释放的必需蛋白分子［33］。有研究表明，SNAP-25参与了神经病理性疼痛的调节，其中，囊泡谷氨酸转运体2（VGluT2）的上调与慢性压迫性损伤（Chronic constriction injury，CCI）模型诱导的神经病理性疼痛模型SNAP-25 的表达增加有关，肉毒杆菌毒素A（BoNT/A）对SNAP-25 的切割减弱了机械性痛觉异常［34］，降低了VGluT2 的表达，减少了谷氨酸的释放。VGluT2的高表达消除了BoNT/A 的抗伤害作用，VGluT2 的表达随SNAP-25 的高表达而增加，表明VGluT2 有助于SNAP-25 维持神经病理性疼痛的发生发展［35］。抑制突触前膜释放伤害性神经递质是SNAP-25 镇痛的主要原因［36］。另有研究表明，BoNT/A可以特异性分解SNARE复合物中的SNAP-25，从而阻断神经递质的释放［37］，比如SNAP-25 在CCI模型中明显升高，而经BoNT/A 处理后其表达降低和阈值下降，进而缓解了神经病理性疼痛［38-39］。以上证据均表明，SNAP-25 参与了神经病理性疼痛的信号传导。

BoNT/A 复合物是一种有效的、特异性的和长期的神经细胞分泌的抑制剂［40］，可以缓解疼痛。通过对其BoNT/A 进行修饰，克服其不能阻断高钙离子诱导的递质释放，提高其限制性镇痛作用，这是通过将BoNT/A基因与E型轻链（LC）基因融合而实现的。纯化的LC/E-BoNT/A蛋白进入培养的感觉神经元后，可以抑制辣椒素所诱发的降钙素相关肽的释放，进一步研究发现，LC/E 可更广泛地截短SNAP-25，进而减少神经递质的释放，从而达到缓解神经病理性疼痛的效果［41］。因此，可以结合BoNT/E 和BoNT/A的优点，试图研发一种有效的、局部应用的和长效的镇痛药。

GAT-1 为抑制性递质GABA 转运体，与兴奋性递质谷氨酸转运体一起完成对神经递质的清除。研究发现，脊髓背角的去抑制与紫杉醇诱导的神经病理性疼痛的产生机制相关，可能是由于GAT-1 增强了脊髓背角对GABA 的摄取，而抑制GAT-1 活性则可逆转脊髓背角的去抑制作用，进而减轻紫杉醇诱导的机械痛敏和热痛敏［42］。另有文献报道［33］，CCI大鼠脊髓中GAT-1表达增强，同时伴有SNAP-25上调，然而BoNT/A 可减弱CCI 诱导的SNAP-25 表达上调，对GAT-1表达却无影响，说明GABA 能神经元对BoNT/A 有抵抗作用，而外源性SNAP-25 在GABA能神经元中的表达使其对BOT/A 敏感。此外，未成熟的抑制性神经可检测到SNAP-25 对毒素部分敏感［43］，且DELGADO-MARTINEZ I 等［44］研究发 现，SNAP-25 有助于抑制性突触传递。以上结果说明，GABA 能神经元中SNAP-25 的表达情况与谷氨酸能神经元存在差异性，SNAP-25 的表达随着GABA 能中间神经细胞分化和成熟逐渐发生变化，这也间接表明SNAP-25 作为SNARE 的成员之一，在GABA 能神经元中或多或少扮演重要角色。

4 小结与展望

神经病理性疼痛是一种顽固性和难以治疗的慢性疼痛，其发生、发展和维持机制错综复杂，现有的治疗药物，虽然效果不错，但治标不治本，且不良反应大。因此，探讨神经病理性疼痛的发生、发展机制和阐明其病理生理过程是必不可少的。神经病理性疼痛的信息传递离不开突触的作用，而后者又需要神经递质的参与。突触囊泡胞吐过程是神经递质释放机制的一个核心问题，SNARE 复合物是此过程的核心成分，SNAP-25 又是SNARE 复合物的重要组分。因此，我们可以通过下调SNAP-25 的表达，减少兴奋性神经递质的释放，进而缓解神经病理性疼痛。