王　芬(綜述)，李偉彥(審校)

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院麻醉科，南京 210002)

脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2在慢性疼痛中的作用研究進(jìn)展

王芬△(綜述)，李偉彥※(審校)

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院麻醉科，南京 210002)

摘要：慢性疼痛機(jī)制復(fù)雜、治療困難，嚴(yán)重影響人類的身心健康，目前臨床應(yīng)用的一些鎮(zhèn)痛藥物由于其作用靶點(diǎn)不明確，因而對疼痛治療效果并不十分明顯。尋找治療疼痛的有效靶點(diǎn)成為該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。近年來有多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2(LCN2)通過多種方式在膠質(zhì)細(xì)胞活化和慢性疼痛中發(fā)揮重要作用，它可能成為治療慢性疼痛機(jī)制研究的新方向，并成為治療的新靶點(diǎn)。該文對LCN2相關(guān)的基礎(chǔ)研究進(jìn)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：慢性疼痛；脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2；小膠質(zhì)細(xì)胞；星形膠質(zhì)細(xì)胞

疼痛是組織損傷或潛在組織損傷引起的不愉快的軀體感覺和情感體驗(yàn)。慢性疼痛指持續(xù)1個(gè)月以上的疼痛，包括痛覺過敏和痛覺超敏，其機(jī)制仍不是很明確。疼痛是特殊傷害性感受通路中神經(jīng)元激活導(dǎo)致的不愉快的感覺，但是神經(jīng)元并不是疼痛產(chǎn)生和維持的唯一作用者,慢性疼痛不僅與中樞神經(jīng)可塑性有關(guān)，還與炎性細(xì)胞及膠質(zhì)細(xì)胞活化有關(guān)[1]。慢性疼痛中，神經(jīng)元-脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞間的信號分子可以激活小膠質(zhì)細(xì)胞，而激活的小膠質(zhì)細(xì)胞可以釋放多種與慢性疼痛相關(guān)的活性物質(zhì)[2]。研究證實(shí)[3],脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2(lipocalin-2，LCN2)可能是一種炎癥介導(dǎo)啟動(dòng)因子，其通過激活炎性細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞等參與慢性疼痛的產(chǎn)生及維持?，F(xiàn)就LCN2在體外培養(yǎng)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞及動(dòng)物慢性疼痛模型中的作用進(jìn)行綜述。

1LCN2

1.1LCN2的結(jié)構(gòu)特征及分布LCN2，又稱中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白或24p3，在中性粒細(xì)胞顆粒中首先被發(fā)現(xiàn)[4]，LCN2是一種分泌型糖蛋白，由178個(gè)氨基酸殘基組成，其相對分子質(zhì)量為25 000，該蛋白與大鼠α2微球蛋白及小鼠24p3蛋白有60%以上的同源性，在人類其同源蛋白為中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白。LCN2的分布廣泛， Liu和Nilsen-Hamilton[5]用RNA雜交法探索了小鼠LCN2的分布，注射松節(jié)油后，小鼠肝臟、腦、子宮中均有表達(dá)。在人體很多組織液有中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白表達(dá)，如唾液腺、胃、闌尾、結(jié)腸、子宮、前列腺、乳腺、肺等。

1.2LCN2的作用LCN2在多種細(xì)胞過程中起重要作用，如調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡/生存、遷移/侵襲、分化等。LCN2還參與肥胖和胰島素抵抗，并能保護(hù)機(jī)體免受細(xì)菌感染，LCN2是損傷、感染或其他炎癥刺激的一種急性期蛋白[6]。文獻(xiàn)報(bào)道了LCN2在周圍組織中的作用，在胃腸道損傷中，LCN2通過促進(jìn)細(xì)胞遷移而促進(jìn)黏膜再生[7]。LCN2能保護(hù)機(jī)體免受腎臟損傷[8]，但在LCN2基因敲除小鼠的在體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，LCN2沒有腎臟保護(hù)作用[9]。另外，LCN2與多種惡性腫瘤相關(guān)，如皮膚癌、甲狀腺癌、乳腺癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、結(jié)腸癌、肺癌、肝癌、膽管癌、食管癌、胃癌和胰腺癌等[10]?？傊?，LCN2不僅在外周組織中發(fā)揮作用，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中也起重要作用。文獻(xiàn)報(bào)道，LCN2蛋白由中樞神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞和星型膠質(zhì)細(xì)胞分泌，并能以自分泌方式促進(jìn)形態(tài)學(xué)改變和細(xì)胞遷移[11-12]；在中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥時(shí)，LCN2能誘導(dǎo)趨化因子產(chǎn)生[13]；LCN2還與抑郁、焦慮及認(rèn)知功能障礙等情緒反應(yīng)有關(guān)[14-15]。

1.3LCN2的受體最近發(fā)現(xiàn)了LCN2的兩種受體：①M(fèi)egalin，是低密度脂蛋白受體家族成員之一，可以結(jié)合人型LCN2并介導(dǎo)細(xì)胞攝取功能[16]；②24p3R，又稱腦型有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)體，是LCN2的細(xì)胞表面受體[17]。24p3R表達(dá)很廣泛，既可以表達(dá)于脊髓神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞，也可以表達(dá)于星形膠質(zhì)細(xì)胞。

2LCN2與膠質(zhì)細(xì)胞

2.1LCN2與小膠質(zhì)細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)[10]，小膠質(zhì)細(xì)胞受炎癥刺激后LCN2表達(dá)增加，分泌的LCN2蛋白又反饋?zhàn)饔糜谛∧z質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致其形態(tài)和功能改變。LCN2使小膠質(zhì)細(xì)胞變?yōu)榉种?，且?dǎo)致其對凋亡信號的敏感性增加，這可能是體內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞凋亡的基礎(chǔ)。其他研究也顯示[18]，小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化與易凋亡小膠質(zhì)細(xì)胞的表型變化密切相關(guān)。LCN2穩(wěn)定表達(dá)以及注射重組LCN2蛋白都增加了小膠質(zhì)細(xì)胞對一氧化氮誘導(dǎo)的凋亡的敏感性，但是用短發(fā)夾RNA沉默LCN2表達(dá)則可減少細(xì)胞凋亡。

激活的巨噬細(xì)胞分為兩類：經(jīng)典激活的(M1)或選擇性激活的(M2)巨噬細(xì)胞，也有學(xué)者提出[12]，M1/M2表型去極化存在于小膠質(zhì)細(xì)胞中。研究顯示，分泌性蛋白LCN2可以促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞的M1極化[11]。LCN2敲除小鼠的體外培養(yǎng)小膠質(zhì)細(xì)胞則M1反應(yīng)受抑制，M2反應(yīng)增強(qiáng)。在脂多糖誘導(dǎo)的小鼠神經(jīng)炎癥模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞中的LCN2表達(dá)明顯增加。

在坐骨神經(jīng)分支選擇性結(jié)扎模型中，與野生型小鼠相比，LCN2基因敲除小鼠脊髓背角和腹角中的離子鈣接頭蛋白抗體1和磷酸化p38絲裂原活化蛋白激酶表達(dá)明顯減少，也說明LCN2可以促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞活化[19]。

2.2LCN2與星形膠質(zhì)細(xì)胞星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦中含量最豐富的膠質(zhì)細(xì)胞，為神經(jīng)元提供營養(yǎng)和代謝支持，并調(diào)節(jié)突觸活性。腦損傷后，星膠細(xì)胞增殖肥大且中間絲蛋白表達(dá)增加，這個(gè)過程統(tǒng)稱為反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞增生。研究發(fā)現(xiàn)[10]，體外培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞受炎癥刺激后LCN2表達(dá)增加，而加強(qiáng)LCN2表達(dá)或用LCN2蛋白處理星形膠質(zhì)細(xì)胞能促進(jìn)其對細(xì)胞毒性刺激的反應(yīng)，鐵和BIM(Bcl-2-interacting mediator of cell death)蛋白參與了細(xì)胞毒性敏化過程。LCN2蛋白還可以通過Rho-Rho激酶-膠質(zhì)纖維酸性蛋白通路誘導(dǎo)膠質(zhì)纖維酸性蛋白上調(diào)、細(xì)胞遷移和表型改變。在體實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)[11]，向斑馬魚注射LCN2 RNA強(qiáng)化LCN2基因的表達(dá)，能增加表達(dá)膠質(zhì)纖維酸性蛋白的放射狀膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量和厚度，表明體內(nèi)膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)LCN2的重要作用?？傊?，即在炎癥狀態(tài)，LCN2以自分泌方式作用，導(dǎo)致星型膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)改變，而這些形態(tài)改變可能是體內(nèi)反應(yīng)性星型膠質(zhì)細(xì)胞增生的基礎(chǔ)。

Lee等[13]用體外培養(yǎng)神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星型膠質(zhì)細(xì)胞和微血管內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)LCN2可能誘導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)多種細(xì)胞釋放趨化因子。在小鼠神經(jīng)炎癥模型或小鼠皮質(zhì)損傷模型中，星型膠質(zhì)細(xì)胞分泌的LCN2可以通過Janus 激酶2/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄活化蛋白3和核因子κB通路上調(diào)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的趨化因子10(chemokine ligand 10,CXCL10)表達(dá)(但是LCN2誘導(dǎo)CXCL10并不通過細(xì)胞蛋白酪氨酸激酶1/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子與轉(zhuǎn)錄激活子1通路)，而CXCL10可以促進(jìn)細(xì)胞遷移。在LCN2基因敲除小鼠的神經(jīng)炎癥或皮質(zhì)損傷模型中，CXCL10表達(dá)也減少，星型膠質(zhì)細(xì)胞遷移減少。綜上所述，大腦炎癥或損傷后，LCN2-CXCL10軸在細(xì)胞遷移和星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)中起重要作用。

另外，Bi等[20]用表達(dá)人Tar DNA結(jié)合蛋白43或者肉瘤融合蛋白的神經(jīng)元的轉(zhuǎn)基因大鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)性星型膠質(zhì)細(xì)胞分泌LCN2，進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)元死亡。

3LCN2與慢性疼痛

3.1LCN2與慢性炎癥性疼痛Ip等[21]通過向小鼠腹腔單次或雙次交替注射純化E.coli脂多糖建立全身內(nèi)毒素血癥模型，然后檢測小鼠大腦中LCN2 mRNA和LCN2蛋白的表達(dá)和分布，結(jié)果顯示正常大腦中LCN2 mRNA和LCN2蛋白表達(dá)極少，脂多糖注射后大腦中LCN2 mRNA和LCN2蛋白表達(dá)均增加；而24p3R在正常大腦和脂多糖注射后的大腦中表達(dá)均很高；研究還發(fā)現(xiàn)，LCN2 mRNA主要來自小膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及脈絡(luò)叢細(xì)胞，而不是神經(jīng)元，而24p3R主要存在于神經(jīng)元和脈絡(luò)叢。

Jha等[22]研究了慢性炎癥性疼痛中LCN2的作用，在后爪注射完全弗氏佐劑導(dǎo)致的慢性炎性痛模型中，同側(cè)后爪LCN2表達(dá)明顯增加，在完全弗氏佐劑注射后12 h達(dá)高峰，隨后逐漸下降，且LCN2及其受體24p3R主要表達(dá)于浸潤的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。與野生型小鼠比，LCN2基因敲除小鼠完全弗氏佐劑誘導(dǎo)的熱痛敏和機(jī)械觸誘發(fā)痛明顯下降，而且其后爪中性粒細(xì)胞浸潤，髓過氧化物酶活性，腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素1β和巨噬細(xì)胞炎性蛋白 2表達(dá)及脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞活化明顯下降。野生型小鼠足跖注射重組LCN2蛋白導(dǎo)致熱痛敏和機(jī)械痛敏，伴隨局部中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤及脊髓背角小膠質(zhì)細(xì)胞活化?？傊装Y部位的LCN2在慢性炎性痛動(dòng)物模型的中樞敏化和疼痛行為中起重要作用。

Jha等[23]進(jìn)一步研究了福爾馬林誘導(dǎo)的病理性痛，發(fā)現(xiàn)急性期蛋白LCN2還與福爾馬林誘導(dǎo)的傷害性感受及病理性疼痛有關(guān)。研究結(jié)果顯示，在LCN2基因敲除小鼠，福爾馬林誘導(dǎo)的傷害性行為(舔/咬)以及脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞激活，在福爾馬林實(shí)驗(yàn)的第2期或后期明顯下降。而且，通過鞘內(nèi)注射LCN2中和抗體能減弱小鼠周圍神經(jīng)損傷的機(jī)械痛覺過敏?？傊?，LCN2可能成為預(yù)防和逆轉(zhuǎn)病理性疼痛的新靶點(diǎn)。

3.2LCN2與神經(jīng)病理性疼痛越來越多的證據(jù)表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)細(xì)胞活化，如星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞活化，在神經(jīng)病理性痛的發(fā)病中起重要作用。脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞激活導(dǎo)致脊髓背角釋放多種促炎介質(zhì)，如細(xì)胞因子、趨化因子、前列腺素和一氧化氮，這些介質(zhì)能提高神經(jīng)元興奮性，并促進(jìn)感覺傳入神經(jīng)元釋放疼痛相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致疼痛強(qiáng)化和中樞敏化[24]。

Jeon等[19]通過用LCN2基因敲除小鼠，鞘內(nèi)注射重組小鼠LCN2蛋白，體外培養(yǎng)神經(jīng)元和神經(jīng)病理性痛模型，證實(shí)了LCN2-趨化因子軸參與神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展。小鼠坐骨神經(jīng)分支選擇性結(jié)扎模型建立后，脊髓背角LCN2 mRNA表達(dá)明顯增加，LCN2蛋白主要表達(dá)于脊髓背角和腹角的神經(jīng)元；24p3R主要表達(dá)于脊髓神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞。LCN2基因敲除小鼠的機(jī)械痛敏明顯減少，而鞘內(nèi)注射重組LCN2蛋白能引起機(jī)械痛敏。坐骨神經(jīng)分支選擇性結(jié)扎模型中，與野生型小鼠比，LCN2基因敲除小鼠脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞激活和趨化因子(CCL2和CXCL1)產(chǎn)生明顯減少，而重組LCN2蛋白可誘導(dǎo)這些趨化因子在體外神經(jīng)元中表達(dá)。此外，坐骨神經(jīng)分支選擇性結(jié)扎術(shù)后坐骨神經(jīng)的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中檢測到LCN2及其受體的表達(dá)，說明外周LCN2對神經(jīng)病理性痛也起作用?？傊琇CN2蛋白在外周神經(jīng)損傷致痛敏的發(fā)展中起重要作用，且LCN2是通過誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活和趨化因子表達(dá)介導(dǎo)神經(jīng)病理性疼痛。

4展望

慢性疼痛時(shí)一種生物、心理、社會(huì)共同作用引起的以疼痛為主要表現(xiàn)的臨床綜合征，仍然嚴(yán)重影響人類健康和生活質(zhì)量。膠質(zhì)細(xì)胞活化參與慢性疼痛的發(fā)生維持。研究顯示[19]，LCN2可以通過激活膠質(zhì)細(xì)胞參與病理性痛的發(fā)生、發(fā)展，而LCN2基因敲除小鼠或LCN2中和抗體能減輕膠質(zhì)細(xì)胞活化及病理性疼痛，但LCN2-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用導(dǎo)致疼痛的具體分子機(jī)制及能否針對LCN2靶點(diǎn)來治療慢性疼痛仍需進(jìn)一步研究，以探索慢性疼痛機(jī)制并尋找更加有效、合理的疼痛治療方案。

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Research Advances in the Role of Lipocalin-2 in Chronic PainWANGFen,LIWei-yan.(DepartmentofAnesthesiology,NanjingGeneralHospitalofNanjingMilitaryCommand,Nanjing210002,China)

Abstract:The mechanism of chronic pain is very complex and the treatment is difficult,which affects patient′s physical and psychological health seriously.The effect of analgesics is not good because targets of analgesics used in clinical are uncertain.Therefore,current research of pain is primarily focused on searching for effective therapeutic targets of pain.Many recent studies showed that lipocalin-2(LCN2) plays a critical role in the activation of glia cells and chronic pain,which may become a new way to explore the mechanisms of chronic pain and a potential target for the treatment of chronic pain.Here is to make a review of the progress of the basic research of LCN2.

Key words:Chronic pain; Lipocalin-2; Microglia; Astrocyte

收稿日期：2014-11-10修回日期：2015-02-07編輯：伊姍

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.17.018

中圖分類號:R74；R3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1006-2084(2015)17-3120-03