崔 東 李澤華 宋學(xué)軍

（北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院麻醉科，北京100142；北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部疼痛醫(yī)學(xué)中心，北京100191）

?特約綜述?

慢性疼痛的脊髓機(jī)制*

崔 東#李澤華#宋學(xué)軍△

（北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院麻醉科，北京100142；北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部疼痛醫(yī)學(xué)中心，北京100191）

傷害性信息經(jīng)初級(jí)感覺神經(jīng)元加工轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號(hào)傳遞到脊髓背角，再經(jīng)進(jìn)一步加工整合上傳到脊髓上高級(jí)中樞最終形成痛覺。慢性疼痛的機(jī)制研究和臨床治療仍然是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的重大理論挑戰(zhàn)和亟待攻克的臨床頑癥。本文簡(jiǎn)述慢性疼痛的脊髓中樞機(jī)制并結(jié)合作者最新研究成果簡(jiǎn)述有關(guān)研究新進(jìn)展。深刻認(rèn)識(shí)和理解慢性疼痛的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，是臨床正確制定和有效實(shí)施治療、不斷探索更好的慢性疼痛治療方法和方案的基礎(chǔ)。

慢性疼痛；脊髓背角；中樞敏化；神經(jīng)遞質(zhì)；受體；離子通道；信號(hào)通路；神經(jīng)環(huán)路

深刻認(rèn)識(shí)和理解慢性疼痛發(fā)生發(fā)展機(jī)制是探索更好的臨床鎮(zhèn)痛方法的基礎(chǔ)[1]。雖然慢性疼痛機(jī)制尚不很清楚，但近二十多年來，有關(guān)慢性疼痛機(jī)制的研究已經(jīng)取得重大進(jìn)展。我們最近在本刊討論了疼痛信號(hào)在外周神經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子生物學(xué)機(jī)制[2]，本文將簡(jiǎn)要介紹在脊髓中樞水平有關(guān)慢性疼痛信息的傳遞、轉(zhuǎn)導(dǎo)、整合及其細(xì)胞和分子機(jī)制和神經(jīng)環(huán)路所涉及的一些重要因素。

一、慢性疼痛狀態(tài)下脊髓背角神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)的改變

組織炎癥和神經(jīng)損傷等刺激使得傷害性信息的初級(jí)整合中樞脊髓背角的神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了深刻的變化，包括外周傷害性傳入末梢在脊髓背角分布區(qū)域的變化、神經(jīng)元樹突棘數(shù)量變化以及抑制性神經(jīng)元凋亡和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生等。

1.外周傷害性傳入末梢在脊髓背角的分布區(qū)域變化

外周組織炎癥或神經(jīng)損傷可導(dǎo)致外周神經(jīng)傳入末梢在脊髓背角分布區(qū)域的顯著改變。正常生理情況下，外周Aβ類傳入纖維終止于脊髓背角第IIIIV層，傳遞低閾值的感覺神經(jīng)信號(hào)如觸覺、壓覺等；Aδ纖維多終止于第I、III層傳遞快痛信息；而C類纖維傳入末梢則只終止在第II層即膠質(zhì)層，主要傳遞慢痛信息。但是在炎癥或神經(jīng)損傷等所致慢性疼痛狀態(tài)下，Aβ纖維末端可以芽生至脊髓背角I和IIo層，與此處的痛敏神經(jīng)元形成異常的突觸連接。這一結(jié)構(gòu)變化雖然目前還沒有被確定具有多大代表性，但是這一結(jié)構(gòu)的變化帶來的信息傳遞和轉(zhuǎn)導(dǎo)的變化是深刻的，可以用來部分解釋痛敏現(xiàn)象特別是痛覺超敏／觸誘發(fā)痛(Allodynia)的機(jī)制[3,4]。

2.樹突棘數(shù)量改變

脊髓背角神經(jīng)元樹突棘的密度可隨外周傳入信息活動(dòng)的改變而改變，這種樹突棘的形態(tài)變化是通過迅速重塑肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架來實(shí)現(xiàn)的。外周神經(jīng)和脊髓損傷模型中發(fā)現(xiàn)，脊髓背角IV層中樹突棘生成和細(xì)胞增生顯著。鳥苷三磷酸酶(GTPase)的Rho/Rac家族信號(hào)分子可將細(xì)胞外刺激(如谷氨酸、ephrins)傳遞到細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架，進(jìn)而促進(jìn)樹突棘生成。當(dāng)抑制Rac1時(shí)，可以緩解脊髓損傷激活的上述過程所致痛覺過敏。目前認(rèn)為脊髓背角樹突棘數(shù)量改變參與慢性疼痛的形成機(jī)制[5～8]。

3. 抑制性神經(jīng)元凋亡和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生

在慢性疼痛動(dòng)物模型上，脊髓背角抑制性神經(jīng)元γ-氨基丁酸(GABA)能神經(jīng)元凋亡和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞激活現(xiàn)象顯著。神經(jīng)損傷后脊髓背角突觸前GABA釋放減少，GABA-A受體介導(dǎo)的抑制性突觸后電位(IPSP)降低。神經(jīng)損傷還可引起背角中GABA合成酶和谷氨酸脫羧酶減少以及GABA能神經(jīng)元凋亡。抑制性神經(jīng)元凋亡引發(fā)的脊髓去抑制現(xiàn)象，在痛覺過敏等異常疼痛的形成中起到至關(guān)重要的作用；保護(hù)GABA能神經(jīng)元免于凋亡可以明顯抑制痛覺過敏。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在脊髓背角激活后可釋放多種因子敏化神經(jīng)元，神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用是形成異常疼痛的重要機(jī)制。神經(jīng)損傷后，脊髓背角小膠質(zhì)細(xì)胞以及星形膠質(zhì)細(xì)胞顯著增生，增生程度與疼痛的嚴(yán)重程度成正相關(guān)。鞘內(nèi)注射小膠質(zhì)細(xì)胞活化抑制劑，可抑制脊髓背角IL-1β和TNFα的表達(dá)及其轉(zhuǎn)化酶的數(shù)量，抑制痛覺過敏[9,10]。

二、慢性疼痛狀態(tài)下脊髓背角分子信號(hào)的變化

組織炎癥和損傷等引起脊髓中許多分子信號(hào)變化，包括神經(jīng)遞質(zhì)和生長(zhǎng)因子表達(dá)或釋放、受體和離子通道的表達(dá)、活性及其細(xì)胞分布定位、細(xì)胞內(nèi)第二信使、細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)等一系列改變。這些分子表達(dá)的顯著變化，破壞了中樞神經(jīng)系統(tǒng)原來的興奮－抑制動(dòng)態(tài)平衡，使得神經(jīng)元興奮性和突觸可塑性處于異常的活動(dòng)增強(qiáng)或者減弱狀態(tài)，從而導(dǎo)致了脊髓中樞的敏化(Spinal central sensitization)。脊髓中樞敏化是最終產(chǎn)生行為學(xué)感覺異常包括痛覺過敏、痛覺超敏等的重要機(jī)制。

1.神經(jīng)遞質(zhì)和生長(zhǎng)因子表達(dá)或釋放異常

（1）神經(jīng)肽：在組織炎癥或受到傷害性刺激時(shí)，傷害性傳入C類纖維的中樞末梢在脊髓背角釋放神經(jīng)肽。這些神經(jīng)肽主要包括P物質(zhì)(SP)，神經(jīng)激肽A，生長(zhǎng)抑素(SOM)，降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)，強(qiáng)啡肽1-17，以及甘丙肽, 神經(jīng)肽Y(NPY)等[11,12]，構(gòu)成了脊髓中樞敏化和慢性疼痛形成的重要機(jī)制。

（2）興奮性氨基酸:外周神經(jīng)末梢突觸前興奮性氨基酸主要是谷氨酸和天冬氨酸的釋放在損傷誘導(dǎo)的神經(jīng)可塑性長(zhǎng)時(shí)程變化形成中發(fā)揮重要作用。傷害性刺激、外周組織炎癥和神經(jīng)損傷等均可引起脊髓背角突觸小體中谷氨酸顯著增高，谷氨酸和天冬氨酸的過度釋放，導(dǎo)致神經(jīng)元突觸后膜谷氨酸受體之NMDA受體上調(diào)；NMDA受體的過度激活導(dǎo)致了C類傳入末梢與脊髓背角傷害性神經(jīng)元聯(lián)結(jié)突觸的可塑性出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)程易化(LTP)，LTP是中樞敏化產(chǎn)生的重要的基礎(chǔ)[13～15]。

（3）神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子:外周組織炎癥、神經(jīng)損傷導(dǎo)致DRG和脊髓背角腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)等生成和釋放增加，引起脊髓中樞敏化并導(dǎo)致痛過敏。BDNF也可以促進(jìn)神經(jīng)纖維的芽生[16]。

（4）γ-氨基丁酸(GABA):GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，GABA能神經(jīng)元凋亡導(dǎo)致中樞抑制性功能降低、興奮－抑制平衡失調(diào)，是慢性疼痛狀態(tài)下中樞敏化的關(guān)鍵機(jī)制。如上所述，外周神經(jīng)和脊髓損傷后，脊髓中GABA，谷氨酸脫羧酶，GABA合成酶以及免疫反應(yīng)細(xì)胞數(shù)量均顯著減少，GABA能抑制性神經(jīng)元廣泛凋亡[17]。

2.細(xì)胞膜上受體的變化

（1）神經(jīng)肽受體：外周神經(jīng)電刺激或其它傷害性刺激、組織炎癥、神經(jīng)損傷、跟腱炎等均可引起脊髓背角 NK-1受體表達(dá)上調(diào)，內(nèi)化顯著增強(qiáng)。提示神經(jīng)肽受體對(duì)于慢性疼痛可能有重要促進(jìn)作用[18,19]。

（2）NMDA受體：內(nèi)源性NMDA受體包含兩個(gè)NR1亞基和兩個(gè)NR2亞基。在脊髓背角NR1/2亞基磷酸化對(duì)脊髓中樞敏化至關(guān)重要。NR1/2亞基磷酸化導(dǎo)致NMDA受體通道Ca2+電流明顯增加；鈣離子活動(dòng)增強(qiáng)進(jìn)一步引發(fā)蛋白激酶C (PKC) 活化，激活下游的轉(zhuǎn)錄因子，使突觸后表達(dá)更多的NMDA和AMPA受體，從而形成一個(gè)谷氨酸和天冬氨酸神經(jīng)遞質(zhì)的正反饋回路，這種正反饋是神經(jīng)元突觸可塑性長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)LTP形成的基礎(chǔ)[20,21]。

（3）阿片類受體：阿片及阿片受體在慢性痛和嗎啡戒斷反應(yīng)中起到重要作用。大鼠和猴子外周神經(jīng)軸突被切斷后，脊髓背角阿片類受體表達(dá)下調(diào)。坐骨神經(jīng)結(jié)扎或局部受損后，可觀察到阿片類受體磷酸化增加。阿片受體的改變可導(dǎo)致內(nèi)源性強(qiáng)啡肽活性的下降，這個(gè)機(jī)制可能參與神經(jīng)損傷引起的痛覺過敏[22]。

3.離子通道

脊髓背角神經(jīng)元及其異常變化所致的中樞敏化和慢性疼痛中，Ca2+離子通道（主要是N和 T型）的活動(dòng)對(duì)細(xì)胞的興奮性和突觸可塑性至關(guān)重要。N型鈣通道位于脊髓背角淺層的初級(jí)感覺神經(jīng)末梢，可以調(diào)節(jié)末梢的去極化－神經(jīng)遞質(zhì)釋放偶聯(lián)。T型鈣通道在DRG和脊髓背角的神經(jīng)元中均存在，屬于電壓門控鈣離子通道(VGCCs)。NK1受體和VGCCs活化可協(xié)同激活NMDA-Ca2+離子通道復(fù)合體，易化脊髓背角I層的NK1陽性細(xì)胞的電活動(dòng)，進(jìn)而促進(jìn)中樞敏化。VGCCs在痛覺調(diào)制中至關(guān)重要，是藥物研發(fā)的熱點(diǎn)之一。神經(jīng)損傷能促進(jìn)N型鈣通道的開放，進(jìn)一步促進(jìn)神經(jīng)肽的釋放以及中樞敏化。另外，有證據(jù)表明鉀離子通道也參與慢性痛的發(fā)生[23～27]。

4.轉(zhuǎn)錄因子

轉(zhuǎn)錄因子活動(dòng)的改變與慢性疼痛的維持關(guān)系密切。細(xì)胞內(nèi)第二信使PKA、PKC、ERK或CaMKII的活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致許多轉(zhuǎn)錄因子的持續(xù)激活。激活的轉(zhuǎn)錄因子可以直接調(diào)控許多疼痛相關(guān)的蛋白質(zhì)如細(xì)胞膜上離子通道的表達(dá)變化和異?；顒?dòng)，如Na+通道特別是其中Nav1.7的異常表達(dá)在疼痛發(fā)生發(fā)展機(jī)制中的作用至關(guān)重要。轉(zhuǎn)錄因子水平的持續(xù)異常激活是造成疼痛遷延不愈的重要的分子生物學(xué)機(jī)制。已知與慢性疼痛關(guān)系密切的轉(zhuǎn)錄因子包括c-fos，pCREB，F(xiàn)os-B, Jun, JunB, c-Jun, JunD, NGFI-A/Krox-24, NGFIB, SRF, FRA-1, FRA-2, AP-1, NF-kB, ATF3, CREB等。這些轉(zhuǎn)錄因子一方面可作為鎮(zhèn)痛治療的潛在靶點(diǎn)，另一方面也被作為神經(jīng)損傷后慢性疼痛狀態(tài)的特異性標(biāo)記物。近來發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄因子IRF5參與疼痛的門控調(diào)節(jié)[28,29]。

三、慢性疼痛狀態(tài)下脊髓背角神經(jīng)元興奮性和突觸可塑性的變化

1.神經(jīng)元興奮性和突觸可塑性異常導(dǎo)致脊髓中樞敏化

炎癥、神經(jīng)損傷等刺激興奮DRG神經(jīng)元，導(dǎo)致其中樞突與脊髓背角神經(jīng)元間的突觸可塑性增強(qiáng)(LTP)以及脊髓背角有關(guān)傷害性神經(jīng)元興奮性異常增強(qiáng)。這一過程是脊髓背角神經(jīng)元多個(gè)細(xì)胞信號(hào)通路共同激活、相互促進(jìn)的結(jié)果，包括細(xì)胞外興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸和神經(jīng)調(diào)質(zhì)如SP、BDNF、ephrins，細(xì)胞膜上的配體－受體偶聯(lián)離子通道，G蛋白偶聯(lián)代謝性受體，Nk -1受體以及酪氨酸激酶(TrkB和Eph)受體的激活，從而導(dǎo)致脊髓中樞敏化[30]。

2. WDR神經(jīng)元“Wind up”現(xiàn)象

脊髓背角對(duì)傷害性和非傷害性刺激均有應(yīng)答反應(yīng)的“廣動(dòng)力型(WDR)”神經(jīng)元的“上發(fā)條(Wind up)”反應(yīng)是該類神經(jīng)元的一個(gè)顯著特征，表現(xiàn)為重復(fù)低頻(1～5Hz)的C纖維刺激或傷害感受器刺激引起的脊髓背角神經(jīng)元發(fā)放神經(jīng)沖動(dòng)逐漸增加現(xiàn)象。外周C類傳入纖維接受刺激后可導(dǎo)致位于脊髓背角與其形成突觸聯(lián)系的神經(jīng)元產(chǎn)生去極化的突觸電位。這些去極化電流相互疊加，可以去除突觸膜上NMDA受體內(nèi)部的電壓依賴性Mg2+通道的阻斷作用，導(dǎo)致NMDA受體被激活，對(duì)谷氨酸的敏感性增強(qiáng)，進(jìn)而對(duì)外周傳入神經(jīng)沖動(dòng)的反應(yīng)逐漸增加，因而表現(xiàn)出Windup現(xiàn)象。此外，C類傳入信息可導(dǎo)致背角神經(jīng)元募集L型Ca2+通道平臺(tái)電流，進(jìn)一步加強(qiáng)神經(jīng)元的反應(yīng)性。這一現(xiàn)象在行為學(xué)上可表現(xiàn)為機(jī)體受到有害重復(fù)刺激時(shí)，雖然疼痛刺激強(qiáng)度沒有增加，但痛覺感受卻呈逐漸增加趨勢(shì)[30]。

3.痛敏神經(jīng)元及其突觸可塑性長(zhǎng)時(shí)程易化(LTP)

LTP是指暫時(shí)的高頻重復(fù)傷害感受器輸入后出現(xiàn)的同型突觸持久激活。DRG神經(jīng)元中樞突與脊髓背角神經(jīng)元間形成的突觸在傷害性刺激激發(fā)后，背角AMPA受體介導(dǎo)的興奮性突觸后電位(EPSP)在數(shù)十分鐘至數(shù)小時(shí)后仍能保持強(qiáng)化。神經(jīng)元LTP的誘導(dǎo)需要NMDA受體與NK1受體、低閾值T型Ca2+離子通道的協(xié)同激活。整個(gè)過程中，神經(jīng)元內(nèi)的Ca2+水平超過臨界閾值是LTP產(chǎn)生的關(guān)鍵。LTP的發(fā)生集中于脊髓背角第I層臂旁束中NK1陽性的神經(jīng)元當(dāng)中[30]。

四、慢性疼痛與調(diào)控神經(jīng)發(fā)育的蛋白質(zhì)分子相關(guān)機(jī)制

多年來慢性疼痛機(jī)制的研究主要集中在傳遞疼痛信息的神經(jīng)遞質(zhì)、調(diào)質(zhì)及其受體、離子通道、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等的改變，或是其表型的改變(phenotype switch) 。而這些遞質(zhì)、調(diào)質(zhì)、受體、離子通道等在正常成熟神經(jīng)系統(tǒng)的疼痛信息整合中已經(jīng)發(fā)揮重要作用。近年來，我們首先提出并論證了神經(jīng)發(fā)育期間在軸突形成和突觸可塑性中發(fā)揮重要作用而在成熟神經(jīng)系統(tǒng)處于靜寂狀態(tài)的某些蛋白質(zhì)分子在神經(jīng)損傷后被重新激活，成為誘發(fā)和維持慢性疼痛特別是神經(jīng)病理性和癌性疼痛的關(guān)鍵因素。其中最突出的是Wnt信號(hào)通路和EphrinB-EphB信號(hào)通路。與經(jīng)典疼痛遞質(zhì)不同，Wnt和EphrinB-EPhB 受體蛋白質(zhì)信號(hào)并不參與正常生理性疼痛的傳遞和整合過程；在神經(jīng)損傷或癌性刺激等強(qiáng)烈應(yīng)激情況下被再次激活而誘導(dǎo)神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生。Wnt和EphrinBEphB受體信號(hào)通路是神經(jīng)病理性疼痛的嶄新機(jī)制和臨床治療的更加特異性和高度選擇性的靶點(diǎn)。

1. Wnt信號(hào)通路

Wnt在神經(jīng)發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，Wnt信號(hào)途徑包括經(jīng)典的Wnt/β-catenin通路，Wnt-YAP/TAZ通路，非經(jīng)典Wnt/Ca2+通路以及Wnt/Ryk通路。Wnt是一系列蛋白組成的配體家族，β-catenin/YAP/TAZ是其下游的轉(zhuǎn)錄因子。我們新近研究發(fā)現(xiàn)Wnt信號(hào)通路和β-catenin/YAP/TAZ轉(zhuǎn)錄因子的激活可能是控制疼痛相關(guān)分子通路的共同最終通路。YAP轉(zhuǎn)錄因子可在神經(jīng)損傷后1小時(shí)內(nèi)激活，可能是控制慢性疼痛的起始開關(guān)。Ca2+是第二信使，Ryk是一種突觸后膜上能與Wnt特異性結(jié)合的受體，也是Wnt受體Frizzled的共受體(co-receptor)。這兩條通路也參與介導(dǎo)慢性疼痛的產(chǎn)生以及維持[31～34]。

（1）Wnt/β-catenin信號(hào)通路

在神經(jīng)病理性和骨癌痛模型中，大、小鼠DRG和脊髓背角Wnt3a、Wnt5b出現(xiàn)快速持久的表達(dá)增強(qiáng)，Wnt受體Frizzled1/8表達(dá)也顯著增加。初級(jí)傳入末梢釋放Wnts與Frizzled受體結(jié)合，使細(xì)胞漿內(nèi)β-catenin降解復(fù)合物失活，導(dǎo)致胞漿中β-catenin進(jìn)入細(xì)胞核，形成β-catenin/TCF/LEF復(fù)合物。進(jìn)而增加促炎細(xì)胞因子如IL-18和TNF-α的表達(dá)，調(diào)節(jié)NR2B谷氨酸受體和Ca2+相關(guān)信號(hào)通路發(fā)揮功能。鞘內(nèi)注射Wnt合成、釋放或其受體抑制劑可以防止神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生或抑制已經(jīng)發(fā)生的疼痛[33]。Nature Review Drug Discovery (2013)雜志編輯評(píng)論指出，Wnt信號(hào)通路的研究揭示了神經(jīng)病理性疼痛的嶄新機(jī)制甚至可能是根本性機(jī)制 (root reason)。

（2）Hippo通路與YAP/TAZ核門控機(jī)制

除了經(jīng)典通路外，受Hippo通路調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子YAP/TAZ在神經(jīng)損傷后并入β-catenin破壞復(fù)合物來編排Wnt信號(hào)反應(yīng)，在神經(jīng)病理性疼痛的形成和維持中至關(guān)重要，在細(xì)胞核水平起著“開關(guān)”作用。外周神經(jīng)損傷導(dǎo)致YAP/TAZ/β-catenin在脊髓背角快速且持久的進(jìn)入細(xì)胞核。抑制或者敲除YAP/TAZ活動(dòng)可抑制由神經(jīng)損傷或溶血磷脂酸等引起的痛覺過敏和痛覺超敏。反之，提高細(xì)胞核內(nèi)YAP/TAZ堆積水平可導(dǎo)致痛覺超敏反應(yīng)。我們的研究顯示，YAP和TAZ是神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生的核心門控機(jī)制，也是篩選強(qiáng)效鎮(zhèn)痛藥的重要靶點(diǎn)[31]。

（3）Wnt/Ryk信號(hào)通路

Wnt信號(hào)還可以通過其β-catenin非依賴性Ryk受體介導(dǎo)的非經(jīng)典通路參與介導(dǎo)神經(jīng)病理性疼痛。外周神經(jīng)損傷后，Wnt3a, Wnt5b和Ryk受體在DRG、脊髓背角神經(jīng)元以及膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)增加。阻斷Wnt/Ryk通路可抑制疼痛的發(fā)生發(fā)展。Ryk抗體可以明顯降低DRG神經(jīng)元胞內(nèi)Ca2+濃度、抑制其異常興奮性、抑制外周C類傳入纖維和背角神經(jīng)元之間異常增強(qiáng)的突觸可塑性。另外，Ryk受體激活還可以激活DRG和脊髓神經(jīng)元的NR2B受體及其下游Ca2+依賴的CaMKII，Src，ERK，PKCγ和CREB。因此，在脊髓和DRG水平，Wnt/Ryk非經(jīng)典通路參與調(diào)控神經(jīng)元興奮性和傷害性突觸可塑性，在神經(jīng)病理性痛中發(fā)揮重要作用[32]。

2. EphrinB-EphB信號(hào)通路

神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中，ephrinB-EphB受體酪氨酸激酶在突觸形成和突觸可塑性中發(fā)揮重要作用。我們最近研究發(fā)現(xiàn)，ephrinB-EphB受體信號(hào)通路在神經(jīng)病理性疼痛、骨癌痛以及嗎啡戒斷和耐受發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。神經(jīng)損傷和骨癌條件下，EphB受體配體ephrinB1/2/3和EphB1/2受體蛋白在脊髓以及DRG表達(dá)上調(diào)。正常動(dòng)物鞘內(nèi)注射EphB受體激活劑ephrinB1-Fc和ephrinB2-Fc，可以誘發(fā)熱痛過敏。鞘內(nèi)注射EphB受體阻斷試劑EphB1-Fc和EphB2-Fc可抑制傷害性DRG神經(jīng)元的過度興奮性、脊髓背角神經(jīng)元的敏化以及C纖維與背角神經(jīng)元之間突觸的長(zhǎng)時(shí)程易化(LTP)，從而可以預(yù)防或逆轉(zhuǎn)骨癌痛以及神經(jīng)損傷所致痛過敏。雜合敲除(EphB1+/-)和純合敲除 (EphB1-/-)均可抑制小鼠神經(jīng)損傷引起的疼痛，鞘內(nèi)注射EphB受體激活劑ephrinB1-Fc不能誘發(fā)EphB1-/-和EphB1+/-小鼠的熱痛過敏。

EphrinB-EphB信號(hào)通路不止作用于脊髓，在外周的病理性痛中同樣發(fā)揮作用。小鼠足底注射ephrinB1-Fc可產(chǎn)生劑量和時(shí)間依賴的熱和機(jī)械性痛覺過敏，同時(shí)伴有脊髓Fos蛋白表達(dá)的增加，上述過程可被提前注射EphB1-Fc部分抑制。外周的ephrinB1-Fc誘導(dǎo)的痛覺過敏是通過NMDA受體介導(dǎo)的外周和脊髓的磷酸化絲裂原活化蛋白激酶（phospho-MAPKs）（包括p-p38，pERK和pJNK等）表達(dá)的增加而實(shí)現(xiàn)。此外，在福爾馬林炎性痛模型中，提前注射EphB受體的抑制劑可抑制疼痛行為，這一過程伴隨著外周p-p38，pERK和pJNK的表達(dá)降低。

EphrinB-EphB信號(hào)通路也參與到癌性痛及嗎啡耐受。鞘內(nèi)注射EphB1受體阻斷劑可抑制TCI模型所引起的疼痛行為、膠質(zhì)細(xì)胞以及相關(guān)分子的改變。鞘內(nèi)注射ephrinB2-Fc上調(diào)脊髓NR1和NR2B受體的磷酸化水平。鞘內(nèi)注射EphB2-Fc和ephrinB2-Fc可分別誘導(dǎo)EphB1和ephrinB2的下調(diào)，伴隨著基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2/9的活性增加。相對(duì)應(yīng)的，阻斷MMP-2或MMP-9可逆轉(zhuǎn)EphB1-Fc誘導(dǎo)的EphB1受體下調(diào)。此外，我們還發(fā)現(xiàn)EphB1受體的脊髓阻斷或靶向突變可逆轉(zhuǎn)治療骨癌痛時(shí)出現(xiàn)的嗎啡耐受現(xiàn)象[14,35～40]。

五、脊髓背角神經(jīng)元控制環(huán)路：疼痛閘門控制學(xué)說的新論據(jù)

脊髓背角神經(jīng)元疼痛信號(hào)控制環(huán)路的研究最近取得新進(jìn)展。神經(jīng)損傷情況下脊髓背角淺層神經(jīng)元突觸連接和環(huán)路改變導(dǎo)致其功能改變, 外周Aβ纖維可能通過甘氨酸(Gly)和PKCγ通路異常連接到Aδ和C類纖維投射區(qū)，因而與痛覺回路交織在一起，這樣Aβ纖維傳入便產(chǎn)生了痛覺。脊髓背角興奮性的生長(zhǎng)抑素(SOM+)神經(jīng)元和抑制性的強(qiáng)啡肽(Dyn+)神經(jīng)元在脊髓背角組成了一個(gè)微環(huán)路，分別傳遞和門控慢性觸誘發(fā)痛。通過降低脊髓背角SOM+神經(jīng)元的興奮性傳出，或者增強(qiáng)脊髓背角抑制性Dyn+神經(jīng)元的傳出信號(hào)，就有希望減弱機(jī)械觸誘發(fā)痛。另外，發(fā)現(xiàn)了對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛不敏感的動(dòng)態(tài)觸誘發(fā)痛是由脊髓背角的VGLUT3神經(jīng)元通過多突觸間接的Aβ通路傳遞的。這些研究為疼痛信息的閘門控制學(xué)說提供了進(jìn)一步直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)[41～43]。

六、脊髓上中樞對(duì)脊髓的下行調(diào)節(jié)

外周傷害性信息在脊髓中樞的轉(zhuǎn)導(dǎo)和整合同時(shí)受到脊髓上中樞下行調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。此下行調(diào)控系統(tǒng)既可調(diào)節(jié)脊髓初級(jí)傳入神經(jīng)元，也可調(diào)節(jié)脊髓次級(jí)神經(jīng)元。下行調(diào)控系統(tǒng)可分為易化系統(tǒng)和抑制系統(tǒng)，在調(diào)控脊髓背角痛覺信息整合和傳遞過程中發(fā)揮重要作用。

1.下行抑制系統(tǒng)

下行抑制系統(tǒng)主要由中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)(PAG)、延髓頭側(cè)腹內(nèi)側(cè)網(wǎng)狀系統(tǒng)(RVM)和背外側(cè)腦橋被蓋核(DLPT)組成。PAG是下行抑制系統(tǒng)中至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)。PAG內(nèi)存在兩類痛覺調(diào)制神經(jīng)元，即關(guān)閉神經(jīng)元(OFF-cells)和開啟神經(jīng)元(ON-cells)。PAG傳出神經(jīng)有三個(gè)去向，一是投射到前內(nèi)側(cè)斑周區(qū)，二是投射延髓頭側(cè)腹內(nèi)側(cè)網(wǎng)狀系統(tǒng)(RVM)，三是投射到網(wǎng)狀核(LRN)，少數(shù)發(fā)自PAG的纖維可以直接投射到脊髓背角。PAG主要通過兩條通路對(duì)脊髓背角(DH)神經(jīng)元進(jìn)行下行調(diào)制：PAG-RVM-DH和PAG-LRN-DH。RVM在目前已知的PAG中繼核團(tuán)中功能最為確切。RVM由位于網(wǎng)狀巨細(xì)胞核(NGC)腹側(cè)的鄰近網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和中縫大核(NRM)組成。RVM發(fā)出的傳出纖維通過背外側(cè)束(DLF)和腹外側(cè)束(VLF)下行到達(dá)延髓和脊髓背角。RVM神經(jīng)元也分為關(guān)閉神經(jīng)元、開啟神經(jīng)元和中性神經(jīng)元。關(guān)閉神經(jīng)元激活阻抑傷害性信息的傳遞而出現(xiàn)鎮(zhèn)痛作用，開啟神經(jīng)元激活則加強(qiáng)傷害性信息的傳遞而出現(xiàn)異化效應(yīng)。這兩類神經(jīng)元之間存在著復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。除RVM外，PAG的傳出纖維還經(jīng)過藍(lán)斑(LC) /藍(lán)斑下核(SC) 神經(jīng)經(jīng)雙側(cè)DLF投射到脊髓。外側(cè)網(wǎng)狀核是脊髓去甲腎上腺素能（NE）纖維投射的另一來源，傳出終止于脊髓背角[1,44]。

2.下行易化系統(tǒng)

RVM是疼痛下行易化系統(tǒng)的重要腦區(qū)。RVM的病變能逆轉(zhuǎn)炎癥或神經(jīng)損傷后的痛覺增敏效應(yīng)。損毀表達(dá)μ-阿片受體的RVM神經(jīng)元可減輕痛覺敏化，并拮抗辣椒素(capsaicin)促進(jìn)CGRP釋放的作用。RVM是維持敏化狀態(tài)的重要因素[45～47]。外周神經(jīng)損傷可激活下行易化系統(tǒng)并上調(diào)脊髓強(qiáng)啡肽水平[48,49]。下行易化系統(tǒng)還可通過作用于主要位于脊髓背角淺層的5-HT3受體促進(jìn)脊髓敏化。5-HT3受體激活可以易化傷害性信息在脊髓水平的傳遞而介導(dǎo)和促進(jìn)慢性疼痛的形成[50～52]。

脊髓背角是疼痛信息的初級(jí)整合中樞，在外周傷害性信息向高級(jí)中樞專遞最終形成痛覺的過程中發(fā)揮極其重要的作用，著名的疼痛閘門控制學(xué)說就是指脊髓背角淺層這一特殊區(qū)域。疼痛脊髓中樞機(jī)制的研究雖然已經(jīng)取得很大進(jìn)展，但是慢性疼痛信息在脊髓中樞傳遞、轉(zhuǎn)導(dǎo)、整合過程中詳細(xì)的細(xì)胞、分子和神經(jīng)環(huán)路機(jī)制還遠(yuǎn)不清楚。認(rèn)識(shí)和闡明慢性疼痛發(fā)生發(fā)展機(jī)制對(duì)于進(jìn)一步探索更好的臨床鎮(zhèn)痛方法和策略意義重大。

[1] 韓濟(jì)生. 疼痛學(xué). 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社, 2012.

[2] 宋學(xué)軍. 疼痛信號(hào)外周神經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子生物學(xué)機(jī)制.中國(guó)疼痛醫(yī)學(xué)雜志, 2016, 22(1): 2 ～ 7.

[3] Bester H, Beggs S, Woolf CJ. Changes in tactile stimuli-induced behavior and c-Fos expression in the superficial dorsal horn and in parabrachial nuclei after sciatic nerve crush. J Comp Neurol, 2000, 428(1): 45 ～ 61.

[4] Jergova S, Kolesar D, Cizkova D. Expression of c-Fos in the parabrachial nucleus following peripheral nerve injury in rats. Eur J Pain, 2008, 12(2): 172 ～ 179.

[5] Kuner R. Central mechanisms of pathological pain. Nat Med, 2010, 16(11): 1258 ～ 1266.

[6] Tan AM, Stamboulian S, Chang YW,et al. Neuropathic pain memory is maintained by Rac1-regulated dendritic spine remodeling after spinal cord injury. J Neurosci,2008, 28(49): 13173 ～ 13183.

[7] Luo L. Rho GTPases in neuronal morphogenesis. Nat Rev Neurosci, 2000, 1(3): 173 ～ 180.

[8] Hotulainen P, Hoogenraad CC. Actin in dendritic spines: connecting dynamics to function. J Cell Biol,2010, 189(4): 619 ～ 629.

[9] Gwak YS, Hulsebosch CE. GABA and central neuropathic pain following spinal cord injury.Neuropharmacology, 2011, 60(5): 799 ～ 808.

[10] Milligan ED, Watkins LR. Pathological and protective roles of glia in chronic pain. Nat Rev Neurosci, 2009,10(1): 23 ～ 36.

[11] Ji RR, Xu ZZ, Gao YJ. Emerging targets in neuroinflammation-driven chronic pain. Nat Rev Drug Discov, 2014, 13(7): 533 ～ 548.

[12] Grace PM, Hutchinson MR, Maier SF,et al. Pathological pain and the neuroimmune interface. Nat Rev Immunol, 2014, 14(4): 217 ～ 231.

[13] Zahn PK, Pogatzki-Zahn EM, Brennan TJ. Spinal administration of MK-801 and NBQX demonstrates NMDA-independent dorsal horn sensitization in incisional pain. Pain, 2005, 114(3): 499 ～ 510.

[14] Liu WT, Han Y, Li HC,et al. An in vivo mouse model of long-term potentiation at synapses between primary afferent C-fibers and spinal dorsal horn neurons:essential role of EphB1 receptor. Mol Pain, 2009, 5: 29.

[15] Liu XG, Sandkuhler J. Long-term potentiation of C-fiber-evoked potentials in the rat spinal dorsal horn is prevented by spinal N-methyl-D-aspartic acid receptor blockage. Neurosci Lett, 1995, 191(1 ～ 2): 43 ～ 46.

[16] Ha SO, Kim JK, Hong HS,et al. Expression of brainderived neurotrophic factor in rat dorsal root ganglia,spinal cord and gracile nuclei in experimental models of neuropathic pain. Neuroscience, 2001, 107(2): 301 ～ 309.

[17] Price TJ, Prescott SA. Inhibitory regulation of the pain gate and how its failure causes pathological pain. Pain,2015, 156(5): 789 ～ 792.

[18] Allen BJ, Li J, Menning PM,et al. Primary afferent fi bers that contribute to increased substance P receptor internalization in the spinal cord after injury. J Neurophysiol, 1999, 81(3): 1379 ～ 1390.

[19] Aanonsen LM, Kajander KC, Bennett GJ,et al.Autoradiographic analysis of 125I-substance P binding in rat spinal cord following chronic constriction injury of the sciatic nerve. Brain Res, 1992, 596(1 ～ 2): 259 ～ 268.

[20] Jergova S, Gajavelli S, Pathak N,et al. Recombinant neural progenitor transplants in the spinal dorsal horn alleviate chronic central neuropathic pain. Pain, 2016,157(4): 977 ～ 989.

[21] Harvey RJ, Yee BK. Glycine transporters as novel therapeutic targets in schizophrenia, alcohol dependence and pain. Nat Rev Drug Discov, 2013, 12(11): 866 ～ 885.

[22] Vowles KE, Mcentee ML, Julnes PS,et al. Rates of opioid misuse, abuse, and addiction in chronic pain:a systematic review and data synthesis. Pain, 2015,156(4): 569 ～ 576.

[23] Bourinet E, Francois A, Laffray S. T-type calcium channels in neuropathic pain. Pain, 2016, 157(Suppl 1):S15 ～ 22.

[24] Dib-Hajj SD, Black JA, Waxman SG. NaV1.9: a sodium channel linked to human pain. Nat Rev Neurosci, 2015, 16(9): 511 ～ 519.

[25] Cummins TR, Sheets PL, Waxman SG. The roles of sodium channels in nociception: Implications for mechanisms of pain. Pain, 2007, 131(3): 243 ～ 257.

[26] Cao YQ. Voltage-gated calcium channels and pain.Pain, 2006, 126(1 ～ 3): 5 ～ 9.

[27] Snutch TP. Targeting chronic and neuropathic pain: the N-type calcium channel comes of age. NeuroRx, 2005,2(4): 662 ～ 670.

[28] Masuda T, Iwamoto S, Yoshinaga R,et al. Transcription factor IRF5 drives P2X4R+-reactive microglia gating neuropathic pain. Nat Commun, 2014, 5: 3771.

[29] Sanz-Clemente A, Nicoll RA, Roche KW. Diversity in NMDA receptor composition: many regulators, many consequences. Neuroscientist, 2013, 19(1): 62 ～ 75.

[30] Ji RR, Kohno T, Moore KA,et al. Central sensitization and LTP: do pain and memory share similar mechanisms?.Trends Neurosci, 2003, 26(12): 696 ～ 705.

[31] Xu N, Wu MZ, Deng XT,et al. Inhibition of YAP/TAZ Activity in Spinal Cord Suppresses Neuropathic Pain. J Neurosci, 2016, 36(39): 10128 ～ 10140.

[32] Liu S, Liu YP, Huang ZJ,et al. Wnt/Ryk signaling contributes to neuropathic pain by regulating sensory neuron excitability and spinal synaptic plasticity in rats.Pain, 2015, 156(12): 2572 ～ 2584.

[33] Zhang YK, Huang ZJ, Liu S,et al. WNT signaling underlies the pathogenesis of neuropathic pain in rodents. J Clin Invest, 2013, 123(5): 2268 ～ 2286.

[34] Liu Y, Shi J, Lu CC,et al. Ryk-mediated Wnt repulsion regulates posterior-directed growth of corticospinal tract. Nat Neurosci, 2005, 8(9): 1151 ～ 1159.

[35] Song XJ, Cao JL, Li HC,et al. Upregulation and redistribution of ephrinB and EphB receptor in dorsal root ganglion and spinal dorsal horn neurons after peripheral nerve injury and dorsal rhizotomy. Eur J Pain, 2008, 12(8): 1031 ～ 1039.

[36] Deng XT, Wu MZ, Xu N,et al. Activation of ephrinBEphB receptor signalling in rat spinal cord contributes to maintenance of diabetic neuropathic pain. Eur J Pain,2017, 21(2): 278 ～ 288.

[37] Liu S, Liu YP, Song WB,et al. EphrinB-EphB receptor signaling contributes to bone cancer pain via Toll-like receptor and proinflammatory cytokines in rat spinal cord. Pain, 2013, 154(12): 2823 ～ 2835.

[38] Han Y, Song XS, Liu WT,et al. Targeted mutation of EphB1 receptor prevents development of neuropathic hyperalgesia and physical dependence on morphine in mice. Mol Pain, 2008,4(1):60.

[39] Song XJ, Zheng JH, Cao JL,et al. Ephrin-EphB receptor signaling contributes to neuropathic pain by regulating neural excitability and spinal plasticity in rats. Pain, 2008, 139:168 ～ 180.

[40] Liu S, Liu WT, Liu YP,et al. Blocking EphB1 receptor forward signaling in spinal cord relieves bone cancer pain and rescues analgesic effect of morphine treatment in rodents. Cancer Res, 2011, 71(13): 4392 ～ 4402.

[41] Cheng L, Duan B, Huang T,et al. Identification of spinal circuits involved in touch-evoked dynamic mechanical pain. Nat Neurosci, 2017, 20(6): 804 ～ 814.

[42] Duan B, Cheng L, Bourane S,et al. Identification of spinal circuits transmitting and gating mechanical pain.Cell, 2014, 159(6): 1417 ～ 1432.

[43] Lu Y, Dong H, Gao Y,et al. A feed-forward spinal cord glycinergic neural circuit gates mechanical allodynia. J Clin Invest, 2013, 123(9): 4050 ～ 4062.

[44] Kandel ER. Principles of Neural Science, Fifth Edition.New York: McGraw-Hill Education / Medical; 5 edition, 2013.

[45] Pertovaara A, Almeida A. Chapter 13 Descending inhibitory systems. Handb Clin Neurol, 2006, 81: 179 ～ 192.

[46] Burgess SE, Gardell LR, Ossipov MH,et al. Timedependent descending facilitation from the rostral ventromedial medulla maintains, but does not initiate,neuropathic pain. J Neurosci, 2002, 22(12): 5129 ～ 5136.

[47] Porreca F, Ossipov MH, Gebhart GF. Chronic pain and medullary descending facilitation. Trends Neurosci,2002, 25(6): 319 ～ 325.

[48] Gardell LR, Ibrahim M, Wang R,et al. Mouse strains that lack spinal dynorphin upregulation after peripheral nerve injury do not develop neuropathic pain. Neuroscience, 2004, 123(1): 43 ～ 52.

[49] Lai J, Ossipov MH, Vanderah TW,et al. Neuropathic pain:the paradox of dynorphin. Mol Interv, 2001, 1(3): 160 ～ 167.

[50] Zeitz KP, Guy N, Malmberg AB,et al. The 5-HT3 subtype of serotonin receptor contributes to nociceptive processing via a novel subset of myelinated and unmyelinated nociceptors. J Neurosci, 2002, 22(3): 1010 ～ 1019.

[51] Riad M, Garcia S, Watkins KC,et al. Somatodendritic localization of 5-HT1A and preterminal axonal localization of 5-HT1B serotonin receptors in adult rat brain. J Comp Neurol, 2000, 417(2): 181 ～ 194.

[52] Miquel MC, Emerit MB, Nosjean A,et al. Differential subcellular localization of the 5-HT3 As receptor subunit in the rat central nervous system. Eur J Neurosci, 2002, 15(3): 449 ～ 457.

10.3969/j.issn.1006-9852.2017.09.001

國(guó)家自然科學(xué)基金重大國(guó)際合作項(xiàng)目（81320108012）、面上項(xiàng)目（81671086）

#共同第一作者

△通訊作者 songxuejun@bjmu.edu.cn