国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

基于代謝組學(xué)視角下的神經(jīng)病理性疼痛研究進(jìn)展 *

2023-08-02 06:35張振宇孟純陽
關(guān)鍵詞:背角奧沙利谷氨酸

張振宇 高 旭 孟純陽

(1 濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院,濟(jì)寧 272000;2 青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院,青島 266000;3 濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院脊柱外科,濟(jì)寧 272000)

國(guó)際疼痛學(xué)會(huì) (International Association for the Study of Pain, IASP) 將神經(jīng)病理性疼痛 (neuropathic pain, NP) 定義為軀體感覺系統(tǒng)疾病或損傷引起的慢性難治性疼痛[1]??捎啥喾N不同臨床表現(xiàn)和病因的疾病組成。根據(jù)病變累及的系統(tǒng)可以分為周圍神經(jīng)病理性疼痛和中樞神經(jīng)病理性疼痛,中樞性疼痛是由中樞軀體感覺神經(jīng)系統(tǒng)的病變或疾病引起的慢性疼痛,其臨床常見疼痛為腦卒中后疼痛(如丘腦痛)、多發(fā)性硬化相關(guān)性疼痛、帕金森病相關(guān)性疼痛、脊髓損傷性疼痛等[2]。周圍性疼痛是由累及周圍神經(jīng)系統(tǒng)的病變所引起,常見疼痛包括三叉神經(jīng)痛、舌咽神經(jīng)痛、酒精性多發(fā)性神經(jīng)病、藥物引起的多發(fā)性神經(jīng)?。ㄈ缁熕幬铮?、復(fù)雜性區(qū)域疼痛綜合征、糖尿病痛性神經(jīng)病變、幻肢痛、帶狀皰疹后神經(jīng)痛等[2]。NP 在普通人的患病率可高達(dá)3%~10%[1],嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量,給社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前用于治療NP 的一線藥物主要包括三環(huán)類抗抑郁藥、普瑞巴林、5-羥色胺和去甲腎上腺素抑制劑等。然而,僅有少數(shù)安全且有效的藥物被應(yīng)用到NP 的臨床治療當(dāng)中[3]。藥物治療側(cè)重于癥狀的緩解,但存在長(zhǎng)期效果差、不良反應(yīng)多、易耐藥等缺陷[4]。鑒于此,迫切需要生物信息技術(shù)對(duì)NP的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行探索,進(jìn)一步篩選出治療疼痛的關(guān)鍵分子靶點(diǎn)及信號(hào)傳導(dǎo)通路,以制訂更加有效的診療手段。

代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)之后的一門新興學(xué)科。Nicholson 等[5]最早將其定義為生物體在病理生理或基因修飾等條件下所產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)答代謝物質(zhì)的定量測(cè)定。其研究對(duì)象代謝組是指一個(gè)細(xì)胞、組織或者器官中所有代謝物的集合,通常是一些相對(duì)分子質(zhì)量小于1000 的物質(zhì),例如肽、碳水化合物、脂質(zhì)、核酸等[6]。與轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等其他組學(xué)相比,代謝組學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì):①可對(duì)基因等體內(nèi)變化進(jìn)行放大;②代謝物處于生物信息調(diào)控末端更接近生物最終表型;③無需建立龐大的序列標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫和測(cè)序;④自然界中存在代謝物種類遠(yuǎn)少于蛋白質(zhì)和基因,利于分析和鑒定;⑤既可分析同一個(gè)體刺激前后的物質(zhì)變化,也可分析同種生物不同個(gè)體之間的差異等[7]。是一種極具潛力的生物學(xué)研究工具。

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)NP 的代謝組學(xué)研究主要集中于疼痛動(dòng)物模型,基于不同的造模方法,研究人員發(fā)現(xiàn)了多種差異性代謝物,并以代謝組學(xué)的視角對(duì)NP 的機(jī)制進(jìn)行了深入探索。2012 年,Patti 等[8]第一次通過代謝組學(xué)發(fā)現(xiàn)N, N-二甲基鞘氨醇是NP脊髓背角差異性代謝物。后來不同的代謝物(如溶血磷脂酰膽堿、谷氨酸、色氨酸)被廣泛研究,對(duì)NP 機(jī)制認(rèn)知起到了巨大的推動(dòng)作用。然而,對(duì)于神經(jīng)病理性代謝組學(xué)相關(guān)研究進(jìn)展并未有系統(tǒng)的闡述。本文通過闡述NP 代謝組學(xué)研究的相關(guān)技術(shù),重點(diǎn)歸納不同動(dòng)物模型的疼痛特點(diǎn)及代謝組學(xué)的研究進(jìn)展,為NP 潛在機(jī)制探究、關(guān)鍵靶點(diǎn)闡明、藥物研發(fā)等提供參考。

一、代謝組學(xué)技術(shù)概述

代謝組學(xué)是目前研究生物表型變化的主要檢測(cè)方法之一,是現(xiàn)代系統(tǒng)生物學(xué)研究不可或缺的組成部分。代謝組學(xué)研究步驟主要包括樣本處理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析、標(biāo)記物篩選、注釋等?;谘芯空吣康牟町?,代謝組學(xué)又可分為靶向代謝組學(xué)和非靶向代謝組學(xué)。靶向代謝組學(xué)是指物質(zhì)已有一定認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,對(duì)此特定物質(zhì)進(jìn)行定量分析;非靶向代謝組學(xué)是指對(duì)于樣本內(nèi)所有的代謝物進(jìn)行分析鑒定,其目的是找出在特定實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境下的差異代謝物。按照不同的應(yīng)用目的,又可以分為代謝靶分析(target analysis)、代謝輪廓分析(metabolic profiling analysis)、代謝指紋分析 (metabolic fingerprinting analysis) 等。代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)主要分為物質(zhì)分離和物質(zhì)鑒定兩個(gè)部分,其中物質(zhì)分離技術(shù)主要有液相色譜法(liquid chromatography,LC)、氣象色譜法(gas chromatography, GC)、毛細(xì)管電泳法(capillary electrophoresis, CE)。鑒定檢測(cè)技術(shù)主要有質(zhì)譜法(mass spectrometry, MS) 和核磁共振法(nuclear magnetic resonance, NMR)。不同鑒定檢測(cè)技術(shù)可能會(huì)獲得不同的代謝組學(xué)結(jié)果,因此,下文針對(duì)NMR 和MS 這兩種主流代謝組學(xué)檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)闡述,為選擇分析技術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)。

1.核磁共振波普技術(shù)(nuclear magnetic resonance,NMR)

NMR 是一種光譜技術(shù),基于不同原子核輻射吸收產(chǎn)生差異性共振頻率這一原理,NMR 可以將共振頻率轉(zhuǎn)化為分子化學(xué)和結(jié)構(gòu)信息[9]。NMR 具有高度可重復(fù)性、易于量化、樣本制備簡(jiǎn)易和檢測(cè)無損樣本等優(yōu)勢(shì)使其成為長(zhǎng)期或大規(guī)模臨床代謝組學(xué)研究的首選平臺(tái)。與大多數(shù)的代謝組學(xué)平臺(tái)不同,NMR 受檢對(duì)象不限于生物流體或組織提取物,利用固態(tài)核磁共振等技術(shù)還可研究完整的組織、器官和其他固體或半固體樣本[10]。NMR 本身固有的無損性使其成為活體樣本代謝物實(shí)時(shí)分析和實(shí)時(shí)代謝通量分析的理想選擇[11]。此外NMR 不僅可以利用1H 原子核對(duì)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),還支持1H,13C,15N,31P等原子核單獨(dú)或聯(lián)合來鑒別(如含氮、含磷等)不同類別的代謝物,在物質(zhì)類別的鑒定上具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)[10]。但NMR 同樣存在缺陷,NMR 的靈敏度較MS 低10~100 倍,這也意味著NMR 需要更高的樣本濃度,這極大程度限制了NMR 的應(yīng)用。

2.質(zhì)譜技術(shù) (mass spectrometry, MS)

質(zhì)譜分析技術(shù)是通過測(cè)量電離產(chǎn)物質(zhì)量電核比(m/z) 信號(hào)光譜表征代謝產(chǎn)物[12]。MS 具有較高的靈敏度和較好的選擇性,高達(dá)80%的代謝組學(xué)研究基于LC-MS 和GS-MS 平臺(tái)檢測(cè)分析[10]。GS-MS 是指氣相色譜和質(zhì)譜的偶聯(lián),其主要適用于小分子、熱穩(wěn)定性好、可揮發(fā)、能氣化的代謝產(chǎn)物[13]。LC-MS是液相色譜和質(zhì)譜的偶聯(lián),特別適用于熱穩(wěn)定性較差、不易揮發(fā)、不可氣化的代謝物質(zhì),例如尿液、血液和血漿等樣本的分析[14]。LC-MS 因其高通量、軟電離、代謝物覆蓋率高等優(yōu)點(diǎn)在NP 代謝組學(xué)研究中廣泛應(yīng)用。

二、NP 的代謝組學(xué)研究進(jìn)展

NP 發(fā)病機(jī)制復(fù)雜多樣,可有多種不同的臨床表現(xiàn)。因此,為探究NP 相關(guān)機(jī)制,研究人員已建立起多種NP 動(dòng)物模型,為NP 病理機(jī)制的探究提供了有力的幫助。下文重點(diǎn)對(duì)NP 模型的代謝組學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理,以探究不同NP 模型下代謝產(chǎn)物的變化,揭示NP 的病理生理機(jī)制。

1.脛神經(jīng)橫斷術(shù) (tibial nerve transection, TNT)疼痛模型

目前,TNT 是一種新穎且并發(fā)癥較少的NP 模型,其通過坐骨神經(jīng)的脛神經(jīng)支單側(cè)橫斷而誘導(dǎo)產(chǎn)生。TNT 模型具有明顯且穩(wěn)定持續(xù)的機(jī)械性異常疼痛,但對(duì)熱痛覺并不敏感。在TNT 模型中,機(jī)械性異常疼痛常在術(shù)后2 周出現(xiàn),并可持續(xù)9 周(在手術(shù)創(chuàng)傷愈合后依舊存在)[15]。Patti 等[8]基于LC-MS技術(shù),對(duì)TNT 術(shù)后21 天大鼠的脛神經(jīng)結(jié)扎同側(cè)脊髓 (L3~L5段)背角、同水平(L3~L5段)對(duì)側(cè)脊髓背角、脛神經(jīng)結(jié)扎同側(cè)脊髓背根神經(jīng)節(jié)、血漿以及損傷脛骨神經(jīng)近端至轉(zhuǎn)切部位的1 mm 這五種組織進(jìn)行取樣,并同假手術(shù)組進(jìn)行對(duì)比分析,共發(fā)現(xiàn)733 種差異性的代謝物,其中94%的差異性代謝物集中于脊髓同側(cè)背角中。這表明,病變側(cè)脊髓背角代謝改變?cè)诰S持NP 晚期疼痛具有重要作用。分析表明,神經(jīng)損傷同側(cè)脊髓背角的鞘磷脂代謝中間產(chǎn)物 (神經(jīng)酰胺 (d18:1/16:0) 和幾種磷脂酰膽堿)及代謝終產(chǎn)物(單己基神經(jīng)酰胺 (d18:1/24:1),鞘氨醇和N, N-二甲基鞘氨醇 (DMS) )含量顯著升高,而代謝原料二酰基甘油在脊髓背角中含量顯著下降,這表明TNT 大鼠脊髓背角鞘磷脂-神經(jīng)酰胺代謝顯著上調(diào)。此外,脊髓背側(cè)中血小板活化因子 (platelet activating factors, PAFs) 同樣顯著上調(diào)。有研究表明PAFs 可以作為鞘磷脂酶的激活劑促進(jìn)鞘磷脂-神經(jīng)酰胺代謝。以上數(shù)據(jù)表明,NP 晚期鞘磷脂-神經(jīng)酰胺代謝上調(diào)可能是參與維持NP 進(jìn)展的關(guān)鍵機(jī)制。在差異性代謝物中,內(nèi)源性N, N-二甲基鞘氨醇 (N,N-dimethylsphingosine, DMS) 是神經(jīng)酰胺的代謝物,將DMS 重新注入大鼠脊髓鞘內(nèi)同樣可產(chǎn)生機(jī)械性異常疼痛。且DMS 可以促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化,并產(chǎn)生炎癥因子白介素-1β 和單核細(xì)胞化學(xué)吸引劑蛋白-1,Patti 等[8]推測(cè)DMS 可能是NP 慢性階段的潛在治療靶點(diǎn)。

2.化療誘導(dǎo)型周圍神經(jīng)病理性疼痛 (chemotherapy induced peripheral neuropathy, CIPN) 模型

CIPN 是一些癌癥治療的毒副作用,使病人的預(yù)后產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,并大大降低病人的生存質(zhì)量。奧沙利鉑作為第三代鉑類衍生物,是直腸癌晚期的標(biāo)準(zhǔn)治療方法[16]。然而,奧沙利鉑同樣可以產(chǎn)生神經(jīng)毒性不良反應(yīng)。在一項(xiàng)大型臨床研究中顯示,應(yīng)用奧沙利鉑后多達(dá)89%的病人出現(xiàn)急性外周疼痛[17]。奧沙利鉑可誘發(fā)急性和短暫的熱超敏反應(yīng),伴有遠(yuǎn)端感覺異常和冷觸發(fā)感覺遲鈍的快速發(fā)作[18],嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量,由于缺乏預(yù)防神經(jīng)病變的措施,迫使臨床醫(yī)師減少或停止化療周期,從而降低病人生存機(jī)會(huì)[19]。因此探究CIPN 相關(guān)機(jī)制就顯得尤為重要。Ferrier 等[20]基于質(zhì)子核磁共振波譜 (1H-NMR) 對(duì)奧沙利鉑誘導(dǎo)神經(jīng)病理性大鼠模型脊髓背角同對(duì)照組進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)奧沙利鉑處理后,大鼠脊髓背角谷氨酸水平明顯升高。通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),多胺缺乏飲食可逆轉(zhuǎn)奧沙利鉑誘導(dǎo)的NP 使大鼠機(jī)械性疼痛閾值和冷超敏反應(yīng)恢復(fù)正常,并使脊髓背角谷氨酸水平恢復(fù)正常。這表明奧沙利鉑可能影響脊髓后角的谷氨酸代謝進(jìn)而產(chǎn)生疼痛。在利用LC-MS 的檢測(cè)中,江鍇晟等[21]同樣發(fā)現(xiàn)了奧沙利鉑作用后脊髓背角中谷氨酸水平的升高。除此以外還發(fā)現(xiàn),奧沙利鉑和紫杉醇(一種抗癌藥物,且同樣可以誘導(dǎo)周圍神經(jīng)病變[22])所引起的NP 中都存在谷氨酸和6-磷酸葡萄糖的升高。這表明谷氨酸和6-磷酸葡萄糖以及兩者相關(guān)的機(jī)制和通路,可能是預(yù)防化療藥物引起NP 的重要靶點(diǎn)。

除谷氨酸代謝改變外,脂質(zhì)的代謝在奧沙利鉑引起的NP 中同樣也發(fā)生了改變。Rimola 等[23]等基于非靶向脂質(zhì)代謝組學(xué)技術(shù),發(fā)現(xiàn)奧沙利鉑誘導(dǎo)的小鼠疼痛模型中溶血磷脂酰膽堿18:1 (lysophosphatidylcholines, LPC 18:1)、LPC16:0 以及9,10-亞油酸環(huán)氧物 (9,10-Epoxide of linoleic acid, 9,10-EpOME) 在脊髓等神經(jīng)組織中顯著上調(diào),但經(jīng)典促炎因子(如腫瘤壞死因子-α、白介素-13 等)無明顯改變。這表明脂質(zhì)代謝信號(hào)通路的改變是介導(dǎo)奧沙利鉑誘導(dǎo)急性早期NP 的主要因素。LPC 18:1 作為配體可激活配體門控鈣通道瞬時(shí)感受器電位香草酸受體1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1) 和瞬時(shí)受體電位M8 (transient receptor potential melastatin 8, TRPM8) 介導(dǎo)鈣離子內(nèi)流,從而誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生超敏反應(yīng);9, 10-EpOME 在既往研究已被證實(shí)可提高門控鈣通道TRPV1 受體的敏感性,誘導(dǎo)機(jī)體內(nèi)機(jī)械和熱超敏反應(yīng)。因此奧沙利鉑誘導(dǎo)體內(nèi)早期急性NP過程中,脂質(zhì)代謝信號(hào)通路LPC-EPOME-TRPV1-TRPM8 的改變起到了關(guān)鍵作用。

3.坐骨神經(jīng)慢性壓迫性疼痛模型 (chronic constriction injury, CCI)

CCI 模型是目前誘導(dǎo)NP 最常用的模型之一,由Bennett 等[24]建立。通過對(duì)坐骨神經(jīng)松散結(jié)扎產(chǎn)生外周神經(jīng)病變,術(shù)后5~7 天開始出現(xiàn)疼痛反應(yīng),10~14 天達(dá)到高峰,2 個(gè)月后痛覺反應(yīng)表現(xiàn)消失,代之以感覺遲鈍。由于此模型操作簡(jiǎn)單且與NP 病人臨床表現(xiàn)相似,是目前NP 研究的常用模型[25]。Chen 等[26]通過收集大鼠CCI 模型的血清和神經(jīng)損傷同側(cè)脊髓背角兩種組織,基于LC-MS 進(jìn)行分析并與假手術(shù)組大鼠進(jìn)行對(duì)比。在CCI 大鼠共發(fā)現(xiàn)72種血清差異代謝物和17 種脊髓背角差異代謝物。其中,共有6 種常見代謝物在兩種組織中均有顯著改變,且其中5 種物質(zhì)在兩種組織的變化趨勢(shì)相同,分別為包括N6, N6, N6-三甲基-L-賴氨酸、3-甲基組氨酸、尿囊素、D-喹酮糖和D (–)-β-羥基丁酸。此外,在CCI 大鼠的血清和脊髓兩樣本中,雖然2-羥基丁酸 (2-HB) 變化不顯著,但均表現(xiàn)下降趨勢(shì)。在白鳳媛等[27]的研究中,基于超高效液相色譜-四級(jí)桿靜電場(chǎng)軌道阱-質(zhì)譜 (UHPLS-QE-MS) 對(duì)CCI 大鼠和假手術(shù)組大鼠脊髓背角進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)差異性代謝物主要集中于有機(jī)酸、有機(jī)雜環(huán)化合物、脂肪酰胺、碳水化合物、核酸、有機(jī)氮化合物、烴類化合物、有機(jī)氧化物、苯類這九類。王國(guó)遼等[28]為了研究急性疼痛向慢性疼痛轉(zhuǎn)化的差異性代謝物,以脊髓和下丘腦為樣本,對(duì)手術(shù)后急性疼痛模型和CCI 大鼠模型進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)N-乙酰天冬氨酸、泛酸、天冬氨酸、葡萄糖、β-丙氨酸、3-羥基丁酸這6 種差異代謝物可能是術(shù)后急性疼痛向慢性NP 轉(zhuǎn)變的潛在生物標(biāo)志物。

4.糖尿病神經(jīng)病理性疼痛模型 (diabetic neuropathic pain, DNP)

糖尿病周圍神經(jīng)病變是糖尿病 (diabetes mellitus, DM) 最常見的并發(fā)癥之一[29]。有61.8%的DM病人存在有周圍神經(jīng)病變[30],而周圍神經(jīng)病變病人中可有高達(dá)25%的病人會(huì)發(fā)展為DNP。DNP 有自發(fā)痛、痛覺過敏、異位痛和診療效果不佳等特點(diǎn),嚴(yán)重影響病人生存質(zhì)量[31]。Zhang 等[32]通過對(duì)大鼠禁食一夜后腹腔注射65 mg/kg 鏈脲佐菌素(streptozotocin, STZ) 和檸檬酸鈉緩沖液誘導(dǎo)DM 產(chǎn)生來建立DNP 大鼠模型。大鼠STZ 注射第4 周后出現(xiàn)DNP?;贚C-MS 技術(shù)對(duì)DNP 進(jìn)展期的第4、8、12 周的大鼠腦組織進(jìn)行代謝物分析,他們發(fā)現(xiàn)相較于對(duì)照組,整個(gè)DNP 進(jìn)展期腦內(nèi)膽堿含量均顯著上升,而氨基酸類代謝物在腦內(nèi)顯著下降,其中包括與鎮(zhèn)痛性神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)的氨基酸(如L-色氨酸、L-組氨酸、L-酪氨酸)。因此DNP 可能是以降低鎮(zhèn)痛性神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)的氨基酸來促進(jìn)疼痛的發(fā)展。

5.脊髓損傷疼痛模型 (spinal cord injury, SCI)

NP 是脊髓損傷后的嚴(yán)重并發(fā)癥,其疼痛程度劇烈,且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量[33]。目前對(duì)于脊髓損傷后NP的發(fā)生發(fā)展機(jī)制尚未明確,因而藥物治療只能針對(duì)其疼痛癥狀進(jìn)行緩解,并不能從根本上解決疼痛問題。脊髓損傷模型是研究中樞性NP 常用模型,可以由重物墜落或挫傷、脊髓壓榨、鑷子或動(dòng)脈瘤壓迫脊髓、光化學(xué)損傷、神經(jīng)興奮性毒損傷和脊髓半離斷等方式建立[34]。Rodgers等[35]為探索脊髓損傷后NP 嗎啡耐藥機(jī)制,建立大鼠SCI 挫傷模型,并提取大鼠左右大腦半球紋狀體和脊髓組織(分別為挫傷段脊髓和挫傷下2 段脊髓)兩種樣本,基于LC-MS 進(jìn)行分析。他們發(fā)現(xiàn)同正常大鼠相比,SCI 大鼠紋狀體中共有135 種差異性代謝物,經(jīng)過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)這些代謝物主要匯集于酪氨酸代謝、鞘脂代謝、糖皮質(zhì)激素合成和花生四烯酸代謝。其中酪氨酸代謝改變最為顯著,并且其代謝物左旋多巴和多巴胺同樣具有很大的改變。在脊髓組織代謝物中,共發(fā)現(xiàn)有84種差異性代謝物,同樣集中于酪氨酸代謝,除此酪氨酸代謝途徑外還存在有D-谷氨酸和D-谷氨酰胺代謝,苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸生物合成以及甘油磷脂代謝。在對(duì)比SCI(不管是否存在嗎啡抵抗)、假手術(shù)組、嗎啡抵抗型SCI、嗎啡非抵抗型SCI 這四種模型的多巴胺含量時(shí)發(fā)現(xiàn),在脊髓組織中,嗎啡抵抗型SCI和嗎啡非抵抗型SCI 的多巴胺水平并無差別,而SCI 大鼠模型多巴胺水平遠(yuǎn)低于正常大鼠;在紋狀體組織中,嗎啡非抵抗型SCI 大鼠和正常大鼠多巴胺含量相同,而嗎啡抵抗型SCI 大鼠多巴胺水平遠(yuǎn)低于正常大鼠。因此,增強(qiáng)紋狀體中多巴胺系統(tǒng)可以改善脊髓損傷后NP 的阿片類藥物抵抗作用,更加有效的控制疼痛。

目前,代謝組學(xué)研究樣本主要來源于動(dòng)物模型,以探究NP 病理機(jī)制為主要目的。在臨床中應(yīng)用較少,但代謝組學(xué)作為一種功能強(qiáng)大的檢測(cè)工具,在未來疾病診斷治療中仍有巨大潛力。Finco 等[36]以尿液為樣本探究代謝組學(xué)是否有助于區(qū)分傷害性疼痛 (nociceptive pain, NC) 和NP 疼痛。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),NP 病人、NC 病人及健康人的尿液代謝存在顯著差異,其中NP 病人相較于NC 病人具有更高的膽堿和磷酸膽堿、檸檬酸鹽、丙氨酸和?;撬?,這些物質(zhì)均與神經(jīng)元損傷相關(guān),這表明神經(jīng)元損傷參與NP 的形成,為今后NP 的治療提供了潛在生物靶點(diǎn)。Ghafouri 等[37]發(fā)現(xiàn)血漿中組氨酸、N-乙酰天冬氨酸、脯氨酸、絲氨酸、賴氨酸、天冬氨酸、游離脂肪酸、膽堿在慢性NP 病人和健康人中存在顯著差異,且可將兩者區(qū)分開來。這些數(shù)據(jù)充分的展示了代謝組學(xué)在疾病診斷上的巨大優(yōu)勢(shì),推進(jìn)代謝組學(xué)臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用是當(dāng)下醫(yī)學(xué)研究者的一個(gè)重大課題。

三、代謝組學(xué)視角下NP 的發(fā)病機(jī)制

1.NP 的發(fā)病機(jī)制概述

神經(jīng)元機(jī)制和膠質(zhì)-免疫機(jī)制是當(dāng)前NP 病理機(jī)制主流觀點(diǎn)[38]。神經(jīng)元機(jī)制是指神經(jīng)元在受到損傷和炎癥因子刺激下產(chǎn)生的自發(fā)放電和持續(xù)性異常放電,繼而形成感覺過敏。其中離子通道的改變可使得神經(jīng)元膜電位降低,繼而產(chǎn)生電信號(hào)沖動(dòng)并傳向脊髓背角,增強(qiáng)感覺突觸的傳遞反應(yīng),產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng) (long-term potentiation, LTP) 等一系列痛覺過敏反應(yīng)。同時(shí)神經(jīng)元又在炎癥因子的作用下發(fā)生自身的變性和凋亡,這些變化是外周和中樞疼痛敏感形成的基礎(chǔ)。膠質(zhì)-免疫機(jī)制觀點(diǎn)認(rèn)為神經(jīng)損傷后神經(jīng)元所釋放的多種細(xì)胞因子會(huì)激活神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,被激活的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞一方面減少神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá),減弱對(duì)神經(jīng)元營(yíng)養(yǎng)保護(hù)作用;另一方面增加炎癥因子的分泌釋放,加重神經(jīng)元細(xì)胞損傷。除激活膠質(zhì)細(xì)胞外,傷害性細(xì)胞因子還會(huì)激活周圍的巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞使得疼痛增強(qiáng)和放大[39]。

2.腸道微生物群代謝失調(diào)導(dǎo)致NP 的病理機(jī)制

成年人的腸道被大量的共生微生物定植,這些微生物統(tǒng)稱為腸道微生物群[40]。腸道微生物群可通過免疫、激素和神經(jīng)元信號(hào)在腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)(包括大腦和脊髓)之間進(jìn)行雙向通訊。目前越來越多的研究表明,腸道微生物菌群紊亂和NP 的發(fā)生有關(guān)。其中代謝物是腸道菌群和NP 之間的重要聯(lián)系。一方面菌群通過下丘腦垂體腎上腺軸激活應(yīng)激反應(yīng)并影響腸道的通透性,使血液中炎癥因子升高,并穿過血腦屏障形成痛覺過敏[41];另一方面,腸道菌群通過調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放來改變行為和認(rèn)知功能,并改變神經(jīng)元相關(guān)受體和離子通道來改變神經(jīng)元的興奮性[42]。

Chen 等[26]對(duì)CCI 大鼠血清和脊髓背角兩樣本代謝物譜同腸道微生物群進(jìn)行相關(guān)性探索。結(jié)果表明,CCI 大鼠同假手術(shù)大鼠在微生物群組成上存在顯著差異。其中與機(jī)體健康狀況呈負(fù)相關(guān)的后壁菌/擬桿菌(firmicutes/bacteroidetes, F/B)比值顯著升高[43]。伊格納茨奇納氏菌 (ignatzschineria) 和丁酸菌 (butyricimonas)的豐度降低與大鼠機(jī)械性痛閾值和熱痛閾值降低密切相關(guān)。丁酸菌豐富度和D(–)-β-羥基丁酸(D(–)-beta-hydroxy butyric acid, BHB)含量呈正相關(guān)。BHB 作為機(jī)體最為豐富的酮體之一,主要通過脂肪酸的氧化在肝臟中合成。BHB 可顯著緩解脊髓損傷小鼠的機(jī)械和熱異常疼痛,并改善運(yùn)動(dòng)功能[44]。代謝組學(xué)同樣證實(shí)了血清和脊髓兩樣本中BHB 水平的下降,因此丁酸菌可能是通過改變酮體代謝在神經(jīng)性疼痛中發(fā)揮作用。另外,伊格納茨奇納氏菌的豐富度與血清和脊髓中BHB、3-甲基組氨酸、2-羥基丁酸 (2-hydroxybutanoic acid, 2-HB) 和N6, N6, N6-三甲基-L-賴氨酸的水平呈正相關(guān),這些代謝物在血清和脊髓中均呈下降趨勢(shì)。其中3-甲基組氨酸是L-組氨酸的衍生物。L-組氨酸經(jīng)組氨酸脫氧酶脫羧生成組胺,在體內(nèi)可有顯著的鎮(zhèn)痛作用。2-HB 與胰島素抵抗和葡萄糖早期受損相關(guān),血清和脊髓中2-HB 的升高可代表對(duì)脂質(zhì)氧化和氧化應(yīng)激的適應(yīng)。而N6, N6, N6-三甲基-L-賴氨酸是肉堿合成的底物。因此伊格納茨奇納氏菌可能與NP進(jìn)展中組胺代謝、酮體代謝和肉堿的生物合成密切相關(guān)。

3.谷氨酸受體激活誘發(fā)NP 的機(jī)制

脊髓背角神經(jīng)元中谷氨酸受體的過度激活是NP 的經(jīng)典機(jī)制。谷氨酸釋放量、谷氨酸清除速率及突觸后谷氨酸受體狀態(tài)是谷氨酸受體激活的三個(gè)基本因素[45]。谷氨酸濃度的升高可以活化N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA),進(jìn)而引起NP[46]。在Patti 等[8]對(duì)TNT 大鼠的研究中,從脊髓背角發(fā)現(xiàn)的差異性代謝物DMS,實(shí)驗(yàn)證明DMS 可顯著抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)谷氨酸的攝取作用,升高谷氨酸濃度,進(jìn)一步激活NMDA。Ferrier 等[20]發(fā)現(xiàn),奧沙利鉑誘導(dǎo)NP是基于脊髓背角谷氨酸濃度升高產(chǎn)生,但無NMDA受體表達(dá)量的升高,且通過多胺缺乏飲食可以逆轉(zhuǎn)由脊髓背角谷氨酸濃度升高引起的NP。

四、小結(jié)與展望

NP 發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,臨床治療只能局限于對(duì)于NP 疼痛癥狀的管理,但不能做到徹底預(yù)防和根治。代謝組學(xué)是后基因時(shí)代的一種新興的生物學(xué)技術(shù),在探究NP 發(fā)生發(fā)展機(jī)制上提供了有效的手段,并且基于代謝組學(xué)分析更有助于發(fā)現(xiàn)NP 的潛在治療靶點(diǎn),逐步實(shí)現(xiàn)NP 的特異化治療。然而人類機(jī)體容易受到體內(nèi)外多種因素的影響,代謝物同樣也可以出現(xiàn)多種變化,因此消除NP 代謝物中的混雜因素、精準(zhǔn)靶向治療NP 仍是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。另外,代謝組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、微生物組學(xué)等聯(lián)合應(yīng)用,可更加系統(tǒng)的全面揭示NP 的發(fā)病機(jī)制。

綜上所述,本文通過歸納總結(jié)代謝組學(xué)相關(guān)技術(shù)以及NP 的代謝組學(xué)進(jìn)展,在代謝組學(xué)視角下更進(jìn)一步闡述NP 發(fā)生發(fā)展的病理機(jī)制,旨在促進(jìn)NP的臨床治療進(jìn)展。

利益沖突聲明:作者聲明本文無利益沖突。

猜你喜歡
背角奧沙利谷氨酸
獨(dú)一味對(duì)糖尿病痛大鼠脊髓背角內(nèi)膠質(zhì)細(xì)胞激活的影響
圓錐滾子軸承負(fù)背角的計(jì)算
基于正交設(shè)計(jì)的谷氨酸發(fā)酵條件優(yōu)化
N-月桂?;劝彼猁}性能的pH依賴性
問:如何鑒定谷氨酸能神經(jīng)元
耐奧沙利鉑人胃癌SGC-7901細(xì)胞具有高侵襲轉(zhuǎn)移性及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化特征
雷替曲塞聯(lián)合奧沙利鉑治療晚期結(jié)直腸癌患者的療效觀察
脊髓背角MCP-1-JAK2/STAT3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)參與大鼠2型糖尿病神經(jīng)病理性痛的機(jī)制研究
氧自由基和谷氨酸在致熱原性發(fā)熱機(jī)制中的作用與退熱展望
奧沙利鉑聯(lián)合羥基喜樹堿治療晚期胃癌臨床分析
桃源县| 大同县| 从化市| 图木舒克市| 神农架林区| 宜城市| 白山市| 闵行区| 旬邑县| 开阳县| 沿河| 邵阳县| 临沧市| 凤山市| 太仆寺旗| 如皋市| 平舆县| 镇巴县| 高清| 赣州市| 济阳县| 石狮市| 佳木斯市| 西乌珠穆沁旗| 陇川县| 尼木县| 济宁市| 安阳县| 高尔夫| 江津市| 南平市| 九龙县| 宁津县| 新宾| 临湘市| 赣榆县| 丹江口市| 顺义区| 陈巴尔虎旗| 富顺县| 筠连县|