泛素-蛋白酶体系统在疼痛发生中的机制研究新进展

朱雅斌，李小静，孙灿林，钱 涛

（泰州市人民医院麻醉科，江苏泰州 225300）

泛素-蛋白酶体系统在疼痛发生中的机制研究新进展

朱雅斌，李小静，孙灿林，钱 涛

（泰州市人民医院麻醉科，江苏泰州 225300）

泛素-蛋白酶体系统是细胞内蛋白质降解的重要途径之一，它通过降解细胞内各通路的抑制因子和（或）激活因子发挥上调和下调作用，是维持细胞内许多生理功能的重要系统。近年来，有文献报道泛素-蛋白酶体系统由于参与抑制疼痛的细胞因子和蛋白质降解，从而成为神经性疼痛的重要发病因素。实验已经证实蛋白酶体抑制剂能够抑制神经性疼痛和痛觉过敏，从而进一步肯定了泛素-蛋白酶体系统在神经性疼痛发生机制中的作用。

泛素-蛋白酶体；疼痛；神经性疼痛

1 泛素蛋白酶体系统的内涵

泛素-蛋白酶体系统是Hershko[1]等发现的一种高效蛋白质降解途径。其主要作用是对细胞内的蛋白质进行降解，它能够选择性地降解蛋白质，使细胞内各种蛋白质的降解受到精确的调控。它通过降解细胞各通路的抑制因子或者激活因子发挥上调和下调作用。对于维持细胞的许多重要生理功能（细胞周期的调控、抗原提呈）有着极其重要的作用。目前发现的许多遗传性和获得性疾病的发生都与此途径功能失调有关。

泛素-蛋白酶体途径由一系列酶和蛋白酶体组成，主要包括泛素、泛素偶联酶、泛素活化酶、泛素-蛋白连接酶、26S蛋白酶体和泛素再循环酶等。泛素是一种多肽，由76个氨基酸残基组成，节构高度保守，存在丰富而广泛，几乎在所有真核细胞内都可找到[2]，所以称作泛素。泛素的氨基酸序列在不同物种中全部相同，除第一基因前有启动子外，后面基因均无启动子[3]。主要作用是标记底物蛋白，与要降解的底物蛋白结合，以利于蛋白质的进一步降解。泛素活化酶由两个亚基组成，目前仅发现一种有功能的泛素活化酶，是催化泛素与底物蛋白结合所需要的第一个酶。所需要的第二个酶是泛素偶联酶（E2s），其中最重要的成份是与泛素结合所需的半胱氨酸残基，位于一个保守的核心结构域中。催化泛素与底物蛋白结合所需要的第三个酶是泛素-蛋白连接酶（E3s），大多含有环指结构的蛋白质，环指结构基本有8个半胱氨酸和组氨酸与两个锌离子相互作用构成。E4是一种能与较短的泛素链结合促进长泛素链形成的蛋白，多存在于酵母菌中。26S蛋白酶体是其中最大的复合体，占细胞内总蛋白质的1%左右[4]，基本结构可表示为α1-7β1-7β1-7α1-7[5]，它含有多种蛋白酶活性：主要作用是水解疏水性、碱性、酸性和支链氨基酸后面的肽键，并且各活性部位之间可以互相调节[6]。泛素再循环酶包括泛素C-末端水解酶（ubiquitin C-terminal hudrolases UCHs）、同工肽酶（isopeptidases）、去泛素化酶（deubiquitinating enzymes,DUBs）。它可以使多聚泛素链降解成单个泛素分子，同时维持一定的游离泛素浓度以调节泛素蛋白的降解速度。

2 泛素-蛋白酶体在疼痛中的作用

2.1 泛素——蛋白酶体系统在疼痛调节中的作用 中枢敏化在痛觉过敏、异位疼痛和冷觉过敏中扮演重要角色，在损伤外周传导伤害刺激的传入神经后，传入神经损伤能够引出持续的发放刺激，受损神经的失常和重复激惹诱导产生了脊髓背角神经元的高兴奋性，引起背根神经节、脊髓背角表型和功能的改变，这个过程称作中枢敏化。它强化了疼痛相关行为，使得对于热和机械刺激出现超敏反应和异位疼痛，这和神经化学因子在伤害性通路自身发生的改变有关，这种改变类似于长时程易化（LTF）的过程，由于感觉神经元的损伤，大量基于LTF的分子改变出现，在LTF模式下维持感觉神经元的活性，诱导PKA和PKA调节亚单位分离，而PKA的调节亚单位通常使PKA维持在非激活状态，PKA的调节亚单位被认为是蛋白酶体的靶标，它们的降解被认为是PKA持续激活的原因，泛素蛋白酶体系统通过降解PKA的调节亚单位来调节PKA的活性，刺激导致泛素--蛋白酶体系统的激活，泛素--蛋白酶体系统使PKA调节亚单位降解，导致了PKA的持续激活和突触易化状态的维持。半定量RT-PCR显示UCH-L1基因会在神经病理痛状态下改变，大鼠UCH-L1的mRNA广泛分布在新生和神经病理痛大鼠的脊髓，在泛素循环中UCH-L1扮演着重要角色，它对于维持足够的蛋白酶体介导的蛋白质的降解是必需的，RT-PCR、原位杂交（ISHH）和免疫印记显示：对于神经损伤的脊髓同侧来说泛素-蛋白酶体和UCH-L1的表达是平行的，在CCI后的14天UCH-L1的升高表达达到了稳定状态[7]，在神经结扎后14天的早期，我们观察到了和CCI紧密相关的实验动物的行为学改变可能和同侧UCH-L1mRNA的增加有关，UCH-L1的mRNA阳性神经元数量在同侧脊髓背角Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ板层和对侧Ⅰ、Ⅱ板层显著增加。银染颗粒密度在侧板的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ层和侧面的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层显著增加，阳性细胞的数量和银染颗粒的密度分别增加22-28%和17-41%[8]。蛋白酶体在脊髓正常的感官刺激中有重要作用，之前对于毛刷和冷刺激显示出有害反应，但是给予蛋白酶体抑制剂治疗后，这种反应可被有效阻滞，说明有一个关键的信号调节剂（像PKA调节亚单位）的降解，这对于神经病理痛的建立和维持是重要的，CCI后，实验显示脊髓同侧PKA的持续激活和水平升高，并且这种升高可被局部注射选择性蛋白酶体抑制剂所快速翻转，但是还不清楚是否所有的脊髓敏化都像神经病理敏化一样依赖蛋白酶体的功能。

2.2 临床应用 已用于实验的蛋白酶体抑制剂有：lactacysitin、MG-132和epoxomicin等蛋白酶体抑制剂作为抗癌药在1998年开始进行Ⅰ期临床实验[9]。因为，肿瘤的发展导致了炎症和创伤并且压迫传入神经，导致了癌痛。因此，癌痛中神经病理痛成分占很大比重，蛋白酶体抑制剂治疗癌痛的效果可以作为治疗神经病理痛有效性的合理参考。

3 展望

通过以上的论述可以看出，泛素-蛋白酶体系统是参与细胞内多种细胞因子降解的系统，这些细胞因子也包括抑制机体疼痛的因子，蛋白酶体抑制剂能够减轻神经病理的异位疼痛而不损伤正常感觉，是一个新的治疗策略，加强对泛素-蛋白酶体系统的认识，可以从一个新的角度认识疼痛的发生机制，从而为疼痛的治疗开辟一个新的途径。

[1]Hershko A,Ciechanover A,Varshavsky A.Theubiquitin syst em.NatureMed,2000,6(10):1073-1081.

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New Developmentof Study on the Ubiquitin-proteasome System in the Pain

ZHU Ya-bin,LIXiao-jing，SUN Can-lin，QIAN Tao
(AnaesthesiaDepartmentofTaizhouPeople'sHospital,TaizhouJiangsu225300,China)

The ubiquitin-proteasome is one of the importantpathways of the protein degradation in the cells,and itacts the role of upregulating or downregulating by degradating the inhibitor or activator,and it isone of the importantsystems inmaintaining the physiological function in cells.In recentyears,some literatures report that the ubiquitin-proteasome isone of the important factors in the happening of the neuropathic pain because itdegarades some of the cytokines and proteinswhich inhibit the pain.The experimentshave proved that the proteasome inhibitor could inhibit the neuropathic pain and hyperalgesia,and confirm thatubiquitin-proteasomeparticipate theneuropathic pain.

ubiquitin-proteasome;pain;neuropathic pain

R614.1

A

1671-0142（2012）03-0062-02

朱雅斌（1980-）,男,山西定襄人,住院医师.

（责任编辑 刘 红/杨荔晴）