电压门控性钠离子通道亚型与神经病理性疼痛关系的研究进展

陈晨，霍介格，曹鹏

·综述·

电压门控性钠离子通道亚型与神经病理性疼痛关系的研究进展

陈晨1，霍介格2，曹鹏3

神经病理性疼痛（NPP）是神经系统损伤引起的慢性疼痛。在初级感觉神经元上的电压门控性钠离子通道各亚型的表达、动态调节，密切影响NPP发生、发展及其维持过程。研究证实钠离子通道Navl.7、Navl.8、Navl.9及Nav1.3与疼痛密切相关。本文对神经系统电压门控性钠离子通道的结构、各亚型及其特异性亚型阻滞剂与NPP的关系作如下综述。

电压门控钠通道；α亚基；β亚基；神经病理性疼痛

神经病理性疼痛（neuropathic pain,NPP）是临床常见的难治性疾病之一，国际疼痛协会对NPP的定义是由外周或中枢神经系统的直接损伤和功能紊乱导致，主要由外周神经系统损伤引起，主要分为：自发性疼痛；痛敏（即痛反应增强）；痛超敏（指痛阈显著下降）。自发性疼痛指外伤、烧伤、肿瘤、糖尿病、病毒感染和化疗药物等多种原因导致的神经损伤，所引起的疼痛[1]。以化疗药物导致的NPP为例，化疗药导致的周围神经系统损伤引起的疼痛是临床常见的药物剂量限制性不良反应，具有明显神经毒性的化疗药有烷化剂、长春碱类、铂类、紫杉类、氟尿嘧啶类和硼替佐米等，且多数在治疗早期即出现[2]。

NPP的主要特点是神经系统损伤愈合后，痛觉仍持续存在，患者痛苦不堪，严重者甚至丧失基本劳动能力。NPP主要发病机制大致可分为：分子神经生物学机制及离子通道机制。分子神经生物学机制如脊髓背角ERK-CREB信号激活、胶质细胞源性神经营养因子、ATP门控离子通道受体、白血病抑制因子、肿瘤坏死因子作用；离子通道机制如钙、钾、钠通道和环核苷酸门控阳离子通道等。周围神经系统损伤主要表现为背根神经节（dorsal root ganglia,DRG）神经元的高度兴奋性，产生异位放电。离子通道作为动作电位产生的分子基础，在异位放电中发挥重要作用[3]。本文将电压门控性钠离子通道的研究进展与NPP的关系做如下综述。

1 钠离子通道亚型的一般生理特性

电压门控性钠离子通道（voltage-gated sodium channel,VGSC）是神经元等可兴奋细胞膜上广泛分布的一类微孔跨膜蛋白，主要负责Na+的跨膜转运，是神经元产生兴奋性、发挥正常电生理功能所需的最主要离子通道[4,5]。根据其对神经毒素河豚毒（anhydrotetrodotoxin 4-epitetrodotoxin tetrodonic acid,TTX）敏感性的差异性，可以分为TTX敏感（TTX-S）和不敏感（TTX-R）两大类。VGSC主要由α和β亚基组成，其中α亚基又可命名为Navl.1～Navl.9和Nax10种亚型；β亚基主要分为β1、β2、β3、β4 4种亚型。α亚基是主要功能单元，可单独发挥生理作用；β亚基为辅助亚基，对α亚基起功能性调控作用。编码α亚基的基因是一个多基因家族，其10种亚型广泛存在于啮齿类动物的中枢、外周神经系统中。DRG作为疼痛感觉传入的初级神经元，在痛觉的外周机制中发挥重要作用。其中，Nav1.1、Nav1.6、Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9在正常成年动物DRG的神经元中表达，而Nav1.3在非成熟神经元中表达较高[6]。目前已知与疼痛密切相关的亚型包括：Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9，后三者与周围神经损伤导致的疼痛密切相关，而Nav1.3在周围神经损伤后疼痛信号通路的开放中表达上调[7]。电生理学研究显示VGSC介导的疼痛产生是α和β亚单位（特别是β1和β 3）共同作用的结果。

2 α亚基与NPP

2.1 Nav1.3亚基

Nav1.3在啮齿动物成熟神经元DRG中含量较低，在非成熟胚胎的神经元DRG中表达较高，与啮齿动物相比，在人类的神经元中占更重要作用[7]。在大鼠外周和中枢神经系统损伤模型中，Nav1.3的表达均上调，主要与其在NPP状态下痛觉神经元兴奋性升高有关。Samad等[8]研究表示，用含ShRNA的腺相关病毒敲除的Nav1.3注射到分支神经损伤模型大鼠的腰部DRG，结果显示L4 DRG的Nav1.3的敲除明显减弱了神经损伤导致的机械疼痛阈值，提示成年大鼠在NPP中可以Nav1.3作为基因治疗的靶点。也有研究显示，在分支神经损伤模型中，注射Nav1.3的反义寡核苷酸并不能减轻大鼠的机械疼痛阈值及疼痛行为，并且两种（中枢和外周）敲除了Nav1.3基因的小鼠的疼痛感觉与野生型小鼠的疼痛感觉相差不大[9]。这可能提示，Nav1.3在NPP中的作用存在模型差异性和受损部位特异性。

2.2 Navl.7亚基

Nav1.7是SCN9A编码的跨膜蛋白，特异性表达在脊髓DRG、交感神经节的胞膜上。Nav1.7是TTX-S的快速电流，缓慢失活，并快速从失活状态中恢复，使得Nav1.7产生大量的斜坡电流，增大其阈下的刺激信号，并降低动作电位阈值，从而能被小的去极化斜坡电流（如感觉发生器电位所产生的电流）激活。Nav1.7在感觉末梢局限分布的特点及其电生理特征决定了其在传递疼痛刺激中的重要作用。Laedermann等[10]实验也证实了Nav1.7在NPP模型中的关键作用，实验观察到在分支神经损伤模型中，Nav1.7的电流振幅明显较弱，而Navl.7的阻滞剂显著的减轻了该模型大鼠的疼痛行为。刘鹏等[11]研究显示，中药复方益糖康对链脲佐菌素导致的糖尿病模型大鼠DRG中Nav1.7蛋白及mRNA表达的影响，结果显示糖尿病模型大鼠DRG中Nav1.7表达水平均显著上调，中药复方益糖康可显著降低DRG中Nav1.7的表达，提示中药对Nav1.7通道可能有阻断作用，这可能是其改善糖尿病大鼠NPP的主要机制。然而也有研究显示选择性敲除DRG神经元的Nav1.7基因，小鼠NPP的行为学并不能改变[12]。

2.3 Nav1.8亚基

Nav1.8在大中型DRG神经元中表达比较少，主要分布在小直径的DRG神经元。Nav1.8具有缓慢活化及快速失活的特性。外周神经损伤后，这种快速失活的特性使感觉神经元处于持续放电状态。Argyriou等[13]一项200例患者临床研究显示注射奥沙利铂致急性神经毒性的发生率与Nav1.3及Nav1.8显著相关，而只有Nav1.3与急慢性神经毒性均显著相关，但仍需进一步实验证实。Thakor等[14]研究发现在CCI、神经瘤模型、坐骨神经包埋模等NPP模型中，受损的DRG神经元及毗邻未受损神经元中Nav1.8的表达水平均下降，并且有TTX-R电流的降低，然而受损的神经纤维及毗邻近未受损的神经轴突中Nav1.8的表达明显增加。同时特异性的Nav1.8阻断剂显著地改善了上述NPP模型导致的疼痛学行为，这些研究结果证实Nav1.8在NPP的发生过程中具有重要作用。但也有研究显示特异性敲除Nav1.8基因的小鼠坐骨神经结扎模型，其导致的机械痛觉过敏症状与正常动物没有明显差异，这说明Nav1.8也存在着NPP模型的差异性。

2.4 Navl.9亚基

Nav1.9属于TTX-R类的钠离子通道，具有选择性地表达于受损神经元中的特性。Nav1.9的通道动力学特点是主要参与神经元动作电位阈值的调节，介导一种持续电流，激活电位与静息膜电位相近，这对静息膜电位的调节及小DRG神经元阈下电信号的产生有关键作用。国内一项研究显示，益糖康对糖尿病大鼠DRG中 Nav1.9mRNA表达无显著差异[15]。国外研究显示，在神经痛大鼠模型中使用Navl.9的反义脱氧寡核苷酸降低其表达后，大鼠对热觉过敏和触觉过敏无明显改变[16]。现在仍不明确Navl.9在人类疼痛感受中的作用，Navl.9与NPP的关系仍需进一步研究。

3 β亚基与NPP

β亚基是辅助性亚基，主要选择性表达在DRG的感觉神经通路，对VGSC的α亚基具有显著调节作用，比如调节通道的门控、电压依赖性、激活和失活等，因此β亚基对NPP发生的可能影响也引起广泛关注。β1亚单位主要分布在DRG、中到大的Aβ神经纤维以及脊髓的腹侧和背侧角。β2亚单位主要分布于脊髓的灰质和中枢神经。β3亚单位主要在小直径的C类神经元中表达。β4亚单位是新发现的一种β亚单位，其在DRG中高表达。在糖尿病NPP模型中，β1亚单位在DRG中mRNA水平无明显变化，而在人类脊髓损伤的感觉神经元中β1亚单位的蛋白表达水平显著下降。Lopez-Santiago等[17]发现在大鼠NPP模型中，β2亚单位在损伤神经纤维中mRNA的表达水平没有明显变化，但其蛋白水平在损伤及邻近非损伤神经纤维中的表达均显著升高。在特异性敲除β2亚单位基因的SNI模型中，大鼠的机械疼痛明显衰弱，说明β2亚单位在损伤和非损伤感觉神经纤维上异位电活动的产生过程中发挥重要作用。Itains等[18]研究发现，坐骨神经横断致NPP模型中，神经损伤同侧的DRG中β3亚单位的表达较对侧升高，且其表达水平的上调与Navl.3的上调具有一致性。这可能意味着β3亚单位通过调节与其共同表达的Nav1.3的功能来调节神经元的兴奋性，从而导致疼痛的发生。目前对β4亚单位功能特性的研究还比较少

4 特定亚型钠离子阻滞剂与NPP

目前用于治疗NPP的通道膜稳定剂等主要是通过其与电压门控钠通道起作用的。Catterall WA提出“调控受体理论”：当通道失活时，利多卡因、丙胺卡因等药物所结合受体部位的暴露，并确定暴露的受体部位位于通道孔腔的内侧面，至少在电压门控性钠离子通道的4个同源结构域（I-IV）里的3个区域S6片段的氨基酸残基上。一些实验也证实特异性亚型的钠离子阻滞剂能有效的治疗 NPP。McGowan等[19]的研究显示：钠通道阻断剂BZP能特异性地阻断Nav1.7，且阻断效果是对Nav1.5、Nav1.8的10倍，其能有效减轻SNL模型导致的NPP，而且对中枢神经系统不存在抑制作用。Ghelardini等[20]的另一项实验也证实了，另一特异性阻断Navl.7的分子NeP1能有效减缓CCI模型造成的痛觉过敏症状。Ekberg等[21]的一项研究证实μO芋螺毒素肽可高效性阻断Navl.8电流，对大鼠PSL模型进行鞘内注射能减缓NPP症状，其对Nav1.8的特异性作用比Navl.5、Navl.7高10倍，并且副作用低。另一种小分子化合物A-803467的研发，引起了人们的极大兴趣。Jarvis等[22]的动物实验显示：A-803467特异性阻断Navl.8亚型的效应是其他亚型的100倍，明显减轻了SNL和CCI模型导致的NPP，但是对于术后痛、化疗导致的疼痛及内脏痛效果欠佳。但这只限于动物实验，对人类的NPP是否起作用仍需进一步研究。

5 小结

综上所述，感觉神经元上多个钠离子通道亚型与NPP的发生存在着密切的联系。目前，临床上对周围神经性疼痛的药物治疗中首选的卡马西平或外周神经痛阻滞药物利多卡因等均为钠离子通道阻滞剂，但由于其阻滞的是所有类型的钠离子通道，因此会不可避免的产生副作用。所以将来对α亚基和β亚基在基因水平上的研究，将为深入探究NPP的发病机制提供必要的理论依据。病毒载体导人技术和反义寡核苷酸技术特异性地减少某种钠离子通道亚型，都将成为未来有效治疗NPP靶点治疗的重要方法。

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R741；R741.02

A DOI 10.3870/sjsscj.2014.02.017

1.南京中医药大学第一临床医学院南京 210029 2.江苏省中西医结合医院肿瘤内科南京 210028 3.江苏省中医药研究院分子与细胞生物学研究室南京 210028

第五批全国老中医药专家学术经验继承项目；江苏省名老中医（徐荷芬）工作室建设项目

2014-01-16

霍介格hjg1668@yahoo.com. cn