G蛋白偶联受体介导电针干预类风湿关节炎炎性疼痛研究进展

朱俊,周殷,陈云飞

(上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院,上海 200437)

·综 述·

G蛋白偶联受体介导电针干预类风湿关节炎炎性疼痛研究进展

朱俊,周殷,陈云飞

(上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院,上海 200437)

G蛋白偶联受体(GPCRs)在机体内有显著的免疫调节的介导作用。近年来的研究发现,GPCRs在电针干预类风湿关节炎的炎性疼痛效应机制中起着重要作用,其中肾上腺素受体、5-羟色胺受体、腺苷受体、阿片肽受体、多巴胺受体和大麻素受体等诸多受体在中枢神经系统、外周神经系统和炎症局部都分别介导电针对关节炎大鼠炎性疼痛的影响。对电针促进GPCRs表达增加的发生机制的探讨是我们今后研究的方向。

针刺疗法;电针;关节炎,类风湿;炎性疼痛;G蛋白偶联受体

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一种慢性、自身免疫性炎症疾病,以外周小关节炎症为特征,自身免疫紊乱是其主要发病机制[1]。在临床研究中,患者多以关节肿痛为主诉,系统评价证实[2],针刺可缓解炎性疼痛,减少关节压痛数,减少晨僵时间,降低红细胞沉降率和C-反应蛋白表达水平。临床研究显示[3],电针可以显著降低白介素1(interleukin-1, IL-1)、白 介 素 6(interleukin-6,IL-6),提 高 白 介 素4(interleukin-4,IL-4)、白介素10(interleukin-10, IL-10)在RA患者血清中和关节滑液中的表达水平,改善患者的免疫内环境。基于临床试验的有效性,运用分子生物学理论阐述针灸对 RA的免疫调节作用的机制也越来越多。

Robert J. Lefkowitz 和Brian K. Kobilka因为在 G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptors, GPCRs)领域做出的杰出贡献,而获得了2012年诺贝尔化学奖,GPCRs因此也再次受到了国内外研究者们的高度重视[4]。GPCRs是机体内的一类7次跨膜受体,通过参与细胞膜上不同途径的信号转导过程,发挥特定的生物学效应,同时也参与和介导诸多疾病的发生发展过程,包括风湿类疾病如 RA、骨关节炎、银屑病性关节炎等[5]。近年来,在电针对 RA的分子机制研究中,GPCRs介导的多个信号转导通路已经广泛参与其中。笔者现对GPCRs介导电针干预类风湿关节炎炎性疼痛的研究进展进行综述,现报告如下。

1 G蛋白偶联受体与类风湿关节炎

1.1 G蛋白偶联受体及其信号转导

GPCRs是人体内最大的蛋白质超家族,GPCRs 主要包括视紫红质类、谷氨酸盐亚家族、卷曲类受体、分泌素受体类和代谢型谷氨酸受体类。其中视紫红质类在人体接受光刺激、免疫系统调节和自主神经系统等方面均有重要的调节作用,它们主要接受神经递质、代谢物及信号分子、肽类等配体的激活,产生如肾上腺素受体和胆碱能受体控制血压等自主神经功能,多巴胺受体、5-羟色胺(5-HT)受体控制行为与情绪以及免疫调节等多种生理学效应[6]。

GPCRs出现多种多样的可能组合方式,在细胞膜上和效应蛋白特异性结合而产生不同的作用。GPCRs与配体结合后,G蛋白上的亚基与GTP结合,使结合的α、β、γ亚基分离,通过激活腺苷酸环化酶、磷脂酶 C或者离子通道等,进一步激活第二信使腺苷、甘油二脂、三磷酸肌醇等,实现细胞内信号转导,引发一系列的细胞内蛋白质磷酸化变化,进而在免疫系统中参与和介导炎症的反应[7]。

1.2 G蛋白偶联受体在类风湿关节炎免疫反应中的介导作用

许多的GPCRs均参与类风湿关节炎免疫应答的过程,主要是通过特异性的接受如细胞因子、炎症介质、细胞表面成分等配体的激活,活化细胞内的信号通路,产生特定的基因和蛋白质表达,实现其免疫效应。如腺苷受体(A1R、A2AR、A2BR、A3R)是属于视紫红质类GPCRs,其中 A2AR的缺失可以导致更加严重炎症和组织损伤,说明A2AR是抗炎的重要介导受体[8]。其他视紫红质类GPCRs,如肾上腺素受体、5-羟色胺受体、阿片肽受体、多巴胺受体和大麻素受体等均参与了炎症的免疫抑制过程。

1.3 电针干预类风湿关节炎炎性疼痛机制的动物模型选择

关节炎动物模型是电针干预RA炎性疼痛的载体,目前在实验中使用较多的是佐剂性关节炎模型和Ⅱ型胶原诱导性关节炎模型。它们因为在临床表现和病理表现方面与RA更加近似,且在临床表现、病理、免疫方面有许多相似之处,是目前电针干预实验研究较为常用的RA 的动物模型。

AA模型造模方法较简单,病理变化与RA类似,致炎后出现关节疼痛、滑膜炎、滑膜纤维素沉着和关节囊肿胀为特征的炎症,在电针干预RA炎性疼痛效应方面较多涉及[9]。而其疾病模型具有自限性,且在免疫学方面与RA 存在一定的差异,与RA 多关节侵害、长期慢性病变的特点不尽相同。CIA模型是运用Ⅱ型胶原两次诱导形成的慢性关节炎,其免疫功能变化包括体液免疫和细胞免疫,体内存在针对自身CII 的IgG 抗体,以及免疫应答模式更接近于 RA,在电针干预关节炎的免疫调节机制方面运用较多[10]。

2 G蛋白偶联受体在电针干预炎性疼痛中的介导作用

GPCRs在近年来的电针干预RA相关的炎性疼痛中的介导作用研究较多,其中主要包括肾上腺素受体、5-HT受体、腺苷受体、阿片肽受体、多巴胺受体和大麻素受体、促肾上腺皮质激素释放激素受体。这些受体中,除阿片肽受体、促肾上腺皮质激素释放激素受体外,其余均属于视紫红质类 GPCRs,接受对应的神经递质配体调控;而阿片肽受体接受肽类物质如内啡肽等的调控。促肾上腺皮质激素释放激素受体属于分泌素受体类型,对痛觉有重要的调节作用[11]。它们中的部分受体通过介导电针的干预,抑制了RA的炎性疼痛的发展,对电针干预炎性疼痛的机制提供了更多的理论依据。

2.1 肾上腺素受体

肾上腺素受体是介导儿茶酚胺的一类 GPCRs,在介导电针干预炎性疼痛上起着重要作用。根据对去甲肾上腺素敏感性的不同,分为对去甲肾上腺素敏感的α受体和对肾上腺素敏感的β受体,α受体包括α1、α2受体;β受体包括β1、β2和β3受体。其中α2受体和β受体介导了电针干预炎性疼痛的作用机制。

运用免疫双标技术显示,α2受体广泛分布于脊髓背角和星形胶质细胞上,对痛觉过敏起着显著的抑制作用[12]。运用特异性α2a受体和α2b受体拮抗剂分别干预电针对关节炎大鼠缩爪潜伏期(PWL)的影响,发现α2a受体拮抗剂阻断了电针环跳(GB30)对大鼠痛觉过敏的影响,降低了PWL的时间,而α2b受体拮抗剂对电针干预痛觉过敏没有介导作用[13]。

β类肾上腺素受体中,β2受体与神经生长因子一起促进在RA的炎性痛觉过敏[14]。在CIA大鼠模型中,分别运用特异性α1受体、α2受体拮抗剂以及非选择性β受体拮抗剂抑制电针足三里干预关节炎大鼠的甩尾潜伏期效应,发现α2受体拮抗剂和非选择性β受体拮抗剂抑制了电针对CIA大鼠TFL改变率的影响,而α1受体拮抗剂没有改变电针的干预效应,说明在 CIA大鼠体内,α2受体和β受体介导电针对 CIA大鼠的炎性疼痛的干预作用,而α1受体没有介导该作用[15]。

2.2 5-HT受体

5-HT广泛分布于机体的组织中,在中枢神经系统如松果体、下丘脑中呈现高表达的状态,作为神经递质参与机体的睡眠、痛觉、体温等生理作用的调节。5-HT受体也是GPCR家族成员之一,5-HTRs主要包括7种亚型,可以介导 5-HT产生的多种生物学效应,其中5-HT1R介导了炎性疼痛的发生,5-HT3R介导炎性疼痛的效应目前尚存争议。

高效液相色谱显示,电针足三里可以上调5-HT在正常大鼠下丘脑局部的表达情况[16]。外源性注射5-HT可以部分模拟电针的镇痛作用,其中 5-HT1aR和5-HT3R拮抗剂抑制了电针足三里干预CIA大鼠的TFL效应,而5-HT2R没有参与介导作用[17]。Zhang Y等[13]分别用5-HT1AR、5-HT2R和5-HT3R的拮抗剂拮抗电针环跳对关节炎大鼠PWL的作用,发现5-HT1aR拮抗剂阻断了电针的干预效应,而5-HT2R和5-HT3R的拮抗剂没有影响电针的干预效应,证实 5-HT1aR介导了电针干预炎性疼痛的作用,而5-HT2R和5-HT3R没有参与介导作用。Zhang Y等[18]研究也证实了5-HT1aR介导了电针干预炎性痛觉过敏的作用,而5-HT2R没有参与介导作用。

2.3 腺苷受体

腺苷是一种内源性的核苷酸,在炎性反应中作为抑制炎症的内源性物质,是重要的内源性信号转导分子,通过激活腺苷受体参与机体的免疫调节和镇痛作用,腺苷受体是GPCRs之一,研究证实注射外源性腺苷可以实现类似电针足三里干预疼痛的效应,且电针可以增加内源性腺苷的表达[19]。

柳国英等[20]运用腺苷受体非特异性拮抗剂咖啡因干预电针足三里、三阴交对CIA大鼠的免疫调节作用,发现电针的免疫调节作用被抑制,血清和滑膜的TNF-α均有所升高,推测咖啡因抑制了针刺对CIA大鼠的抗炎效应,而AR则可能介导了相应的效应机制。近年来研究发现腺苷A2A受体(A2A receptor,A2AR)也介导了电针足三里、三阴交对CIA大鼠的免疫调节作用,发现电针的免疫调节作用被抑制,血清和滑膜的TNF-α均有干预疼痛的作用,A2AR拮抗剂减轻了电针对CIA小鼠关节炎局部病理的改变和炎性细胞因子的下调作用,A2AR激动剂则和电针发挥了类似的减轻CIA小鼠关节炎的病理改变和降低TNF-α的水平,以及减轻了X线的变化,推测腺苷A2AR介导了电针的免疫调节和抗炎镇痛作用[21]。

2.4 阿片肽受体

阿片肽受体也是GPCRs之一,主要包括3种亚型(μ、κ、δ),它们在中枢神经系统和外周神经系统中主要接受内源性阿片肽配体的作用,实现镇痛的效应。

放射免疫显像显示,在AA大鼠的中枢神经系统中,β内啡肽表达显著升高,而电针可以进一步升高β内啡肽的表达,实现中枢镇痛作用[22];原位杂交技术显示在关节炎局部,阿片肽家族主要成员 POMC mRNA 和PENK mRNA的表达均显著升高,电针干预后,二者的表达进一步升高,实现了电针干预炎性疼痛的作用[23]。而μ-阿片肽受体、δ-阿片肽受体、κ-阿片肽受体在炎症局部均介导了电针干预炎性疼痛的作用[24-26]。

2.5 多巴胺受体和大麻素受体

多巴胺受体(dopamine receptor,DR)和大麻素受体(cannabinoid receptor,CBR)都是介导神经递质的GPCRs,在调节疼痛上都具有较好的作用,而且相互关联[27-29]。实时荧光定量PCR显示,DR1和CBR1在AA大鼠的富含多巴胺神经元的伏膈核-尾状核区表达均显著升高,介导了电针足三里、昆仑的干预炎性疼痛的中枢机制[30];免疫组化显示,CBR2受体在电针患侧环跳、阳陵泉干预后的炎症局部的表达也显著提高,调控了炎性痛病灶局部组织中致炎致痛物质与镇痛物质之间的平衡,显著减轻了关节炎症局部的疼痛[31]。

2.6 促肾上腺皮质激素释放激素受体

促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropinreleasing hormone, CRH)有显著的免疫抑制作用,保护着机体的功能。在正常人体的关节滑膜组织,CRH受体(CRHR)表达为阴性,在关节炎的滑膜组织,CRHR表达为阳性,介导了CRH对炎性损伤的修复作用。免疫组化显示,关节炎大鼠的关节局部CRHR表达率在电针环跳、阳陵泉干预下进一步升高,实现其抗炎镇痛,改善大鼠运动功能障碍的作用[32]。

3 讨论

GPCRs在电针干预炎性疼痛的研究中有较多的涉及,在AA模型和CIA模型的研究中,肾上腺素受体、5-HT受体、腺苷受体、阿片肽受体、多巴胺受体和大麻素受体等诸多受体均参与了电针的干预效应。在中枢神经系统中,电针可以活化神经细胞上 GPCRs的表达,实现特定的信号传递,促进抑制炎性疼痛的神经递质的传递,实现电针的干预炎性疼痛的作用[22,30];在外周神经系统中,通过相应的激动剂和拮抗剂的影响,实现或者抑制了类似电针的干预炎性疼痛的效应[12-13,15];在关节炎症的局部,电针通过上调阳性细胞的表达数目,达到了减轻炎性疼痛的作用[31-32]。

目前的研究多为探讨电针刺激某个特定穴位如足三里、环跳等对中枢神经系统或者关节炎局部的疼痛效应的干预,如果能够增加动物神经解剖学的定位说明穴位的特异性,则能更好地说明电针对炎性疼痛的干预作用。目前的研究在电针干预和效应之间的联系探讨较少,予以拮抗剂和激动剂比较能够阐明部分效应机制,而在电针刺激穴位到实现效应机制之间的联系的探讨也应该是我们以后的研究方向,这样才能够勾画出完整的电针的干预效应的发生机制。

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《针灸二赋译注》简介

由上海中医药大学李鼎教授编著的《针灸二赋译注》一书,已由上海中医药大学出版社出版。该书对金元时期针灸学大家窦汉卿的主要作品《针经标幽赋》和《通玄指要赋》进行了校订和评注,并由各专业博士生分别译成英文、日文和韩文。全书先对二赋的历代注释进行评析,再将赋文分段译成现代语,既表达了其原来的意义,又保存了其韵味,且中、英、日、韩四种语言对照,更有利于各国针灸工作者和爱好者的阅读参考,是针灸临床和理论研究的重要参考文献。

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地址:上海市宛平南路650号 邮编:200030

Research Advances in G Protein Coupled Receptor-mediated Electroacupuncture Intervention in Rheumatoid Arthritis Pain

ZHU Jun, ZHOU Yin, CHEN Yun-fei. Shanghai University of Traditional Chinese Medicine Yueyang Hospital of Traditional Chinese and Western Medicine,Shanghai 200437,China

G protein coupled receptors (GPCRs) have a marked mediating effect on bodily immunoregulation. Recent years’studies found that GPCRs plays an important role in the mechanism of the intervening effect of electroacupuncture on rheumatoid arthritis pain. Of them, adrenergic receptors, 5-hydroxytryptamine receptors, adenosine receptors, opioid peptide receptors, dopamine receptors and cannabinoid receptors separately mediate the effect of electroacupuncture on rheumatoid arthritis pain in the central and peripheral nervous systems and the inflammatory region. The exploration of the mechanism by which electroacupuncture increases GPCRs expression is our future research direction.

Acupuncture therapy; Arthritis, rheumatoid; Inflammatory pain; G protein coupled receptors

R246.2

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2015.03.0273

1005-0957(2015)03-0273-04

2014-10-12

上海市中医药事业发展三年行动计划(重大研究)(ZYSNXD-CCZDYJ052);上海市科委资助项目(12401904100)

朱俊(1985 - ),男,2012级博士生

陈云飞(1968 - ),男,研究员,博士,研究方向为针灸治疗免疫相关疾病,E-mail:icyf1968@163.com