CERB在病理性痛痛觉调制中的作用研究*

乔福珍 张颜波 牛敬忠

(1.泰山医学院研究生部,山东 泰安 271016； 2.泰山医学院附属医院神经内科，山东 泰安 271000)

CERB在病理性痛痛觉调制中的作用研究*

乔福珍1张颜波2牛敬忠2

(1.泰山医学院研究生部,山东 泰安 271016； 2.泰山医学院附属医院神经内科，山东 泰安 271000)

病理性痛主要包括神经病理性疼痛、内脏炎症性疼痛和癌性痛，均是临床上常见的症状，它是一种严重威胁人们健康的疾病状态。其与许多共病相关，包括人的抑郁症、焦虑、认知损伤、记忆缺陷等[1]，给临床治疗带来极大的困难。其发病机制学说较多，具体机制不详[2]。已知许多痛觉信号转导蛋白参与痛觉传导，本研究就cAMP 应答元件结合蛋白 (cAMP resp-onse element binding protein，CREB)在病理性痛中的作用综述如下。

1 CREB概述

CREB最早在80年代后期发现，并在未分化的PC12细胞及小鼠的脑组织中获取。因这种蛋白质特异性地和cAMP应答元件(cAMP response element，CRE)结合，因此将这种蛋白质命名为cAMP 应答元件结合蛋白(cAMP response element binding protein，CREB)。CREB广泛分布于人体的细胞中，可以刺激基因转录，通过自身的磷酸化实现转录调节转录的功能，故又称为转录增强因子(Enhancer)。cAMP应答元件(CRE)是一个重要的DNA片段，约30 bp左右，是许多基因转录诱导所必须的，它能引起真核生物转录起始启动子周围都含有一套近乎一致的回文序列，即包括8个碱基对5'-TGACGTCA-3'，并命名为cAMP反应元件(cAMP-re-sponseelement,CRE)，CRE是这些基因识别cAMP信号的重要部位。

CREB是真核生物细胞核内调控因子，具有广泛的生物学功能，分子量为43000。许多神经元细胞外刺激均能引起CREB家族的激活，参与中枢神经系统的可塑性形成以及疾病发生等复杂的生理病理过程。疼痛产生经细胞信号转导激活胞内第二信使(PKA ERK PKC P38 MAPA)，后者又进一步将CREB磷酸化，P-CREB与CRE结合，进而调节即刻基因和晚期基因的转录。基因转录的改变导致相应蛋白质的表达发生相应的变化，这些基因转录的产物与疼痛和中枢敏感化的产生密切相关，比如c-fos bcl-2、脑源性神经营养因子(brain-deriverd neurotrophic factor,BDNF)、降素基因相关肽(CGRP)、血管活性肠肽(VIP)、脑啡肽、突触蛋白Ⅰ、神经激肽Ⅰ受体、环氧酶-2等，从而影响痛觉信号的的调制和整合[3]。近年来发现cAMP依赖通路主要通过丝氨酸133位磷酸位点磷酸化这CREB蛋白，即P-CREB来调节基因转录以响应激素刺激，调节炎症、神经损伤等诱发的自发性疼痛、痛觉过敏及痛觉超。P-CREB调节多种基因的表达，其表达的许多产物与疼痛和中枢敏感化的产生相关，在神经病理性疼痛和炎性疼痛的过程中起着非常重要的作用。

2 CREB信号转导途径

CREB有多个磷酸化位点，其中丝氨酸133位的磷酸化是最重要的磷酸化位点，多种激酶包括PKA、ERK、CaMKⅡ等可磷酸化此位点来发挥调节转录功能，体内许多信号途径都可通过不同的激酶来激活CREB使其磷酸化实现信号的转导。常见的如cAMP信号通过PKA途径实现CREB的磷酸化。环磷腺苷(cAMP)-蛋白激酶(PKA)信号通路在机体的多种生物学功能中均发挥一定的作用。cAMP-PKA-CREB信号通路在外周痛觉过敏化及神经病理性痛中发挥重要的作用[4]，此外cAMP-PKA-CREB信号通路也参与炎性痛的传导过程[5]。疼痛刺激或某种中间介质可促进cAMP活化升高，从而激活PKA，PKA催化亚基转位进入胞核，促使CREB发生磷酸化形成P-CREB，从而引起相关蛋白表达发生变化，在痛觉过敏、中枢敏化及神经元过度兴奋中起到了重要作用。其次钙离子通过钙调蛋白激酶途径可使CREB发生磷酸化。钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，参与调节机体的多种功能，如调节基因的表达、合成或释放神经递质以及离子通道和突触可塑性的调节。可以通过调节神经元的兴奋性和疼痛感觉通路中的突触传递产生痛觉敏化，是慢性疼痛敏化的调节器[6]。当伤害性刺激产生并通过神经传递，可导致N型钙离子通道的开放，细胞内的Ca2+浓度升高可激活钙/钙调素(Ca2+/CaM)，Ca2+/CaM结合到CaMKⅡ亚单位上直接激活钙敏感的蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)，CaMKⅡ被激活后,立即发生自身磷酸化反应，进而激活CREB，上调它的下游效应器P-CREB，随之P-CREB调节基因转录和相关蛋白因子的表达，从而引起疼痛的发生；此外一些神经营养因子可通过CREB的磷酸化，调节疼痛的信号转导。

3 CREB介导了ERK通路的病理性痛觉传递

近年来ERK/CREB信号转导通路也是疼痛研究的热点之一，其中细胞外调节蛋白激酶5(ERK5)/CREB信号通路在神经病理性疼痛中起到了重要作用[7]。神经病理性痛(NP)是由于外周或者中枢神经系统受损或产生病变而导致的疼痛，是临床上最顽固、最难治的慢性疼痛。ERK5是丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinases,MAPKs)家族的成员，是重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，通过三级激酶级联体系实验信号的传导。研究发现ERK5在背根神经节的活化参与了神经病理性痛与炎症性痛的信号转导，且使用ERK特异性抑制剂能明显阻断伤害性刺激引起的痛觉过敏和异常痛觉。当伤害性传入信号通过细胞转导传递后，上游的激酶可激活ERK5，形成活性形式P-ERK5来催化各种胞浆蛋白磷酸化，调节各种转录因子的活性，包括转录因子CREB，P-CREB与CREB结合蛋白(CBP)结合后再共同结合到特定序列cAMP反应元件(CRE)，启动疼痛相关因子如:c-fos、脑源性相关因子(BDNF)、降钙素基因相关肽、强啡肽等基因转录。另外在炎症性疼痛中，P-CREB也参与了信号转导。炎疼症痛的研究表明，当大鼠注射福尔马林致炎后，在其脊髓背角P-CREB表达升高[25]。Messersmith 等[8]的研究中，角叉菜胶致炎的大鼠中脊髓P-CREB的表达也升高。

4 CREB参与了疼痛记忆形成和疼痛调节[5]

疼痛记忆被认为是顽固性慢性疼痛的基础因素，以痛觉过敏和异常疼痛为主要特征，可导致大脑形成记忆和疼痛的消极情绪[9-12]。以前的研究表明，cAMP / PKA / CREB信号通路在记忆形成和疼痛调节中是至关重要的[14-16]，参与调节突触可塑性。cAMP、PKA、CRE、CREB-1、CREB-2和CPEB是短期记忆重要的信号分子，和记忆机制有关。cAMP(Cyclic Adenosine Monophosphate)于1958年发现，cAMP通过激酶来调节几乎所有的作用。PKA由四个亚基组成：两个抑制、两个催化亚单位的调控亚基，催化亚基是酶的活性磷酸化部分。当cAMP水平在细胞中升高时，cAMP与PKA的调控亚基结合，导致它们经历构象变化，释放活性催化亚单位，并允许其磷酸化其底物，参与突触促进和致敏。CRE结合蛋白(CREB1)仅在通过PKA、MAPK或CaMK磷酸化后才起转录激活作用。研究表明，环磷酸腺苷(cAMP)、蛋白激酶A(PKA)、cAMP反应元件结合蛋白(CREB)及其相关信号通路的激活可以调节长期突触可塑性，以调节记忆体存储和检索[13]。CREB磷酸化可介导树突棘的形态可塑性，这也是长时程增强(LTP)的解剖基础[3]。长时程增强(LTP)两个神经元之间信号传输中的一种持久的增强现象，可同步的刺激两个神经元，是中枢敏感化和痛觉过敏的神经基础。中枢神经的突触可塑性变化与神经病理性疼痛的长时维持密切相关，CREB介导的许多基因表达均与外周刺激引起的脊髓神经元突触可塑性中发挥极大作用。突触功能可在神经回路的信息流中产生特定的变化[13]，突触的可塑性受损可引起疼痛抑制不良，进而产生长期的神经性疼痛[4]。

5 脊髓CREB途径参与了癌症疼痛[16-17]

研究已表明骨癌的疼痛与其他疼痛状态不同，如神经性痛或者炎性疼痛[15]，它的疼痛特征在于异常性疼痛、痛觉过敏和自发性疼痛的存在[18]。PKA是存在于神经元中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，正常和病理状态下提高细胞内cAMP水平可激活，PKA的激活继而调节中枢性伤害感受神经元中p-CREB。研究发现PKA途径在调节急性或慢性毒性刺激的神经元兴奋性中起重要作用[19-20]。Xiao-Mei Shao等人成功建立了使用Walker 256细胞的大鼠癌症疼痛模型，通过鞘内注射观察脊髓水平药物效果，结果显示可显著诱导机械异常性疼痛以及脊髓PKAca和p-CREB蛋白水平的上调。这些结果表明脊髓PKA/CREB信号通路可能参与骨癌的发展[21]。但是仅仅阻断PKA-CREB通路并不能完全阐明骨癌疼痛的发生机制，其他信号通路也有可能参与了骨癌的发生机制，一些肿瘤相关因子如白介素、肿瘤坏死因子、内皮素等均可使初级感觉神经元兴奋性增高，通过G蛋白偶联受体对cAMP进行调节，进而调节PKA活性、CREB发生磷酸化。另外细胞内Ca2+浓度的改变也可使钙依赖的蛋白激酶活性增高使CREB发生磷酸化。一些生长因子类受体的激活引起MAPA的激活，磷酸化的ERK促使CREB发生磷酸化。当鞘内给药H-89(PKA的抑制剂)可减轻骨癌相关的机械异常性疼痛以及PKAca和p-CREB水平的上调，因此PKA/CREB途径加剧了骨癌患者的异常疼痛，这将为骨癌的镇痛提供了一个新的新的镇痛靶点。

6 展望

综上所述，CREB通路参与了病理性痛信号转导过程，如慢性缩窄损伤(CCI)疼痛[7]、癌症疼痛[16]、切割疼痛[22]、脊神经结扎(SNL)疼痛[3]、吗啡诱导的痛敏[23]、完全弗氏佐剂所致炎性疼痛[24]等。且P-CREB在切割疼痛中起到了独特的作用，即同侧脊髓背角P-CREB增强，对侧脊髓背角基本没有变化[22]。同时有研究表明，多种促炎症因子也可以诱导CREB的磷酸化，如白介素17-A(IL-17A)、白介素1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF-α)可促使脊髓P-CREB表达升高[3,25,26]，CREB的磷酸化对疼痛的形成和疼痛的长时程维持密切相关。通过对CREB在病理性痛觉机制的研究，为寻找阻断疼痛传导的新的分子靶点，具有重要的临床指导作用。

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山东省自然科学基金联合专项(ZR2015HL041)，山东省医药卫生科技发展计划(2014WS0506)，泰山医学院高层次培育课题(2016GCC02)。

乔福珍(1991—)，女，山东泰安人，2015级硕士研究生。

牛敬忠(1962—)，男，教授，硕士研究生导师。

R741

A

1004-7115(2017)10-1198-04

10.3969/j.issn.1004-7115.2017.10.046

2017-07-22)