促炎因子TNF—α，IL—1β，IL—6在神经病理性疼痛中的研究进展

李秋月+许海玉+杨洪军

[摘要] 细胞因子可分为促炎性细胞因子和抗炎性细胞因子2种类型。其中，促炎因子是一类由机体的免疫和非免疫细胞合成和分泌的小分子多肽类物质，它们调节多种细胞生理功能，并在创伤、疼痛、感染等应激过程中起重要作用。促炎性细胞因子包括白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-8（IL-8）、肿瘤坏死因子（TNF）等。越来越多证据表明，神经损伤后，促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6在脊髓和背根神经节中被诱导，并且可以导致神经痛敏反应。近年来，随着神经病理性疼痛机制研究的日趋深入和神经炎症研究领域的不断扩展，细胞因子及调控细胞因子的分子在神经病理性疼痛作用机制的阐明，有望为镇痛药物的开发提供新的作用靶点。该文就近年来研究较多的促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6在神经病理性疼痛的研究进行综述。

[关键词] 神经病理性疼痛； 促炎因子； 白细胞介素-6（IL-6） ； 肿瘤坏死因子α （TNF-α） ； 白细胞介素1β（IL-1β）

[Abstract] Cytokines can be divided into two types： proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines. Proinflammatory cytokines are a kind of small molecular peptides synthesized and excreted by immune and non-immune cells， which can regulate a variety of physiological functions and play an important role in the process of trauma， pain and infection. Proinflammatory cytokines include TNF， IL-1， IL-6 and IL-8. More and more evidences suggest that proinflammatory cytokines（PICs）， such as interleukin-1β（IL-1β）， interleukin-6（IL-6） and tumor necrosis factor-α（TNF-α）， are induced in the spinal cord（SC） and dorsal root ganglion （DRG） under various injury conditions， and contribute to pain hypersensitivity. In recent years， with the deepening of studies on neuropathic pain mechanism and the increasing expansion of the neuroinflammation study field， the action mechanisms of cytokines and molecules in regulating cytokines in neuropathic pain are expected to provide new targets for the development of analgesic drugs. This review aims to provide an overview of inflammatory mechanisms for proinflammatory cytokines TNF-α， IL-1β， IL-6， with a focus on neuropathic pain.

[Key words] neuropathic pain； proinflammatory factor； IL-6； TNF-α； IL-1β

中枢神经系统（central nervous system，CNS）或周围神经系统（peripheral nervous system，PNS）的损伤或创伤、感染、炎症等均会引起神经病理性痛（neuropathic pain，NP）。神经病理性疼痛通常表现为自发痛（spontaneous pain）、痛觉过敏（hyperalgesia）、触诱发痛（tactileallodynia），并以各种非伤害性刺激诱发疼痛且对常规的镇痛药不敏感为特征的病理状态。对于神经病理性疼痛的发生机制目前仍处于探索阶段，在临床上，缓解神经病理性疼痛的治疗方法效果欠佳，治疗模式也仅为简单的对症治疗，所使用药物多针对单一靶点，效果不明显且不良反应多。近年来大量研究发现，神经病理性疼痛的发生是神经系统中神经元、胶质细胞及大量免疫细胞介导的炎性细胞因子和趋化因子的共同作用的结果^[1]。最近几年的研究结果表明外周的神经病理性疼痛常伴有炎症反应和神经胶质细胞的激活，在损伤部位及其邻近区域甚至血浆中都可检测到炎性介质和各种细胞因子。这类物质可介导局部的炎症反应和初级传入神经元对疼痛的敏感性。因此，细胞因子导致的神经炎症^[2]在神经病理性疼痛的发生发展中越来越受到关注。随着神经病理性疼痛机制研究的日趋深入和神经炎症研究领域的不断扩展，细胞因子及调控细胞因子的分子在神经病理性疼痛作用机制的阐明有望为镇痛药物的开发提供新的作用靶点。

1 细胞因子概念

细胞因子是一类由机体的免疫和非免疫细胞合成和分泌的小分子的多肽类物质，它们调节多种细胞生理功能，并在创伤、疼痛、感染等应激过程中起重要作用。目前已知的有白细胞介素（interleukin，IL）、干扰素（interferon，IFN）、集落刺激因子（colonystimulation factor，CSF）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、神经生长因子（nerve growth factor，NGF）和转化生长因子（transforming growth factor，TGF）等，它们在免疫系统中起着非常重要的调控作用，在异常情况下也会导致病理反应。细胞因子可分为促炎性细胞因子和抗炎性细胞因子2种类型。促炎性细胞因子包括白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-8（IL-8）、TNF等；抗炎性细胞因子则包括白细胞介素-4（IL-4），白细胞介素-10（IL-10）、可溶性白细胞介素-2受体拮抗剂（sIL-2R）、肿瘤坏死因子结合蛋白（TNF-BP）等。其中IL-1β，IL-6和TNF-α与神经病理性疼痛关系的研究較多。它们也可能是与疼痛加速作用最为密切的炎性因子。本篇就以上3个促炎因子与神经病理性疼痛研究的最新进展进行综述，以期引起对炎性因子与神经病理性疼痛研究的关注。endprint

研究表明，中枢神经免疫激活和神经炎症对神经病理性疼痛的产生和维持发挥关键的作用^[3]。Oh等^[4]研究表明，神经病理性疼痛的发展可能与神经系统或炎症免疫及免疫样神经胶质细胞的活性有关，还可能与免疫细胞来源的细胞因子相关。研究表明，当神经损伤时，小胶质细胞和星形胶质细胞活化释放的IL-1β，IL-6，TNF-α等在神经病理性疼痛的发展中起着重要的作用^[5]。本文就促炎细胞因子与神经病理性疼痛关系的研究进展进行综述。

2 白细胞介素1β、肿瘤坏死因子与神经病理性疼痛

2.1 白细胞介素1β IL-1β是IL-1家族的一员，主要由活化的单核/巨噬细胞产生，具有广泛的生物效应。IL-1受体1（IL-1R1） 可在不同靶细胞上表达。与TNF 类似，IL-1β也能诱发其他促炎症因子的表达，在炎症反应和免疫应答的启动中具有重要作用。正常情况下，脊髓IL-1β的表达量很低，但外周神经损伤后，脊髓的胶质细胞、神经元细胞和一些免疫细胞内的IL-1β表达上调。IL-1β可以通过作用于辣椒素受体（transient receptor potential vani-1loid type-1，TRPV1） 和IL-1R受体直接作用于敏化感受器降低调节疼痛，也可以通过提高前列腺素合成间接敏化痛觉感受器诱发疼痛^[6]。TRPV1属于瞬时感受器电位（transient receptor potential，TRP）家族成员，与人体对伤害性冲动的感受和痛觉的产生密切相关，广泛分布于伤害性感觉神经元。TRPV1的激活可以通过VDCC来调节Ca2+内流，继而触发神经末梢释放神经肽类和兴奋性氨基酸，最终引起大脑皮层痛觉的形成。IL-1β的信号传导是受一些蛋白酶调节的，因为IL-1β前体需经一些酶的切割才能形成具有生物活性的蛋白。外周神经损伤后，基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs） 影响IL-1β的释放。神经损伤导致MMP9和MMP2的活性增强，促进IL-1β前体的切割，形成大量具有生物活性的IL-1β。MMP9或MMP2的抑制剂则能降低IL-1β的生物活性，明显缓解动物的神经病理性疼痛行为。Okamoto等 [7]应用RT-PCR技术观察到坐骨神经慢性压迫性损伤大鼠于损伤7 d后坐骨神经中IL-1β mRNA表达上调。Laughlin等 [8]在研究大鼠腹腔内注射强啡肽诱发的痛敏模型过程中，发现鞘内应用IL-1β拮抗剂（interleukin 1 receptor antagonist，IL-1ra） 可有效阻止痛敏反应的产生。Mei等^[9]敲除小鼠体内的IL-1β，发现其机械痛敏感性降低，而在敲除IL-1β小鼠的神经损伤部位微量注射外源性IL-1β，小鼠机械疼痛阈值升高。具体在外周部位（比如背根神经节）IL-1β通过作用于TRPV1和它自己的IL-1R受体通过p38-MAPΚ通路诱发疼痛。在中枢部位（比如脊髓），它通过作用于突触后膜的IL-1R受体，IL-1R可以直接释放兴奋性神经递质也可以促使NMDA受体释放P物质。总而言之，IL-1β在神经病理性疼痛中的作用有2种机制： 一种是直接作用于神经元，通过增加钠离子或钙离子电流提高神经元的兴奋性；另一种是通过激活免疫细胞内的信号传导通路间接增加神经元的兴奋性。

2.2 TNF-α 肿瘤坏死因子或肿瘤坏死因子受体超家族蛋白（TNFR SFP），属于配体或受体蛋白超家族。TNF含有一个称为肿瘤坏死因子同源结构域（THD）的三聚体对称结构基序，此结构域能与TNF受体（TNFRs）中富含半胱氨酸的结构域（CRDs）結合，CRDs的多样性导致TNFRs的异质性。正常情况下，神经组织中TNF-α的表达水平较低。当神经组织自身发生缺血、炎性病变或是机械损伤后，脊髓后角、大脑蓝斑核及海马区的TNF-α迅速升高。具体在DRG中的神经元，TNF-α通过激活p38-MAPΚ通路促进Na内流，降低兴奋性阈值。在脊髓（SC），通过AMPA和NMDA受体促进兴奋性突触后膜电流。NMDA受体存在于疼痛信号通路的多个部位（外周、脊髓和脑）。NMDA受体是中枢敏感的一个关键节点，参与多条神经病理性通路调节，研究^[10-12]提示，NMDA受体激活与TRPVl，c-fos以及NF-κB的表达有着直接或间接的联系，广泛参与神经病理性疼痛的调控。越来越多的药理学、电生理学和行为学证据强烈提示，谷氨酸受体（NMDA，AMPA 等）在疼痛通路中起重要作用，调控谷氨酸受体很可能是潜在的治疗神经病理性痛的有效靶点。

臧颖等^[13]通过对大鼠腰5脊神经前根切断术（1umbar 5 ventral root transaction，Ls.VRT）术后DRG内TNF-α及Navl.3的表达研究发现，TNF-α是通过激活NF-κB入核引起DRG内Navl.3表达上调。坐骨神经慢性压迫损伤（chronic constriction of sciatic nerve，CCI） 模型大鼠的神经损伤部位TNF的表达明显上调，主要是由渗透的巨噬细胞、肥大细胞、神经组织的施万细胞和神经元胞体表达。鞘内注射外源性TNF能导致热痛敏和机械痛敏^[14]。在背根神经节（dorsal root ganglia，DRG） 和脊髓背角中，TNF与受体结合后能激活细胞NF-κB，进而诱导其他促炎症因子的表达，引起级联反应，促进疼痛的产生。NF-κB作为一种重要的转录因子，在炎症、免疫、细胞的生存、增殖分化和凋亡等生命活动中发挥广泛而重要的作用。研究表明^[15]，鞘内注射NF-κB抑制剂脯氨酸二硫氨甲酸酯（pyrrolidine dithiocarbamic acid，PDTC）可显著减轻坐骨神经周围注射重组大鼠TNF-α产生的机械性触诱发痛。多种免疫细胞、胶质细胞及神经元细胞分泌TNF，参与神经病理性疼痛的调节，从而成为神经病理性疼痛治疗的良好靶标。endprint

2.3 白细胞介素-6 IL-6是另外一个比较重要的炎性分子。外周神经损伤后，脊髓IL-6及IL-6受体（IL-6R）的表达水平上调。正常大鼠注射IL-6可抑制热刺激和机械刺激的反应，但神经损伤后注射IL-6不再抑制机械刺激引起的疼痛反应，对热刺激引起的疼痛反应仍可抑制。Arruda等^[16]发现外周神经损伤大鼠脊髓前后角的IL-6 mRNA升高，并认为细胞因子IL-6，IL-8是向高级中枢提供伤害信息的神经分子/神经递质。Ramer等^[17]发现，敲除IL-6基因的大鼠腹腔注射强啡肽后脊髓后角P物质含量、痛行为评分均明显低于对照组。

3 炎性因子在神经病理性疼痛中相互作用

TNF-α和IL-6可以提高谷氨酸诱导的兴奋性电流从而导致神经病理性疼痛而IL-1β不仅可以增强兴奋性突触传递还可以降低抑制性电流，直接作用于TRPV1受体，导致神经病理性疼痛。兴奋性突触传递主要是受AMPA和NMDA受体调控的，炎性因子可以通过作用于这2个受体，增强它们的兴奋性，促进谷氨酸和P物质等兴奋性介质的释放，从而导致神经病理性疼痛。而IL-1β还可以通过抑制GABA和甘氨酸诱导的向外流的抑制性电流导致NP。有文献报道^[18]，促炎症因子的级联反应首先是从TNF的激活开始，然后是IL-1β的激活，随后是IL-6的释放。Byung Moon Choi等^[19]研究了TNF-α，IL-6，IL-1β在大鼠脊髓神经痛中的时间相关性以及RNA干扰之后表达随时间变化后发现，IL-6除了跟TNF-α类似，通过增强兴奋性电流外，还可以增加CREB磷酸化产生热痛敏。研究提示，NF-κB活化后，增强了TNF-α和IL-1β的基因转录，TNF-α和IL-1β产生和释放增多，进而再次激活NF-κB；NF-κB活化后还可使IL-6和IL-8产生和释放增多。

4 以炎性分子为靶标治疗神经病理性疼痛研究

以往诸多的疼痛研究都集中在神经元和它们所释放的神经递质上，而从近年来的研究中，可以看出神经病理性疼痛迁延不愈的原因还与神经损伤后的免疫应答密切相关。因此，设法抑制或减轻免疫反应，降低炎性细胞因子的合成与释放可能会达到理想的镇痛效果。目前，细胞因子为靶标的神经病理性疼痛治疗研究主要分为以下3个方面。

第一，目前临床前已经有有力的证据证明细胞因子在神经病理性疼痛的发生和维持方面有显著作用，但是直接以细胞因子为靶标治疗神经病理性疼痛还面临很大的挑战，比如一些抗炎药物如皮质类固醇，可以同时抑制好几种炎性因子的表达以及介导细胞免疫，但是它们的局限性^[20]也很明显，而且由于缺少安慰剂，它们的药效证据也不是很确切。

第二，另一途径就是针对单一的细胞因子，比如anti-TNF-α药物有一些案例结果还是很令人鼓舞的，但是潜在的困难是细胞因子的作用有很多方面，不仅仅是神经病理性疼痛可能对于糖尿病还有很多疾病也有影响，如果单一的细胞因子比如TNF-α抑制住了，可能会有感染的风险。

第三，还有一种新的视角就是抑制小胶质细胞的功能，比如丙戊茶碱可以减轻小胶质细胞活性，进而减轻疼痛^[21]。这也为通过寻找调控炎性因子的分子，发现新靶标，通过影响细胞因子进而治疗神经病理性疼痛提供了新的思路。

5 结语

神经病理性疼痛困扰着许多患者，其病发机制，病理诊断与治疗方法仍然是医学界的难题。目前在临床上，缓解神经病理性疼痛的治疗方法效果欠佳，治疗模式也仅为简单的对症治疗，所使用药物多针对单一靶点，效果不明显且不良反应多。近年来，细胞因子在神经病理性疼痛中的作用越来越受到人们的关注。根据目前研究，可以肯定细胞因子与神经病理性疼痛的發生和维持密切相关，特别是促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6，它们调节神经病理性疼痛机制复杂，可能直接参与了神经病理性疼痛的产生。通过影响促炎因子治疗NP的研究现在主要停留在动物水平阶段，缺乏临床证据，如何在临床治疗中对患者产生益处仍需进一步研究。

本文从神经炎症的角度出发，探讨了促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6通过神经免疫/炎症影响神经病理性疼痛的可能机制，包括增强兴奋性电流，抑制抑制性电流，促进NMDA释放兴奋递质谷氨酸等。然而促炎因子在神经病理性疼痛发生和维持的各阶段作用极其复杂且相互影响，而且目前通过抑制促炎因子对NP产生治疗作用多局限于临床前研究和动物实验，未来仍然面临很多挑战。但是可以肯定的是，发现调控细胞因子的新靶标，研发作用于新靶标的药物，能够为临床治疗疼痛提供新的思路和策略。

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[責任编辑 张宁宁]endprint