背根神经节神经元GABA A型受体对痛觉调制的研究进展

成洪聚，相龙全，亚白柳，刘文彦

(1. 济宁医学院基础医学院生理学教研室，山东 济宁 272067；2. 山东省济宁市第一人民医院病理科，山东 济宁 272011)

背根神经节(dorsal root ganglion，DRG)是感觉信息传递的第一级驿站，对痛觉信息传入起十分重要的调控作用。Du等[1]发现：γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)合成和释放所必需的主要蛋白(包括谷氨酸脱羧酶Gad65和Gad67、囊泡GABA转运蛋白Vgat和质膜GABA转运蛋白Gat1-3)在大鼠DRG神经元上均有表达，表明DRG神经元可以合成GABA，并依赖囊泡和非囊泡机制释放GABA。而胶质细胞表达GABA受体，从神经元释放的GABA可作为神经元和胶质细胞信息交流的媒介[2-3]。可见在DRG中存在复杂的GABA系统，参与神经损伤和痛觉信息传递过程。研究[4-6]显示：在DRG神经元上亦存在GABA的A型受体(GABA A receptor，GABAAR)。GABAAR作为GABA系统的重要成员，介导GABA的抑制作用，并且在病理性疼痛过程中其表达和功能发生改变。但国内尚无相关系统性综述报道。本文简要介绍了DRG神经元中GABAAR的分布及其在痛觉信息传递中发挥的作用，重点阐述其在炎性痛和神经病理性疼痛发生发展中的作用及其最新研究进展。

1 GABAAR简介

1.1 GABAAR的结构 GABAAR为五聚体跨膜糖蛋白，其中心为Cl-通道。GABAAR亚基有21种，分为8个亚基族，分别为α1-6、β1-4、γ1-4、ρ1-3、δ、ε、π和θ。这些亚基可以组合成不同的功能性受体。哺乳动物大脑中GABAAR由2个α1、2个β2和1个γ2构成“优势组合”。各种生理和病理环境的改变通过调控某些亚基的表达，进而引起受体功能的改变。每个亚基均含有400～550个氨基酸残基，其N端较长，C端较短，均位于膜外侧；4个跨膜区域由2个胞内环相连。亚基胞外段具有多个递质或药物(包括GABA、苯二氮卓、巴比妥酸盐和致惊厥剂等)的结合位点。胞内结构域中含有多种蛋白激酶(PKA、 PKC、CaMKⅡ和酪氨酸蛋白激酶等)作用位点。

1.2 GABAAR的功能 GABAAR激活后Cl-通道打开，而Cl-流动的方向取决于细胞膜两侧的浓度差。Cl-由胞外流向胞内，膜两侧电势差增大，神经元超极化，从而抑制神经元功能；反之，Cl-流出细胞，产生去极化兴奋反应。GABAAR介导的反应受阳离子——Cl-共转运体(cation-chloride contransporter，CCC)的影响。在胚胎期，Na+-K+-2Cl-共转运体1(Na+-K+-2Cl-cotransporter 1,NKCC1)介导脑神经元对Cl-的摄取，增加胞内Cl-浓度，因此GABAAR激活引起神经元去极化反应。进入成年期，脑内NKCC1表达下调的同时，促Cl-排出的K+-Cl-共转运体2(K+-2Cl-cotransporter 2,KCC2)表达上调，导致细胞中Cl-浓度降低，GABAAR激活则引起神经元超极化抑制。与脑内神经元不同，DRG神经元转运体的表达有其特殊性。尽管DRG神经元的NKCC1在孕晚期瞬时性功能下调[7]，但其表达一直维持在较高水平，直至成年期。另外，成年期DRG神经元表达KCC1、KCC3和KCC4，不表达KCC2[8]。因此，在成年期DRG神经元上激活GABAAR产生的电流不是超极化电流，而是去极化电流。

2 GABAAR在DRG神经元中的分布

2.1 GABAAR在DRG神经元中的表达 DRG神经元表达多种GABAAR亚基，但在胚胎期和成年期有所不同。Maddox等[4]利用RT-PCR法分析人DRG神经元中GABAAR亚基表达的结果显示：胚胎期和成年期GABAAR亚基表达有显著差异，α2和β3较稳定地表达，α1、α6、β1、γ2L和ρ2均未被检测到，其他亚基的表达有不同程度差别，尤其β2仅在成年期表达。研究者还进一步利用电生理实验印证2种DRG神经元上GABAAR药理学特性的区别。大鼠DRG神经元也有类似的现象。Ma等[5]利用原位杂交技术证实：α2、β3和γ2从孕中期开始表达，渐增直至成年期；α5表达也随着孕龄而增加，但大鼠出生后反而降低，表明不同发育期的GABAAR亚基组合形式有区别。尽管研究者关注的亚基不同，但上述实验数据足见GABAAR的药理学特性呈发育性变化。各亚基在大鼠DRG神经元中的分布也有所不同。α2分布较为广泛，γ2分布在部分神经元亚群里，β2和α1的分布更加局限，这可能与细胞的类型和功能有区别相关[6]。

2.2 GABAAR在脊髓传入纤维末梢中的表达 在脊髓背角，GABAAR分布在DRG神经元传入纤维末梢，调节来自外周的痛觉和躯体感觉信号的传递。Paul等[9]利用降钙素基因相关肽标记肽能C类纤维末梢，利用同工凝集素B4标记非肽能C类纤维末梢发现：在小鼠的脊髓灰质背角Ⅱ板层中，α2和α3亚基在肽能和非肽能C类纤维末梢内均有表达；α5亚基在部分肽能C类纤维末梢内表达；α1亚基在C类纤维末梢中低表达；而有髓Aβ/Aδ类纤维末梢含有α1、α2、α3和α5亚基，4个亚基比例大致相等。Lorenzo等[10]利用同样的方法标记C类纤维末梢，并利用gephyrin作为突触后标记发现：在大鼠脊髓灰质背角Ⅱ板层中，α2、α3和α5在C类纤维末梢均有分布，尤其是非肽能C类纤维末梢，α1主要分布在突触后神经元。实验动物的不同可能导致2项研究结果稍有差异，特异性分布的GABAAR亚基可能参与痛觉信息传递的不同神经环路，参与不同形式的慢性痛。

3 GABAAR在痛觉信息传递中的作用

DRG是外周感受器和高位中枢的连接纽带。DRG中的抑制性GABA系统在痛觉信息传递中起重要作用。尽管在成年期DRG神经元上GABAAR介导去极化电流，但在初级传入的突触前膜仍然发挥抑制作用，被称为突触前抑制。脊髓背角的中间神经元释放GABA，激活初级传入神经末梢突触前GABAAR，诱导突触前膜电位去极化，这样，外周传至的动作电位幅度降低，Ca2+内流减少，因而兴奋性神经递质的释放量减少，产生抑制性效应。

由于GABAAR分布在DRG神经元的轴突、树突和胞体上，因此在神经元其他部位施加受体激动剂同样可以起到抑制作用。Du等[1]给予大鼠后爪足底注射缓激肽或辣椒素诱发其痛觉过敏，在相应DRG局部施加GABAAR激动剂Muscimol又可抑制前两者的作用。炎症因子或神经损伤导致DRG神经元兴奋性增高，出现自发放电[11]，进而诱发脊髓灰质背角神经元的超敏状态，经痛觉传导通路传向高位中枢。DRG上GABAAR的激活提高神经元对动作电位的过滤作用，从而抑制神经元上的自发性放电现象[1]。可见，DRG内的GABA系统对痛觉信息起紧张性抑制作用，阻碍信息向脊髓及更高级中枢传入。

4 病理性疼痛中GABAAR的变化

研究[12-14]证实：在病理性疼痛产生过程中兴奋和抑制平衡失调，抑制系统减弱，兴奋系统增强，促使痛觉信息向中枢传递，进而提出“去抑制学说”。该学说[15]认为：抑制系统的GABAAR表达和功能改变可能参与病理性疼痛产生。

4.1 GABAAR表达的变化 甲醛致痛模型是一种常用的炎症痛模型[16]。Bravo-Hernández等[17]发现：1%甲醛注射于大鼠足底皮下可上调相应DRG内α5-GABAAR的表达。丛丽娜等[18]制备大鼠坐骨神经慢性压榨性损伤(chronic crush injury,CCI)模型，检测GABAAR亚基表达变化的结果显示：大鼠在术后14 d热刺激足反射潜伏期明显缩短，损伤侧L4～6 DRG神经元α2和γ2亚基的表达均下调。Obradovic等[19]利用Western blotting技术检测坐骨神经挤压伤大鼠L5 DRG发现：GABAAR的α2亚基表达下调。进一步利用反义寡核苷酸技术选择性下调L5 DRGα2亚基的表达，大鼠的机械痛敏和热痛敏加重。可见病理性疼痛对GABAAR不同亚基表达的调节有区别。神经损伤或炎症可通过激活胞内信使PKA和PKC，改变cAMP反应原件结合蛋白(cAMP-response element-binding protein，CREB) 和可诱导的cAMP早期抑制因子(inducible cAMP early repressor，ICER) 活性，调节GABA受体亚基启动子，进而影响亚基的表达[20]。

4.2 GABAAR功能的变化 炎症或神经损伤发生后，一些致痛介质下调DRG神经元GABAAR的功能。脊髓灰质背角的中间神经元释放GABA，调节传入神经末梢突触前P物质的释放[21]，P物质又通过突触前自身受体经由PLC-Ca2+-PKCε胞内信号途径抑制突触前GABAAR电流，即抑制GABA介导的突触前抑制[22]。外周神经损伤时，中、小直径DRG神经元和脊髓灰质背角浅层神经元均表达单核细胞趋化蛋白CCL2及其受体CCR2。CCL2可完全阻断脊髓神经元上GABA引发的电流[23]， CCL2在DRG神经元上是否亦发挥对GABA电流的抑制作用，有待进一步实验证实。另外，在海马神经元上N-甲基-D-天冬氨酸受体的激活导致GABAAR去磷酸化，抑制GABA电流，并能快速可逆地减少突触部位膜表面的GABAAR[24]，此途径也可能参与GABA能抑制的减弱机制。

Zhu等[25-26]研究证实：大鼠皮下注射完全弗氏佐剂3 d诱导持续性炎症后，GABA在相应的DRG神经元上诱导的去极化幅度明显增加，电流密度增加，其机制与炎症后酪氨酸激酶持续活化有关。可见在持续炎症等病理变化基础上，GABA反转电位可能发生去极化转变，导致GABAAR的反应由抑制转变成兴奋，有助于痛觉过敏形成[27]。最近Jang等[28]发现：炎症因子前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)可增强GABA在辣椒素敏感的DRG神经元上诱导的膜去极化，PGE2受体4(PGE2 receptor 4，EP4)拮抗剂和选择性Nav1.8拮抗剂均阻断PGE2的增强作用，表明在炎症时PGE2-EP4信号传导和Na+通道致敏的协同作用可允许GABA信号兴奋神经元。此外，DRG神经元中GABAAR和酸敏感离子通道(acid-sensing ion channels, ASICs)通过形成蛋白复合物在功能上相互影响。炎症组织局部聚集了大量酸性物质(乳酸等)，使细胞外pH值降低，激活的ASICs增加GABAAR介导的电流幅度[29]，可能有助于GABAAR在痛觉过敏中由抑制向兴奋作用的转变[30]，可见对GABAAR在病理性疼痛发生发展中的变化还存在矛盾认识，有待更多的实验证实。

5 展 望

DRG神经元位于痛觉信息产生的起始位置，对疼痛有特殊意义。但DRG中GABAAR亚基众多，不同亚基组合成的受体功能不同，提高了研究的难度。DRG神经元不同部位的GABAAR可显示出不同特性。突触位置的GABAAR被脊髓内中间神经元释放的GABA激活，介导时相性抑制。突触外GABAAR(α5-GABAAR)定位于胞体、树突和轴突上，被胞外内源性释放的低浓度GABA所激活，产生持续的电导，介导紧张性抑制。外周皮下或鞘内注射α5-GABAAR拮抗剂L-655和L-708可抑制炎症或神经损伤产生的持久性痛觉过敏[17]，表明外周α5-GABAAR在炎性痛和神经病理性疼痛中起促进作用，但GABAAR亚基的分布和不同发育期表达差异及意义尚未完全清楚，对病理性疼痛中GABAAR表达和功能的变化认识不一，可能是因为不同研究者利用的动物模型不同，或者参与病理性疼痛的多种因子对GABAAR调控机制不同，或者病理性变化对GABAAR亚基的特异性调节导致其功能改变。因此对DRG内GABA系统的研究尚任重道远。