大麻素类物质应用于骨关节炎疼痛治疗

张春 李学艳 杨兴 顾成永

骨关节炎(OA)是一种慢性退行性关节疾病，以软骨破坏和细胞外基质丢失为主要病理特征，可导致患者的关节慢性疼痛、畸形和活动障碍。慢性疼痛是严重影响患者生活质量的因素之一，OA引起疼痛的机制复杂且尚不明确，可能涉及关节局部病理改变，中枢和外周敏化等机制[1-2]。缓解疼痛是OA治疗的主要目的之一，然而目前的药物治疗并不能达到完全满意的效果，部分药物长期使用可能产生严重不良反应，且无法延缓OA进程。因此，根据OA发病机制探索有效缓解疼痛且能延缓OA进程的药物是急需解决的问题。

大麻素类物质包括植物源性大麻素、内源性大麻素及人工合成大麻素等[3]，近年该类物质在疼痛治疗中的作用受到越来越多的关注，它们通过作用于内源性大麻素系统来缓解慢性疼痛，效果似乎较阿片类药物更具优势，可能成为阿片类药物的补充或替代物[4]。尽管人体试验研究较少，但大麻素类物质在动物OA疼痛模型中的作用已有较多文献报道。我们回顾相关文献，对大麻素类物质缓解OA疼痛的研究进展作一综述。

1 植物源性大麻素

植物源性大麻素存在于药用植物大麻中，在古代便有运用大麻缓解疼痛的记载。

1.1 大麻二酚

大麻二酚是植物大麻中大麻素类物质的主要成分之一，具有抗惊厥、抗炎、神经保护及镇痛作用，且无精神活性。Verrico等[5]的研究发现，在体外实验和小鼠炎症模型中，大麻二酚可显著减弱促炎细胞因子白细胞介素(IL)-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α的产生，并可提高抗炎细胞因子IL-10水平；自发性OA家犬模型服用大麻二酚治疗是安全的，且以剂量依赖方式缓解疼痛并增加关节活动度。Philpott等[6]建立碘乙酸钠OA大鼠模型进行研究。他们发现，关节周围局部应用大麻二酚可以消除炎症，阻止神经髓鞘丢失，减缓OA的中枢敏化和神经性疼痛进程；但是大麻素1受体(CB1R)和大麻素2受体(CB2R)拮抗剂均未能逆转大麻二酚的镇痛效果，表明大麻二酚的镇痛效应可能通过其他受体发挥作用。Winklmayr等[7]的体外研究发现，大麻二酚经CB1R介导可促进人关节软骨细胞凋亡和细胞内钙离子水平升高，表明大麻二酚对软骨细胞可能存在有害作用。大麻二酚对缓解OA的疼痛及炎症反应具有确切效果，但是能否缓解OA的软骨破坏，还有待进一步探究。

1.2 Δ9-四氢大麻酚

Δ9-四氢大麻酚是植物大麻中的主要精神活性成分，也是CB1R和CB2R的部分激动剂，其已被证实可以提高啮齿动物神经性疼痛模型的机械疼痛阈值和热痛阈值。但是Δ9-四氢大麻酚也有不可忽视的不良反应，如认知改变、欣快感、烦躁不安、焦虑、头晕、抑郁和睡眠障碍等。对于慢性疼痛患者，只有在产生明显不良反应的剂量下，才能显著缓解疼痛[8]。对慢性OA疼痛患者，长时间使用Δ9-四氢大麻酚缓解疼痛可使其处于欣快或焦虑状态，这是不安全的。此外，Weizman等[9]的研究发现，慢性疼痛患者使用Δ9-四氢大麻酚后的功能磁共振成像显示脑前扣带回皮层活动相应减少，表明这种镇痛作用涉及人的情绪改变，而非改变疼痛感觉体验。但是最近有研究显示，Δ9-四氢大麻酚和大麻二酚在缓解小鼠神经性疼痛方面具有高度协同作用，低剂量Δ9-四氢大麻酚与大麻二酚联用时抗痛觉敏化作用提高200倍，且四氢大麻酚引起的不良反应非常小。该研究提示，低剂量Δ9-四氢大麻酚与大麻二酚联用对治疗慢性疼痛有较大潜力[10]。

2 内源性大麻素

内源性大麻素系统作为人体生理系统可调节机体的多种功能，如记忆、情绪、免疫、疼痛和炎症反应等。内源性大麻素系统由内源性大麻素、大麻素受体和调节内源性大麻素代谢的相关酶组成。经典的内源性大麻素有2-花生四烯酸甘油和N-花生四烯酰乙醇胺(AEA)。内源性大麻素激活相应受体后，在痛觉处理各阶段均有调节作用。

2.1 2-花生四烯酸甘油

2-花生四烯酸甘油为单酰甘油类递质，主要在脑内表达，是CB1R和CB2R的完全激动剂，可调节机体的情绪、认知、能量平衡、疼痛及炎症反应。它也可结合其他受体发挥效应，如γ-氨基丁酸A型受体、G蛋白偶联受体55、过氧化物酶增殖体激活受体和瞬时感受器电位香草酸受体-1(TRPV1)。2-花生四烯酸甘油在正常人的关节滑膜及滑液中无法检测到，但在OA患者中可检测到，且其血浆水平也显著升高，并与OA患者的关节疼痛和抑郁评分呈显著正相关[7]。此外，OA患者关节滑液中的2-花生四烯酸甘油水平与其血清含量呈正相关，而其血清含量与脑脊液中水平没有相关性，这表明中枢与外周的2-花生四烯酸甘油调节疼痛的作用是独立的[11]。同时，2-花生四烯酸甘油在成骨细胞和破骨细胞内也有表达,它们可调节成骨细胞和破骨细胞的分化和活性，进而影响OA患者的骨破坏进程。在炎性痛和神经病理性疼痛动物模型中，局部使用2-花生四烯酸甘油或通过增加其内源性水平可发挥镇痛作用，该作用可能由CB1R、CB2R及TRPV1介导[12]。但是，长期的脑内2-花生四烯酸甘油水平增高可能引起CB1R脱敏，导致耐受和神经系统不良反应发生。

2.2 AEA

AEA为首个被发现的内源性大麻素，它是CB1R和CB2R的部分激动剂，TRPV1的完全激动剂。与2-花生四烯酸甘油类似，AEA也是按需合成。AEA半衰期较短，通过脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)完成降解。与健康人相比，OA患者关节滑液中AEA水平升高。研究显示，在OA小鼠脊髓中AEA降解酶FAAH的表达随OA进展逐渐增加[13]。提高体内AEA水平可发挥镇痛作用，因此抑制AEA降解酶表达也是治疗疼痛的有效方法。AEA的抗炎镇痛作用通过多种机制完成, 瞬时感受器电位锚蛋白-1拮抗剂及CB1R拮抗剂均可抑制其镇痛作用。在TNF-α刺激的类风湿关节炎滑膜成纤维细胞内，AEA可减少p38和细胞外信号调控激酶(ERK)1/2的磷酸化，减少IL-6和IL-8的分泌[14]。AEA作为TRPV1激动剂，其亲和力类似辣椒素。AEA与TRPV1结合后，可迅速使TRPV1脱敏，导致流入胞内的钙离子减少，进而发挥镇痛作用。但是最近的研究发现，低剂量AEA通过激动CB1R发挥镇痛作用，高剂量AEA则作用于脑内TRPV1，可引起痛觉敏化[15]。

3 人工合成大麻素

随着内源性大麻素系统的发现，人工合成大麻素逐渐增多，包括CB1R和CB2R的激动剂、2-花生四烯酸甘油代谢酶抑制剂、AEA代谢酶抑制剂等。人工合成大麻素类物质通过作用于内源性大麻素系统发挥抗炎镇痛作用。

3.1 单酰甘油脂肪酶抑制剂

单酰甘油脂肪酶(MAGL)的主要作用是降解2-花生四烯酸甘油，其在神经元、星形胶质细胞内均有表达，但在小胶质细胞中表达程度较低[16]。MAGL可将2-花生四烯酸甘油降解为花生四烯酸，花生四烯酸在环氧合酶(COX)-2作用下转化为前列腺素E2，激活钠通道Nav1.8后使软骨下骨中的感觉神经末梢及背根神经节细胞的阈值降低，导致外周敏化产生[17]。因此，抑制MAGL活性，减少2-花生四烯酸甘油降解，减少花生四烯酸产生，可发挥抗炎镇痛效果。

以往研究发现，MAGL基因敲除小鼠模型脑内和周围组织的2-花生四烯酸甘油含量明显增加，但长期增加的2-花生四烯酸甘油可能导致小鼠产生类大麻素样行为，如焦虑、恐慌，记忆力和运动协调性受损等[18]。MAGL抑制剂是减少2-花生四烯酸甘油降解的另一途径，其中新一代MAGL抑制剂MJN110具有更高选择性，同时其类大麻素作用较小。Burston等[19]研究发现，单次使用MJN110后4 h，脑内2-花生四烯酸甘油含量显著升高，可减轻OA所致的疼痛反应，此现象可被CB1R和CB2R拮抗剂阻断；重复使用低剂量MJN110(1 mg/kg)对疼痛具有持续缓解作用，但不能改变关节软骨损伤及关节炎症的程度。Philpott等[20]采用MAGL抑制剂局部关节内给药方式开展研究，发现也能缓解疼痛。该研究表明，MAGL抑制剂的作用不仅局限于中枢神经系统，也可以在外周发挥镇痛效果。此外，局部使用MAGL抑制剂联合低剂量COX-2抑制剂塞来昔布，较单独使用MAGL抑制剂缓解疼痛和炎症的效果更显著，其原因可能为抑制MAGL活性的同时也抑制了经COX-2途径降解的2-花生四烯酸甘油。因此，MAGL和COX-2途径双重抑制可能是减轻OA炎症和疼痛的有效方法。

3.2 FAAH

FAAH为内源性大麻素AEA的主要降解酶，可将AEA降解为花生四烯酸和乙醇胺，干扰FAAH活性可减少AEA降解，发挥抗炎镇痛作用。研究发现，在碘乙酸钠关节炎动物模型中，FAAH在脊髓内的表达明显增加，使用FAAH抑制剂可缓解机械性痛觉敏化，并改善关节炎患肢的负重能力[14]。也有研究显示，局部使用FAAH抑制剂可缓解疼痛及炎症反应，预防碘乙酸钠引起的隐神经脱髓鞘[21]。尽管大量临床前研究的结果显示，FAAH抑制剂具有抗痛觉敏化作用，但临床试验研究的结果却显示，与安慰剂相比，FAAH抑制剂PF-04457845并不能缓解膝关节OA患者的疼痛[22]。总之，FAAH作为新型镇痛药开发目标，在应用于治疗关节炎疼痛前还需开展进一步研究。

3.3 大麻素受体激动剂

经典的大麻素受体包括CB1R和CB2R，它们属于G蛋白耦连受体。CB1R在关节内感觉神经末梢、背根神经节、脊髓、中脑导水管周围灰质、延髓头端腹内侧区、杏仁核、下丘脑及皮质中均有表达。CB2R在疼痛传导通路中也有表达,但表达低于CB1R，且主要在神经胶质细胞内表达，发生炎症反应时其表达上调。在痛觉下行调制系统中，激活CB1R可抑制神经递质释放，提高脊髓内的疼痛阈值，减轻痛觉敏化[23]。有研究表明，激活CB1R可改善碘乙酸钠关节炎模型动物的疼痛缩足阈值，减轻负重差异，而CB1R拮抗剂可明显逆转此现象[24]。此外，CB1R在大脑额叶边缘区域也有表达，在OA小鼠模型中，该区域的2-花生四烯酸甘油明显增多，这可能与疼痛时的焦虑和抑郁样状态调节有关。

CB2R作为外周大麻素受体，在无CB1R激活时，也可减轻炎症反应和疼痛，且无中枢神经系统不良反应[25]。有研究发现，在OA大鼠模型的关节滑膜中，CB2R基因的表达持续增高，表明CB2R在OA相关慢性疼痛中起重要作用[13]。在胶原诱导的关节炎动物模型中，使用CB2R激动剂可抑制滑膜成纤维细胞增殖及破骨细胞形成，使巨噬细胞从M1型转变为M2型，抑制核因子-κB通路及炎症因子的表达，进而减轻关节肿胀、滑膜炎症及软骨破坏，延缓关节炎进程[26-27]。CB2R激动剂与阿片类药物联用可发挥协同镇痛效应，并可减少阿片类药物引起的不良反应。因此，CB2R选择性激动剂在治疗OA疼痛的新型药物开发中具有较大潜力。

4 结语

大麻素类物质参与疼痛和炎症反应的调节，在缓解OA疼痛与疾病进展中具有重要作用。但是，有关大麻素类物质治疗OA疼痛的机制及其临床应用均需开展进一步研究。此外，长期使用大麻素类物质易出现神经系统不良反应和精神症状，因此，避免CB1R作用下调也是临床急需解决的问题。对于治疗OA疼痛，大麻素类物质与COX-2抑制剂、TRPV1拮抗剂或阿片类药物联用似具有更大潜力。