青藤碱镇痛机制的近年研究回顾

阮珍 寇久社 王东 唐赛清 骞童

国际疼痛研究学会在2020年重新将疼痛定义为：与实际或潜在组织损伤相关，或类似的令人不愉快的感觉和情感体验[1]。这一新的定义着重强调了疼痛的复杂性(与实际或者潜在的组织损伤有关)。世界卫生组织估计，全球约30%的成年人长期忍受疼痛的折磨[2]。疼痛不仅会影响患者的睡眠、食欲，还会改变患者的精神状况以及心理健康等，严重降低患者的生活质量。由于疼痛的类型多样、机制复杂，其治疗难度相对较大。目前常见的治疗方法包括物理治疗和药物治疗。临床实践中物理治疗疗效十分有限，一般慢性疼痛大多数需要长期用药，而常用的镇痛药物(非甾体类抗炎药、阿片类等)副作用较多，因此开发一种更加安全有效的镇痛药物一直是疼痛领域研究的热点话题。随着中医药国际化地位的不断提升，天然的中草药已经成为很多新型药物的来源。现代医学研究发现从防已科植物青藤及毛青藤的根和茎中提取的一种单体活性成分——青藤碱(sinomenine，SIN)不仅具有抗风湿[3]、抗炎[4]、免疫调节[5]、抗肿瘤[6]等药理作用，而且在镇痛方面也具有独特的优势，但是目前关于青藤碱的镇痛机制众说纷纭。本文通过查阅近年来国内外相关文献，对其镇痛效应及机制进行系统回顾，以期为青藤碱在临床镇痛治疗中的应用提供理论依据，同时为进一步开发以青藤碱为原料的镇痛药物提供新的思路。

1 青藤碱的化学性质与制备方法

青藤碱是从防己科落叶缠绕藤本植物青藤及毛青藤的干燥藤茎中提取的一种生物碱，又名：防己碱。纯的青藤碱为针状结晶，熔点161℃，溶于乙醇、丙酮、氯仿和稀碱，微溶于水、乙醚和苯。青藤碱的化学结构，由氢菲核和乙胺桥组成，母核为吗啡烷，与吗啡化学结构类似(图1)，同属吗啡类生物碱。但其与吗啡不同，青藤碱的镇痛作用与阿片受体无关，长期服用也不会产生药物依赖，且毒性低，不良反应较少[7]。

传统的青藤碱制备方法是将青风藤的根茎粉碎后，用乙醇在多功能提取罐中回流提取3次，并过滤加NaOH碱化使其pH=9，碱化后的溶液用乙酸乙酯进行萃取，真空浓缩回收乙酸乙酯之后加丙酮溶解，使青藤碱溶于其中，并分离杂质后加盐酸使游离青藤碱转为盐酸青藤碱，再以H2O进行重结晶得到成品盐酸青藤碱。目前工业上还可以通过合成的方式制备青藤碱，其主要的制备方案是以化合物(4bR,8aS,9S)-3,7-dimethoxy-11-methyl-6-oxo-6,8a,9,10-tetrahydro-5H-9,4b-(epiminoethano)phenanthren-4-yl propionate(CAS：1246560-79-1)或 4-acetyl-sinomenine (CAS：22610-64-6)为原料合成青藤碱[8]。

图1青藤碱(A)与吗啡(B)的化学结构式

2 青藤碱的镇痛效应

青藤碱具有镇痛效果显著、应用广泛、不良反应少、无成瘾性等优点，具备成为能够广泛应用于临床疼痛治疗中新镇痛药物的潜力[9]。研究发现，青藤碱对于多种类型的疼痛均可发挥其镇痛作用，如炎性疼痛、神经病理性疼痛、伤害刺激性疼痛等。Gao等[4]和Li等[10]的研究表明青藤碱可提高角叉菜胶诱导的炎性疼痛小鼠的机械痛阈及热痛阈，又可缓解完全弗氏佐剂所致的炎性疼痛；Rao等[11]给予2型糖尿病大鼠青藤碱腹腔注射，发现青藤碱可通过抑制疼痛信号的传递来缓解糖尿病周围神经痛。另有研究表明：青藤碱可呈剂量依赖性地降低光化学诱导的脊髓损伤和坐骨神经缺血性损伤大鼠的机械超敏反应及冷超敏反应，从而缓解神经损伤后的急性和慢性疼痛，并减轻外周和中枢神经系统的疼痛，研究还指出在药物有效剂量范围内，青藤碱不会出现镇静、过敏等副作用[4]；给小鼠腹腔注射青藤碱，能显著提高动物对热刺激的痛阈值，其提高痛阈的作用强度与吗啡比为1∶2.5。此外，青藤碱对化疗药物引起的病理性神经痛及术后疼痛也具有明显的镇痛作用[12-13]。青藤碱在抑制疼痛方面的有效性近年来吸引了许多科学家的关注，开始从信号传递与物质传导的微观角度研究其镇痛机制。

3 青藤碱基于p38MAPK信号通路的镇痛机制

p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinases，p38MAPK)是一类保守的丝氨酸—苏氨酸蛋白激酶，参与细胞生长、细胞凋亡、炎症反应等多种生理和病理过程，同时也参与病理性疼痛的外周敏化及中枢敏化。青藤碱可通过抑制p38MAPK的激活阻断痛觉传导通路，从而提高疼痛阈值。

3.1 对外周敏化的影响

当组织损伤时，局部各种炎症介质、神经生长因子等被大量释放，大量的神经生长因子逆行转运至背根神经节(dorsal root ganglion, DRG)，激活DRG感觉神经元胞体中的p38MAPK，使得瞬时型感受器电位离子通道(TRPV1)到外周痛觉感受器末端的转运增加，从而驱动外周致敏，导致炎症性疼痛。然而，在给完全弗氏佐剂诱导的炎性疼痛大鼠鞘内注射p38MAPK 的特异性阻断剂可抑制上述过程，使大鼠的热痛阈明显提高，但对炎症反应无影响，说明p38MAPK在疼痛信号传递中发挥重要作用[14]。另有研究发现：p38MAPK可激活磷脂酶A2，促进花生四烯酸的生成，诱导前列腺素(prostaglandin, PG)的合成，进一步加重疼痛[15]。而青藤碱可通过抑制p38MAPK的表达，并且抑制促炎因子的释放，既可以缓解疼痛也可以减轻炎症反应。Yuan等[16]给予完全弗氏佐剂诱导的炎性疼痛大鼠进行青藤碱腹腔注射后发现实验组大鼠的机械痛阈及热痛阈明显升高的同时，大鼠背侧脊髓中肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6表达水平降低，环氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)和前列腺素E2的表达降低，磷酸化p38MAPK表达也明显下降。Xu等[17]对胶原诱导的关节炎大鼠模型采用青藤碱联合针刺治疗，观察到大鼠血清及滑膜中TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-8水平及COX-2和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)蛋白表达均降低，p38MAPK蛋白表达也受到抑制。综上所述，青藤碱可能通过阻碍p38MAPK信号转导途径的激活阻断痛觉信号的传导，抑制外周致痛因子的表达，阻断其介导的伤害性反应，进而发挥其镇痛作用。

3.2 对中枢敏化的影响

脊髓小胶质细胞的激活是神经病理性疼痛机制中的核心角色，当神经损伤时，脊髓中IL-1β、TNF-α、IL-6等炎性因子的表达随即升高，从而激活脊髓小胶质细胞p38MAPK的表达和磷酸化，磷酸化的p38MAPK又可通过调控转录作用再次促进一些炎性因子的生成，如：TNF-α、IL-1β、COX-2、iNOS、活性氧(reactive oxygen species, ROS)等。这些因子通过刺激脊髓背角的痛觉传递神经元，导致兴奋性的突触传递，使得背角神经元异常兴奋，促进中枢敏化，产生并维持疼痛[18]。青藤碱能抑制小胶质细胞中p38MAPK磷酸化，并降低活化小胶质细胞中TNF-α、IL-1β、iNOS及ROS的水平，阻碍胶质细胞活化诱导的疼痛发生[19-21]。另外，神经损伤后，机体释放大量的ATP，可激活嘌呤能受体P2X3，使Ca2+的通透性显著增加，参与疼痛的形成和维持，而青藤碱可减少背根神经节中嘌呤能受体P2X3蛋白和在mRNA的表达水平，从而抑制p38MAPK的磷酸化和激活，进而缓解疼痛[11]。

故而，p38MAPK是慢性疼痛治疗的潜在靶点之一，而青藤碱可以抑制p38 MAPK激活，导致组织中各种炎性因子的表达减少，前列腺素的合成受阻，从而阻碍疼痛信号的传递，减轻炎症反应，提高疼痛阈值，缓解疼痛。

4 青藤碱基于Ca/CaMKII信号通路的镇痛机制

钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(Ca/Calmodulin-dependent kinase II, Ca/CaMKII)是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，在周围神经性疼痛的产生和维持中起着关键作用[22]。神经损伤发生后，钙离子通道异常开放，使得Ca2+内流增加，细胞内Ca2+浓度的增加可激活钙调蛋白(calmodulin, CaM)，进而磷酸化CaMKII，活化的CaMKII参与环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein, CREB)的磷酸化，磷酸化的CREB与cAMP反应元件(CRE)的特定DNA序列结合，随后启动位于其下游的两个基因c-fos和COX-2的转录，从而在神经损伤后的外周和中枢致敏中发挥重要作用，另外外周炎症因子(TNF-α、 IL-6、 IL-1β、IL-17等)也可使背角神经元中CREB磷酸化，参与疼痛的发展和持续[23-24]。

青藤碱可降低细胞内Ca2+的水平，抑制p-CaMKII/CaMKII的表达，抑制c-fos和COX-2的转录活性，表明青藤碱可以通过阻碍CaMKII/CREB信号途径来减轻疼痛[25-26]。与此同时，在炎性疼痛中，青藤碱既可以通过抑制脊髓和背根神经节组织中CaMK2α的表达来抑制CaMKII的激活，又可以通过抑制CaMKII的磷酸化增加去甲肾上腺素和5-羟色胺(具有镇痛作用的神经递质)的表达水平产生强效的镇痛作用[27]。Ou的研究证实[26]：青藤碱的抗吗啡依赖作用与CaMKII/CREB途径有关，青藤碱可降低cAMP和细胞内Ca2+水平，从而抑制CaMKII和CREB的激活，减轻疼痛。青藤碱还可显著下调背根神经节细胞和神经性疼痛大鼠脊髓组织中磷酸化p38 MAPK、CREB、c-fos、磷酸化CaMKII、COX-2、IL-1β和IL-17α的体内和体外表达水平，减轻背根神经节炎症以抑制神经痛[28]。综上，表明青藤碱可以通过降低细胞内Ca2+的水平、抑制CaMKII的活化、抑制CREB磷酸化等来调控Ca/CaMKII信号通路，对神经病理性疼痛产生镇痛作用。

5 青藤碱基于cAMP-PKA 信号通路的镇痛机制

环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)是细胞内重要的第二信使，cAMP-PKA通路不仅对细胞的生长、分化等有着重要影响，也在慢性疼痛的形成中发挥着重要作用。当神经细胞兴奋时，突触前神经末梢释放神经递质，作用于突触后膜上，通过 cAMP-PKA 通路使膜蛋白磷酸化，改变膜对离子的通透性，进而影响神经细胞的兴奋性，提升疼痛信号的传递。cAMP-PKA通路通过激活关键转录因子(例如CREB和突触囊泡蛋白)来促进突触前神经递质的合成和囊泡运输，参与炎症性疼痛和神经病理性疼痛的形成[29]。在骨癌痛的大鼠中，由于背根神经节和脊髓中cAMP的水平增加，触发蛋白激酶A(proteinkinase A, PKA)激活，促使CREB 磷酸化，刺激炎症性疼痛和神经病理性疼痛的产生，而蛋白激酶A抑制剂可以明显抑制骨癌所致的机械痛敏及热痛敏，证明cAMP-PKA信号通路的异常激活可能与疼痛有关[30]。而既往研究提示青藤碱可呈剂量依赖性降低吗啡精神依赖小鼠大脑皮质中cAMP含量[31]。因此，青藤碱具体如何通过调控cAMP-PKA信号通路来发挥镇痛作用的机制，目前尚不清晰，还需进一步的研究。

6 青藤碱基于JAK2/STAT3信号通路的镇痛机制

非受体型酪氨酸激酶2/信号转导和转录激活因子3(Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3, JAK2/STAT3)信号通路是由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程，也是慢性疼痛中重要的信号转导途径之一[32]。神经损伤后，炎性介质的释放诱发神经炎症反应，炎症因子(如IL-6等)可以激活JAK2激酶，激活的JAK2磷酸化STAT3，STAT3活化后形成二聚体，进入核内与相应的靶基因启动子结合，参与调节炎症因子基因的转录，作用于神经元的N-甲基-D-天冬氨酸受体，引起中枢敏化。在神经病理性疼痛大鼠脊髓背角中p-JAK2和p-STAT3的表达水平均升高，小胶质细胞中p-STAT3水平升高。而JAK2的抑制剂AG490可下调体内外p-JAK2和p-STAT3，缓解疼痛[33]。

研究发现，青藤碱腹腔注射可抑制癌性骨痛大鼠小胶质细胞的激活，下调脊髓背角JAK2及STAT3的表达，进而减轻癌症诱导的骨痛[25]。在缺血性脑卒中的小鼠模型中，青藤碱可通过抑制星形胶质细胞中STAT3的激活及促炎因子的产生减轻神经炎症损伤[34]。另有研究表明，青藤碱可通过抑制炎症反应，抑制IL-6/JAK2/STAT3级联反应来降低Bcl-2的表达，从而减缓浆细胞乳腺炎的发生发展[35]。因此青藤碱可能通过抑制JAK2/STST3通路的激活，发挥其镇痛作用。

7 基于其他信号的镇痛机理

研究发现，抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信号转导，可降低α-痛觉感受器的反应，从而缓解神经性疼痛[36]。而青藤碱可下调完全弗氏佐剂诱导的炎性疼痛小鼠前扣带回皮层中磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白、 磷酸化的4E结合蛋白、 磷酸化S6核糖体蛋白等的表达，表明青藤碱可能通过调节mTOR信号通路发挥镇痛作用[10]。

此外，Zhu等[37]研究指出，对于大鼠慢性压迫性损伤所致的坐骨神经痛，青藤碱不仅可以减轻疼痛症状，还可减弱神经性疼痛大鼠的抑郁样症状[38]。青藤碱的镇痛作用可被γ-氨基丁酸A(gama-aminobutiric acid type A, GABAA)受体拮抗剂所阻断，表明青藤碱的镇痛作用可能与激动GABAA受体有关。当机体受到伤害性刺激时，在脊髓背角中，神经元释放过量谷氨酸，谷氨酸与突触后膜上的N-甲基-D-天冬氨酸受体和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体结合，使疼痛传递神经元持续活化，增强中枢敏化，加剧疼痛。青藤碱可降低痛觉环路中兴奋性神经递质—谷氨酸的水平，阻止神经元放电，阻碍伤害性信息的传递，同时可减少N-甲基-D-天冬氨酸受体和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体的表达，共同抑制中枢敏化[10]。还有研究表明，青藤碱可抑制参与痛觉神经元传递信号的电压门控钠通道(voltage-gated sodium channel, VGSCs)，抑制炎性疼痛小鼠脊髓中酸敏感离子通道(acid-sensing ion channels, ASICs)的表达，从而抑制疼痛信号的传递，降低伤害性神经元的细胞兴奋性，产生镇痛作用[39-40]，故VGSCs和ASIC3也可能是青藤碱发挥镇痛作用的靶点。

8 结语

疼痛作为临床最常见的病症之一，对患者的生理及心理均造成严重影响。现有研究发现，青藤碱不仅具有抗炎、镇静、免疫抑制、改善微循环等作用，还具有良好的镇痛作用。作为传统中草药来源的单体，其具有副作用小，无中枢抑制作用，反复给药不会产生耐受性等优点，符合临床需求，具有较强的临床应用价值。在临床应用中，青藤碱对带状疱疹后遗神经痛、椎间盘源性腰痛、急性痛风性关节炎疼痛等均表现出良好的镇痛效果[41-43]。文献研究证实，青藤碱对于多种类型的疼痛均可发挥其镇痛作用，其可能机制：调节疼痛相关信号通路，减少致痛因子的释放，降低神经元的兴奋性，抑制胶质细胞的活化；影响GABAA受体、谷氨酸受体、P2X3受体等痛觉相关受体的表达；调节VGSCs等参与疼痛信号传导的离子通道等，从多层次、多靶点、多角度来缓解疼痛症状。然而，由于临床疼痛类型众多，机制复杂，青藤碱镇痛作用的确切机制仍需进一步探索和证实，临床使用方案更需要进一步的修订与完善，才能使其在疼痛治疗中的应用前景更加广阔。