小胶质细胞介导慢性偏头痛的发病机制研究进展

冯思娜，舒星星，李笑雨，张 慧

(1.陕西中医药大学，陕西 咸阳 712046；2.陕西中医药大学附属医院脑病医院一病区，陕西 咸阳 712000)

偏头痛是以反复发作的搏动样剧烈头痛为主要临床表现的神经血管疾病，并伴有恶心、呕吐等自主神经系统功能障碍的症状。随着病情的进展，发作性偏头痛逐渐转归为慢性偏头痛(chronic migraine,CM)[1]。CM的定义为每月头痛发作≥15 d，连续超过3个月以上，且至少有8 d发作特征符合偏头痛诊断标准[2]。目前，由于可选择的治疗方式有限、预防性措施的临床有效性证据不足，CM患者的系统治疗与长期随诊对于神经内科医师来说仍然是一个挑战，且反复的头痛发作严重危害了患者的生命健康[3]。目前，对于偏头痛的发病机制并不十分明确，但普遍认为中枢敏化是导致偏头痛慢性化的重要机制[4]。小胶质细胞活化与中枢敏化的关系十分密切。有研究表明，嘌呤受体参与小胶质细胞的活化过程，血小板二磷酸腺苷受体亚基12(platelet adenosine diphosphate receptor subunit 12，P2Y12)受体作为嘌呤受体重要的一种类型，可以激活Ras同源基因家族成员A(Ras homolog gene familymember A，RhoA)/Rho相关卷曲螺旋蛋白激酶(Rho-associated coiled-coil containing protein kinase，ROCK)通路，参与偏头痛的发生、发展过程[5-6]。但小胶质细胞与神经元间的相互作用机制尚不十分明确，本文就小胶质细胞在CM发生、发展过程中的作用机制进行综述，为CM的临床研究提供参考。

1 小胶质细胞活化后驱动中枢敏化导致CM

小胶质细胞可介导偏头痛由发作性向慢性转归，其机制可能与中枢敏化相关。

1.1 小胶质细胞小胶质细胞被称为中枢神经系统的巨噬细胞，具有免疫监视功能，可以帮助机体清除受损细胞及感染因子[7]。同时，小胶质细胞还具有典型的“胶质样”功能，可维持中枢神经系统的稳态和正常的神经元功能。因此，小胶质细胞在突触可塑性以及正常生理功能下的神经调控等方面发挥着重要的作用[8]。小胶质细胞在机体健康状态下呈分枝状的静息状态。当神经损伤后，小胶质细胞会发生“小胶质细胞增生”，其特征是典型的形态变化、增殖能力和功能变化：分枝状形态立刻变为胞体较圆、体积较大的激活状态，增殖和迁移的能力增强，并发挥吞噬作用[9-10]。

1.2 中枢敏化与CM中枢敏化这一概念最早由WOOLF[11]于1983年提出。中枢敏化是中枢神经系统痛觉信息传导通路中神经元发生可塑性改变，表现为三叉神经脊束核的阈值降低、兴奋性增高等，由神经损伤、炎症或疼痛刺激引起[12-13]。机体初级神经元激活后，神经冲动由初级神经元上传至三叉神经脊束核，三叉神经脊束核神经元敏化后导致皮肤痛阈降低，出现异常性疼痛，神经冲动继续由三叉神经脊束核上传至丘脑伤害感受性神经元，此时三级神经元普遍敏化，出现颅外痛觉超敏(即躯干或四肢的异常疼痛)。三叉神经脊束核尾核(trigeminal nucleus caudalis,TNC)兴奋性增加，在CM的发病机制中至关重要[14]。小胶质细胞活化后的炎症反应可加速中枢致敏，其释放的炎症因子可使兴奋性氨基酸受体激活并介导细胞毒性反应。N-甲基-D-天冬氨酸受体 (N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR) 的激活在启动和维持中枢敏化中起到关键作用[15]。在正常情况下，NMDAR通道被Mg2+阻断，但在周围组织或神经受到损伤时，这种阻断被消除，从而导致NMDAR被激活、Ca2+内流，Ca2+作为第二信使可激活细胞内信号通路，启动并维持中枢敏化。此外，组织和神经损伤会增加NMDAR-NR2b亚基的表达，其与NMDAR-NR1亚基共同调节持续疼痛情况下TNC突触的可塑性，从而加速中枢敏化[15]。

1.3 小胶质细胞驱动中枢敏化机制既往偏头痛的基础研究多以神经元为靶点。有研究显示，速激肽家族的最新成员血细胞激肽-1可能参与炎症状态下小胶质细胞与神经元的相互作用，并介导三叉神经疼痛[16]。越来越多的研究表明，活化的小胶质细胞可能通过趋化作用、释放神经营养因子及促炎细胞因子，与神经元、星形胶质细胞发生相互作用，驱动中枢敏化，进一步诱发偏头痛的慢性化[17-20]。多项研究均证明，CM动物模型中TNC部位小胶质细胞增生，且形态改变，胞体变大变圆、突起缩短，白细胞介素(interleukin，IL)-1β、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)释放增多，小胶质细胞由静息态向M1型(促炎型)活化态转变[21-23]。当神经损伤后，初级传入神经元释放促炎介质，如集落刺激因子-1(colony stimulating factor-1，Csf-1)[24]、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-6(cysteinyl aspartate specific proteinase-6，caspase-6)[25]和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)-9[26]，从而激活小胶质细胞。活化的小胶质细胞产生并释放成熟的IL-1β、IL-18、TNF-α和脑源性神经营养因子等，作用于初级传入神经纤维和二级神经元，从而促进中枢敏化。此外，TNF-α及IL-18还可以作用并激活附近的星形胶质细胞[27]，星形胶质细胞激活后引起三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)、谷氨酸和趋化因子(如CXC趋化因子配体1和CC趋化因子配体2)等释放，进一步促进中枢敏化[27-28]。

小胶质细胞活化后可引起神经元突触前后的分子水平变化。在突触前神经元中，细胞因子受体和趋化因子受体激活可导致细胞外调节蛋白激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)及p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)磷酸化，从而激活瞬时受体电位香草酸亚型1、电压门控型钠离子通道1.7/1.8,使得谷氨酸从突触囊泡中释放[29]。在突触后神经元中，各种细胞因子及趋化因子受体的激活也会导致ERK磷酸化和激活，磷酸化的ERK通过NMDAR的正向调控、钾通道Kv4.2亚单位的负向调控、转录因子环磷腺苷效应元件结合蛋白的磷酸化来驱动中枢敏化[29]。以上是小胶质细胞活化后介导中枢敏化的具体分子机制。小胶质细胞活化后调控神经元的特征是抑制性突触传递减少、兴奋性突触传递增加，疼痛回路的长时程增强，从而驱动中枢敏化，导致疼痛慢性化。有研究显示，胰岛素样生长因子-1可以通过阻断小胶质细胞活化和氧化应激来抑制硝酸甘油诱导的偏头痛发生发展，进一步证实了小胶质细胞活化在CM发生发展中的重要作用[30]。

2 P2Y12受体介导小胶质细胞活化导致CM

2.1 P2Y12受体概述P2Y12受体属于嘌呤受体，是G蛋白偶联受体家族之一，与G蛋白偶联可诱发细胞内多种信号通路。体内存在嘌呤受体这一设想是BURNSTOCK[31]于1972年首次提出。嘌呤受体分为P1受体(腺苷)和P2受体(ATP)2大类，其中P2受体包括P2X和P2Y[32]。P2Y12受体可由二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)激活并介导血小板的聚集，且有2个潜在的N-连接糖基化位点可调节其活性[33]。在小胶质细胞驱动中枢敏化的机制中，ATP是重要的激活因子。近年来，嘌呤受体激活引起小胶质细胞活化成为CM发病机制研究的热点。有研究显示，嘌呤受体活化后可导致机体自噬功能受损，从而介导小胶质细胞活化[34]。许多研究表明，一种仅限于中枢神经系统小胶质细胞的嘌呤受体P2Y12R参与神经病理性、炎症和癌症疼痛，并可能调节小胶质细胞的激活[35-37]。

2.2 P2Y12受体激活介导小胶质细胞活化机制P2Y12受体介导小胶质细胞的多种功能，包括定向运动、小胶质细胞与神经元的相互作用以及突触可塑性等[38]。此外，P2Y12受体还可调控小胶质细胞的增殖与活化。在成年小鼠中，P2Y12受体的缺失导致认知和社会记忆的改变，以及焦虑样行为[39]。有研究证实，P2Y12受体参与神经病理性疼痛等多种疼痛的发病机制[40]。MAEDA等[41]研究显示，在周围神经损伤的大鼠中，小胶质细胞可通过激活P2Y12受体而活化，并吞噬背角中的轴突。KOBAYASHI等[42]发现，神经受损侧脊髓的小胶质细胞中P2Y12受体表达升高，p38MAPK通路被激活，同时产生神经性疼痛。TOZAKI-SAITOH等[43]通过在外周神经损伤大鼠鞘内注射 P2Y12受体选择性拮抗剂(AR-C69931MX)后发现，其可以显著抑制神经病理性疼痛的发展。ZHONG等[44]研究发现，在大鼠鞘内注射P2Y12受体激动剂(2Me-SADP)可引起大鼠疼痛样行为并激活p38MAPK通路。TAMAGAWA等[45]在舌癌疼痛大鼠模型中发现，在TNC中P2Y12受体明显活化，且主要表达于小胶质细胞中。CATTANE等[46]证实了氯吡格雷、坎格雷洛、普拉格雷和替格瑞洛为P2Y12受体的特异性拮抗剂。SOMMER等[47]在一项回顾性研究中证实，氯吡格雷对预防偏头痛的发作有一定作用。REISMAN等[48]研究发现，替格瑞洛同样可以减轻偏头痛症状，但与使用噻吩吡啶类药物相比效果欠佳，不良反应也多。这些临床研究均提示，P2Y12受体可能通过活化小胶质细胞参与偏头痛慢性化的发病机制。JING等[49]通过硝酸甘油(nitroglycerin,NTG)反复刺激建立了小鼠CM模型，CM模型小鼠TNC组织中小胶质细胞的P2Y12受体明显增加，氯吡格雷抑制该受体后疼痛明显缓解，且偏头痛敏化的重要介质降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)、c-Fos蛋白表达受到抑制，并影响了小胶质细胞功能，减少了炎症介质的释放；这些结果证实P2Y12受体参与调控偏头痛的发病，且其作用机制和调节小胶质细胞功能及炎症介质的释放相关。

3 RhoA/ROCK通路激活促使小胶质细胞形态改变导致CM

RhoA/ROCK通路激活后，小胶质细胞立刻变为胞体较圆、体积较大的激活状态，其形态改变可能是细胞骨架重排的结果。

3.1 RhoA/ROCK通路概述RhoA是一种小分子G蛋白，在活性和非活性形式之间转换，从而精确地调控多条信号通路。ROCK是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，包含ROCK1和ROCK2 异构体，ROCK2主要在脑组织中高表达[50]。在神经系统中，RhoA/ROCK信号通路对于突触可塑性的形成起重要作用，参与神经元长时程增强效应、轴突延伸及树突结构重塑等过程[51]。ROCK激活后可以使肌球蛋白轻链磷酸化，从而引起细胞骨架重排等一系列改变[52]。

3.2 RhoA/ROCK通路调控小胶质细胞形态改变ROCK介导的细胞骨架重排可能是小胶质细胞形态对细胞外环境作出反应的合理机制[53]。有研究表明，他汀类药物可以抑制Rho蛋白的异戊二烯化从而抑制小胶质细胞活化，并显著逆转大鼠神经病理性疼痛模型中机械痛敏和热痛敏的发展[54]。TATSUMI等[55]在大鼠鞘内注射P2Y12受体激动剂(2Me-SADP)诱导机械超敏反应，在给予ROCK抑制剂(H1152)后，不仅逆转了机械超敏反应，还可以抑制小胶质细胞向M1型极化。WONG等[56]研究证实，小鼠鞘内注射RhoA抑制剂(C3外酶)或ROCK抑制剂(Y27632)可显著减轻甲醛诱导的肝癌缺失基因2敲除小鼠炎症性痛觉过敏，提示肝癌缺失基因2是抑制RhoA活性的新结构域。近年来，RhoA/ROCK信号通路在偏头痛发病机制中的作用被逐渐研究。SADEGHIAN等[57]研究发现，NTG所致偏头痛大鼠模型中，脑干中的ROCK2蛋白表达水平增加，且ROCK2可能与CM的发病机制有关，提示ROCK可能参与偏头痛的病理生理机制。JING等[49]在小鼠CM模型中发现，GTP-RhoA和ROCK2的蛋白表达较高，RhoA/ROCK通路活性被其拮抗剂法舒地尔抑制后可阻碍TNC部位小胶质细胞突起回缩，并抑制了小胶质细胞M1型标志物iNOS、IL-1β和 TNF-α的释放，降低TNC中CGRP水平，从而参与调控中枢敏化并缓解CM小鼠的痛觉过敏行为。

4 P2Y12 受体与RhoA/ROCK通路共同调控小胶质细胞活化导致CM

P2Y12受体可能通过调节RhoA/ROCK通路的激活参与神经病理性疼痛。TATSUMI等[55]证明P2Y12受体抑制剂和ROCK抑制剂均可通过阻断p38 MAPK活化对小胶质细胞的形态和机体的疼痛敏感性产生影响，但在大鼠鞘内注射p38 MAPK抑制剂(SB 203580)并不影响神经损伤诱导的小胶质细胞的形态变化。P2Y12受体与RhoA/ROCK通路共同调控小胶质细胞活化在偏头痛的发病机制中也得到了证实。JING等[49]研究发现，在小鼠CM模型中，使用P2Y12受体拮抗剂能抑制RhoA和ROCK2的蛋白水平，而法舒地尔抑制ROCK2功能后对P2Y12受体的表达不产生影响，验证了P2Y12受体是RhoA/ROCK信号通路的上游受体。以上研究说明，在小胶质细胞中，P2Y12受体和RhoA/ROCK通路被激活，导致中枢神经元兴奋性增加，并诱导CM的发生、发展。

5 小结与展望

综上所述，在偏头痛慢性化过程中，小胶质细胞的过度活化发挥了关键作用，主要包括以下3个方面：(1)小胶质细胞活化后分泌神经营养因子、促炎细胞因子并通过与神经元之间的相互作用来驱动中枢敏化，从而诱导偏头痛的慢性化；(2)P2Y12受体作为中枢神经系统的小胶质细胞中重要的嘌呤受体，可以通过激活RhoA/ROCK通路，促进p38MAPK的磷酸化造成小胶质细胞形态改变和过度活化，从而介导细胞毒性反应，引起神经元过度敏化，导致CM；(3)干预小胶质细胞-P2Y12R-RhoA/ROCK通路途径，可能成为阻止偏头痛慢性化的机制之一。