神经病理性疼痛中TNF-α的作用研究新进展

神经病理性疼痛是由神经的损伤或炎症引起的一种临床上常见的症状, 包括自发性疼痛, 痛觉过敏和异常性疼痛。TNF-α是由激活的单核巨噬细胞产生的多肽, 具有广泛的生物活性, 不仅有抗肿瘤及调节机体免疫功能, 还参与机体的炎症、病变等多种生理病理的发生和发展过程。近来大量的研究表明其在神经病理性疼痛的发生和维持中有重要的作用, 本文对其在神经病理性疼痛中的作用进行综述。

1 外源性TNF-α对神经病理性疼痛的作用

大量实验证据表明给与外源性TNF-α可以诱发神经病理性疼痛。TNF-α可以通过调控其他的炎性介质产生长期的作用。近来的研究表明TNF-α可以直接作用于初级传入神经元从而引起痛觉敏化。

Xiaochun Jin等[1]发现外周神经给与TNF-α可以诱发各类小鼠的热痛觉过敏, 然而, 在 (transient receptor potential vanilloid receptor) TRPV1-/-小鼠仅引起机械性痛觉过敏, 说明TRPV1在TNF-α诱发的热痛觉过敏中有一定的作用。损伤坐骨神经旁注射TNF-α可通过逆行突触传递到达背根神经节。在L5背根神经节处注射生物素化的TNF-α后, 发现其从突触内传递到外周正常和损伤的神经, 在疼痛模型大鼠还传递到脊髓背角[2]。在鼠足底注射TNF-α也可以引起热痛觉过敏和机械性痛觉过敏[3]。成年大鼠鞘内注射TNF-α后可以快速的诱发其自发性缩足行为和热痛觉过敏[4], 应用TNF-α后 (0.1-1n M, 8min) 降低由单突触Aδ和C纤维引发的兴奋性突触后电流的峰值。另外, 在脊髓胶状质神经元应用TNF-α后, 自发性小兴奋性突触后电流和自发性抑制性突触后电流的频率明显升高, TNF-α对Aδ/C纤维诱发的单突触和突出后或自发性兴奋性突触后电流的这种影响在给与5u M的抗体后即被阻滞, 这种作用是通过阻止其结合到其受体1上而实现的, 说明突触前TNF-α受体1在外源性TNF-α引起疼痛行为的改变中有重要的作用。

电生理学发现, 皮下注射低剂量TNF-α2min内可以诱发伤害性神经元的异常放电, 高剂量可以诱发达15min的明显的机械和热痛觉过敏[5]。这种异常性放电与钙离子和钠离子内流的增加有关, 可以增加神经元对神经毒素的敏感性[6]。

TNF-α在神经系统中的分布及表达如下。

1.1 TNF-α在外周神经系统中的分布及表达

外周神经系统损伤可以启动细胞外各种介质的调控作用, 从而导致神经病理性疼痛的发生。外周神经结扎后, 华勒氏变性导致TNF-α生成, 并通过MAPKs和NF-κB途径引起感觉神经元的损伤。外周神经损伤后早期就有TNF-α的表达, CCI模型后1h同侧坐骨神经TNF-αm RNA的表达就可以升高15倍。对侧坐骨神经TNF-αm RNA水平在CCI模型后12h和第3天也有明显的升高[7]。术后1d坐骨神经旁TNF-α可以升高到基础值的15倍, 且在术后5d内持续高水平[8]。损伤后第8天[9]以及第14天[10]损伤侧坐骨神经TNF-α的表达有明显的升高。高强度重复性劳损可以引起运动和神经功能的下降, 导致皮肤敏感性增加, 继发机械性痛敏, 引起前臂末梢骨和血清中TNF-α的增高[11]。

1.2 TNF-α在脊髓中的分布及表达

各种疼痛模型大鼠脊髓中的TNF-α表达都有不同程度的升高。

CCI后大鼠同侧DRG中TNF-αm RNA24h后上升1.8倍, 对侧DRG中TNF-αm RNA12h后上升1.9倍[7]。切口痛模型术后大鼠脊髓TNF-αm RNA和蛋白的表达水平均上调, 并且在术后4h即表现出较高水平[12]。

Pinhui Miao等[13]通过免疫组化和RT-PCR观察到PNI模型大鼠术后第8天同侧和对侧DRG中TNF-α在持续高水平。与对照组和假手术组相比, 术后15d PNI模型大鼠DRG中TNF-α表达的大体分布主要源自星形胶质细胞, 只有极少数神经元参与。术后第8天同侧和对侧DRG中TNF-α的表达处于最高状态。

L5腹前根离断损伤后大鼠两侧后爪产生持续的机械痛敏和热痛敏, 同侧L4和L5背根神经节的TNF-α和其受体的免疫反应性升高, 双重免疫荧光显示TNF-α在背根神经节的免疫反应性升高主要存在于星状神经胶质细胞、免疫细胞和神经元细胞, 而其受体则局限于背根神经节的神经元细胞, 且此动物模型引起的神经病理性疼痛中背根神经节和脊髓后角的TNF-α及其受体的上调主要在疼痛的起始中起作用[14]。选择性L5SNL后2周, 大鼠产生机械性和热痛觉过敏, 脊髓背角的全长型膜相关性TNF-α (m TNF-α) 明显升高, 探测到的可溶性TNF-α肽缺失。局部可溶性P55TNF受体的释放由单纯疱疹病毒载体相关基因输送到DRG所优化, 导致m TNF-α的下降[15]。

不仅如此, 一侧的坐骨神经损伤后也可以引起对侧的疼痛反应以及TNF-α表达的升高, 但是损伤后同侧DRG中TNF-α的表达水平升高可持续21d, 而对侧DRG中TNF-α的表达升高则主要在第7天到第21天[16]。有趣的是, 研究发现TNF-α在DRG和脊髓中表达的时间过程是逐渐上升的, 这比损伤诱发的机械和热痛敏的时间短很多[17], 说明TNF-α可能主要在神经性疼痛的发生中起作用[18]。

1.3 TNF-α在脑中的分布表达

在CCI模型神经性疼痛的发生过程中发现, 大鼠术后第8天对热刺激的敏感性最高, 同时TNF-α在损伤同侧海马免疫活性升高也达到峰值[9]。

2 抗TNF-α治疗神经病理性疼痛

因TNF-α在神经病理性疼痛中有重要的作用, 抗TNF-α对于治疗神经病理性疼痛就有了重要的意义。

MAC与TNF-α结合可以降低炎症反应保护轴突、降低巨噬细胞的浸润和TNF-α的表达, 从而降低大鼠CCI模型中局部TNF-α的表达, 但是α2巨噬蛋白的衍生物在调控外周神经损伤方面的机制中需要有低密度脂蛋白受体相关性蛋白-1的参与[18]。s LRP-1是一种含有完整α链的低密度脂蛋白受体相关性蛋白-1 (LRP-1) 的可溶的或脱落的形式, 在活体内外周神经系统损伤后由施万细胞产生。研究发现[20]CCI模型中预先在坐骨神经旁给与s LRP-1可以抑制p38促分裂原活化蛋白激酶活性且降低局部TNF-α的表达, 也可以抑制CCI模型引起的自发性神经病理性疼痛, 并降低脊髓背角产生神经病理性疼痛部位的炎性细胞因子的表达。

给与p38促分裂原蛋白激酶阻滞剂SB202190可以阻滞应用TNF-α所增强的离体DRG神经元的抗TTX钠离子电流, 也可以明显降低外周神经给与TNF-α引起的机械性痛觉过敏[21]。已有研究表明给与抗抑郁药阿米替林可以减轻神经病理性疼痛。新近的研究表明[22], CCI模型大鼠术后即刻给与阿米替林可以降低局部和海马区的TNF-α的免疫活性。

链脲霉素引发的糖尿病小鼠从第4周开始给与姜黄素不仅可以降低小鼠的痛敏, 还可以降低血浆中的TNF-α水平[23]。复合应用胰岛素比单一用药更有效果[24]。外周神经损伤后给与钙蛋白酶抑制剂MDL-28170可以降低CCI模型小鼠1h后的痛敏以及坐骨神经中TNF-αm RNA的表达[7]。

rh Epo可以通过多种机制调控TNF-α[8]。rh Epo可以明显降低CCI模型大鼠神经轴突的变性, 通过抑制施万细胞中的TNF-α降低CCI大鼠的痛敏, 抑制离体施万细胞中脂多糖引起的TNF-α的表达, 不仅如此, rh Epo还可以直接抵抗活体中外源性TNF-α引起的施万细胞的凋亡。

可溶性TNF-α受体依那西普可抑制大鼠切口痛和脊髓TNF-αm RNA和蛋白的表达[12]。术前2h腹腔注射TNF-α的拮抗剂沙利度胺可以降低机械性异常性疼痛和热痛觉过敏[14], SNL术前1周在同侧足趾皮下接种表达HSV载体的可溶性P55TNF受体可以延迟机械性和热痛觉过敏的发展。SNL后1周同侧足趾皮下接种可以明显的降低机械性和热痛敏, 在接种后1周尤其明显。这些结果表明通过神经胶质m TNF-α的反转信号, 可以用于下调脊髓的神经免疫反应从而降低慢性神经性疼痛[15]。

诸多实验证据表明炎性细胞因子TNF-α在神经病理性疼痛过程中有重要的作用, 且可以通过拮抗其活性及免疫性能够达到治疗疼痛的目的, 但是TNF-α在疼痛发生中的具体的作用原理尚未明了, 如何更有效的降低其活性有待研究证明。

摘要：神经病理性疼痛是一种慢性疼痛症状, 与药物, 损伤或疾病诱发的DRG感觉传入纤维的损伤和破坏相关, 临床症状包括异常性疼痛, 痛觉过敏和自发性疼痛。尽管确切的病理性机制尚未知晓, 促炎性细胞因子如TNF-α认为是外周和中枢神经系统炎性反应潜在的调整因子, 他们在慢性疼痛症状如神经性疼痛的病理发生方面有关键的作用。本文对神经病理性疼痛中TNF-α的作用研究新进展进行综述。

关键词：神经病理性疼痛,细胞因子,TNF-α,综述

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