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The Effect of Microglia and Its Related Molecule on Signal ransduction of Hyperalgesia

^*基金项目：广州中医药大学科研创新基金（2005C050）资助

项红兵^*  肖建斌^*  招伟贤^*  董航^#  安珂^#

^* 广东省中医院麻醉科，广州 510120

^# 华中科技大学同济医学院附属同济医院麻醉科，武汉 430030

^## 中山大学附属第一医院麻醉科，广州 510080

Hong－bing Xiang，jian－bin Xiao，Wei－xian Zhao，Hang Dong，Ke An

Department of Anesthesiology，<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />Guangdong Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine，Guangzhou 510120，China

ABSTRACT

　　Microglia in the spine is activated after peripheral nerve injury，and regulation mechanism of microglia in hyperalgesia is a hot topic in the research field of neuroscience，especially on its molecular mechanism in signal transduction during its activated process. The effect of microglia and its related molecule on signal transduction of hyperalgesia will be reviewed in this article.

　　Key words：Microglia；Neuropathic pain；Signal transduction

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　　当外周神经受到损伤如手术、癌性骨压缩、糖尿病或外伤时，易发生典型的神经病理性疼痛。研究神经病理性疼痛的热点是探索外周、中枢神经系统中神经元及其功能的变化。目前广为人知的是，神经损伤能引起分子和细胞变化，这些变化最终导致外周、中枢神经系统各个层面复杂多样的神经元可塑性与解剖学重塑^[1]。随着研究的深入，近年来越来越多的研究证实脊髓小胶质细胞的激活在神经病理性疼痛的发生发展中起着重要作用^[2，3]，究其原因在于多种特异性痛敏信号分子存在于激活的小胶质细胞中，而这些信号分子是参与痛敏调控过程的必需媒介物。本文就小胶质细胞及其相关分子在痛敏信号转导中的作用研究进展综述如下。

　　1. 小胶质细胞及其信号分子

　　在中枢神经系统中神经胶质细胞的数量是神经元的5～10倍，神经胶质细胞包括星形胶质细胞（数量最多）、小胶质细胞和施旺细胞，小胶质细胞只占胶质细胞总数的5～10％，被认为是中枢神经系统中常驻的免疫细胞，而免疫细胞的特性是能与抗原发生反应，因此小胶质细胞可以被免疫源性抗原所激活。

　　在成人，小胶质细胞广泛分布于中枢神经系统中，正常情况下细胞较小、壁薄、有多个分枝突起，如此小胶质细胞被认为是“休眠”细胞，但休眠的小胶质细胞不是静止的，它们在中枢神经系统外伤、缺血和感染等情况下能充当多种有害刺激的传感器，一旦被一个或多个刺激所激活，小胶质细胞在形态、基因表达、功能和数量上发生一系列变化（见图1）。激活的小胶质细胞改变其休眠期有分枝的形态而成为有活性、易变形的状态，它们能下调多种细胞表面分子的表达，包括补体受体3（CR3）/CD18，其能被抗体OX－42所识别。激活的小胶质细胞也表达免疫蛋白分子如主要组织相容性复合体（MHC）Ⅰ和Ⅱ，其在抗原提呈至T淋巴细胞过程中有重要作用。激活的小胶质细胞能产生和释放多种化学介质，包括前炎因子，能产生级联扩大的免疫效应，也作用于神经元改变其功能^[4]。

　　图1 外周神经损伤后激活脊髓小胶质细胞示意图

　　在脊神经、坐骨神经或其外周分支压迫、结扎或横断等多种神经损伤模型中，均能运用免疫组化技术在脊髓组织中检测到激活状态下的小胶质细胞存在^[5]。这些模型的主要特征是PNI后伤害感受到缩爪行为－－一种由刺激所引起疼痛的标志性行为，而皮肤上轻微的机械刺激在正常情况下是无害的。这些模型因此反映了人类神经病理性疼痛所遭受的触痛异常。PNI导致脊髓背角小胶质细胞一系列变化（虽然在不同模型中变化的强度、时程有异）。PNI后第一个24h内，能观察到小胶质细胞激活的反应标记物，其形态变肥、突起变长且皱缩，

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　　这是由于小胶质细胞增殖所致，神经损伤后3d左右上述变化达峰值^[6]。另外，小胶质细胞激活后一些特征性蛋白水平升高，这些包括CR3、Toll样受体4（TLR4）、CD14、CD4和MHCⅡ类蛋白。可见，从脊髓小胶质细胞的形态学和细胞表面蛋白分子的变化表明：PNI后存在于脊髓背角中的小胶质细胞可从休眠期转变为激活状态^[7]。

　　2. 脊髓水平小胶质细胞与痛敏信号转导

　　越来越多的证据表明，在多种神经损伤模型中脊髓背角小胶质细胞被激活，但是直到最近才认识到：在神经损伤引起的疼痛行为中脊髓水平小胶质细胞发挥关键作用^[3]。研究发现：神经损伤后发生疼痛行为的异常增高，在这种疼痛超敏感化的发病机制中小胶质细胞的激活需要P2X4受体和p38丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，p38 MAPK，后两者在脊髓背角中均选择地表达于激活的小胶质细胞当中^[2，8]。

　　2.1 小胶质细胞P2X4受体参与痛敏信号转导

　　小胶质细胞能表达许多神经递质和神经调质的受体，在激活状态下能合成和释放神经活性因子，包括前列腺素类（prostanoids）和细胞因子。P物质（SP）是将初级传入神经的起始信号传给小胶质细胞过程中众多介质中的一个，鞘内注射（IT）SP后10min观察到的p38磷酸化，唯一位于小胶质细胞中，这个效应是通过激活NK－1受体来介导的^[9]。由传入纤维、中间神经元和星形胶质细胞释放的ATP，通过激活ATP受体P2X4，来触发小胶质细胞反应（见图2）。P2X4受体是ATP激活的配体门控阳离子通道，该通道对于神经病理性疼痛是必需的。能表达P2X4受体的细胞是小胶质细胞，而不是神经元和星形胶质细胞。

　　图2 小胶质细胞P2X4受体参与痛敏信号转导示意图

　　有研究表明，在小胶质细胞调控神经病理性痛过程中，ATP可能扮演重要角色^[10]。Tsuda等^[11]首次发现小胶质细胞P2X4受体与神经损伤后触诱发痛有关，神经损伤后神经末梢和受损的细胞释放大量的ATP，持续刺激并激活小胶质细胞，活化的小胶质细胞膜上P2X4受体的表达明显增加，阻断P2X4受体的表达能明显改善触诱发痛，同时有研究表明由大量ATP激活的小胶质细胞可释放TNF－α和IL－6。P2X4受体是配体门控阳离子通道ATP受体的一个亚型，ATP与P2X4受体结合后可激活L、N、P型电压依赖性钙通道，引起大量的钙内流。在各种刺激下引起的钙内流可介导PKC（Ca2+/CaM依赖性的蛋白激酶）从胞浆转位到细胞膜，细胞膜水解释放的甘油二酯（DG）与Ca2+共同激活PKC，因此钙内流是PKC转位和活化的必要条件^[12]。也有研究证实P2X1－7受体的N末端存在高度保守的PKC激活位点，PKC使这些位点磷酸化后可调控ATP门控的钙通道^[13]。

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