Pain and NMDA Receptor<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

王景阳　　教授
上海长海医院麻醉科，上海200433
Jingyang Wang,　MD
Department of Anesthesiology，Changhai Hosptial, Shanghai 200433

ABSTRACT

　　Accumulating evidences implicate the importance of N-methyl-D-Aspartate (NMDA) receptors in the induction and maintenance of central sensitization during pain states. NMDA receptors are composed of NR1, NR2(A, B, C and D) subunits, which determine the functional properties of NMDA receptors subunit. The NR2B appears particularly important for nociception. It is possible that NR2B-seletive antagonists may be useful in the treatment of chronic pain.
　　Key word: Pain; Receptor; Antagonist
　　Coresponding author: Professor Jingyang Wang E-mail:Jingyangau@sina.com

　　过去几十年来，在生物医学领域内，NMDA受体拮抗剂可谓是最热门的研究课题之一。1980年后期有研究指出，脊髓释放NMDA受体（N-methyl-D-aspartate receptor, NMDAR）拮抗剂,可抑制刺激C纤维导致脊髓感受伤害神经元的过度兴奋^[1]。嗣后，数以百计的文献强调组织损伤和炎症后NMDAR激活可促进以上导致过度兴奋的过程。
　　最近资料有关疼痛中NMDAR的作用主要明确其亚单位成份在其间的关系，其中NR2B亚单位尤为众所瞩目。

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1. NMDA受体
　　谷氨酸为脑和脊髓内主要的兴奋性神经递质，NMDA受体为兴奋性氨基酸受体的一种。兴奋性神经递质通过各种膜门控离子通道型受体特别是NMDAR产生突触后影响，因NMDAR在CNS内兴奋突触传递、神经可塑性及神经退化等反应过程中有决定性作用而受到特别关注。
　　NMDAR显示有许多与其它配体门控离子通道不同的特性。
1）受体控制有高度渗透性单价离子和钙离子通道；
2）同时结合谷氨酸和甘氨酸激动剂以有效激活NMDAR;
3）在静息膜电位，NMDAR通道被细胞外镁所阻断，而它只有在同时去极化和结合激动剂下才开放。
　　NMDAR由NR1、NR2（A、B、C及D）和NR3（A及B）亚单位所组成。研究表明形成有功能的NMDAR通道，需要组合NR1（形成通道的主要亚单位）及NR2亚单位中的一个^[2]。谷氨酸和甘氨酸结合部位分别在NR2和NR1亚单位的类似区域^[3]。NMDAR　NR1/NR2通道有许多生物物理及药理学特性，例如对镁阻断致敏、脱敏及抵消衰变、甘氨酸调节易感性、减少聚胺和磷酸化、激动剂和拮抗剂的亲和力等决定于NR2亚单位的类型^[4]，如含NR2A或NR2B亚单位的NMDAR引起高传导通道开放，对镁阻断敏感性较高，而含NR2C或NR2D受体则引起低传导通道开放，对镁敏感性较低。许多药物制剂已显示出可区别其间某些NMDAR亚型，这些化合物中最具特性的为ifenprodil，它抑制含NR2B受体所需浓度比抑制含其它NR2受体低400倍，因此，ifenprodil及结构相关的化合物（eliprodil,CP-101及606，RO25－6189及C－1041）对含NR2B亚单位的NMDAR具有高度选择性。
　　对NR3亚单位在疼痛机制里的作用还没有实验性研究，故研究NMDAR在疼痛中的影响，重点还在NR2亚单位，特别是NR2B在感受伤害中所起的作用。
2. NMDA受体激活与持续疼痛
　　末梢组织或神经损伤引起的疼痛，涉及NMDAR激活^[5]，与此一致的是NMDAR拮抗剂可于动物模型消除与疼痛相关的行为，临床亦可见同样的情况。NMDAR对正常中枢神经系统（CNS）功能相当重要。应用NMDAR拮抗剂常因副作用严重而受到限制，例如记忆力减退、拟精神病影响、共济失调等。因此，在动物模型中能降低副作用和提高功效的NR2B选择性拮抗剂将给人类治疗疼痛带来希望。
　　虽然中枢NMDAR，尤其位于脊髓内者受到相当关注，积累的证据提示位于末梢躯体组织及内脏疼痛径路上的NMDAR在感受伤害中也起着重要作用。慢性疼痛中NMDAR激活产生于神经轴索的每个水平，因此都应作为介入治疗的潜在目标。
3. 末梢NMDA受体
　　动物形态学研究已验明末梢躯体组织内于无髓鞘和有髓鞘神经轴索上存在NMDAR^[6]，NMDAR在人类腱组织神经(Tendon)上有所表达^[7]，与此同时谷氨酸浓度增加，暗示与来自腱组织的慢性疼痛发病机制有关。与末梢存在NMDAR相一致，局部注射谷氨酸或NMDA可导致动物感受伤害行为^[8]，而可被末梢给予NMDAR拮抗剂所减弱。末梢给予一种非竞争性NMDAR拮抗剂MK－801，可产生有如局部麻醉剂的效应^[9]。于炎症或福尔马林试验中观察到鼠痛觉过敏和自发疼痛行为，末梢给予NMDAR拮抗剂，包括临床上已有的NR2B选择性化合物，可有效加以抑制。炎症过程中末梢神经纤维上NMDAR数量增加，可能亦有助于末梢致敏^[10]。于鼠爪注入谷氨酸导致感受伤害反应，似不仅牵涉末梢，也累及脊髓和脊髓上(supraspinal)　NMDAR，其中大部分由释放的一氧化碳（NO）所介导^[11]。不象炎症性疼痛，其可被末梢给予NMDAR拮抗剂所减轻，对于代谢/中毒、创伤导致神经病性疼痛模型里建立起来的痛觉过敏^[12]，皮内注射非竞争性NMDAR拮抗剂MK－801也未见有影响，提示NMDAR无助于这类感受伤害的末梢致敏。
　　在人类实验性烧伤后，末梢给予氯胺酮可增强布比卡因浸润麻醉的镇痛作用，并抑制原发和继发痛觉过敏的发展。另有一研究指出，神经病性疼痛静注氯胺酮呈剂量依赖抗痛觉过敏^[13]。因其很少出现CNS副作用，其作用至少部分为末梢神经元所介导。新近还有报告表面应用氯胺酮油膏可降低疼痛强度^[14]。澄清氯胺酮作用机理尚需进一步研究，但局部给予氯胺酮对一些慢性疼痛病人似颇有利。

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4. 中枢NMDAR受体
1）脊髓NMDA受体：创伤后末梢神经的改变导致末梢致敏现象和原发痛觉过敏。然而，末梢的改变只能部分解释所产生的致敏，提示痛觉过敏和损伤后的allodynia现象（一种低强度刺激通过低阈值传入而后产生疼痛的现象，也称超敏）有中枢成分的参与。中枢致敏时，背角兴奋性增强，结果是强化了感觉输入的反应。可信的证据指出，脊髓过度兴奋和持久疼痛的发生，与NMDAR激活、NMDAR功能增强和增加通道开放直接有关。
　　最近资料提出NMDAR亚单位信使核糖核酸(mRNA)表达形式因末梢组织或神经损伤而改变。福尔马林试验不影响NR1或NR2BmRNA表达，但明显增加NR2A和降低NR2C mRNA的表达比率，与对照组相比，于腰1－5脊神经横切损伤1－2周后，鼠背角神经元较少表达NR2A　mRNA。由于NR2B亚单位最常表达于鼠背角，NR2A表达减少，与NR2B亚单位相应较常表达有关。NMDAR电流量反应曲线，也可见其与NR2B表达相对增加相一致。提示神经病性疼痛以NR2B亚单位为重要。
　　蛋白磷酸化为调整NMDAR功能的主要机制，直接磷酸化可能是蛋白激酶C（protein kinase C, PKC）调节NMDAR功能机制之一^[16]。研究发现，鼠背角神经元接受发炎后爪的感觉输入，PKC可导致增强NMDAR介导反应。蛋白磷酸化对上调NMDAR功能是重要的。虽然在试管内NR2A和NR2B亚单位均能使酪氨酸磷酸化，但是只有NR2B酪氨酸磷酸化，有助于脊髓内伤害感受器的激活，故认为其与炎症后发生的持久疼痛有关^[17]。
　　其它似能为NMDAR介导突触后信号的蛋白，有钙－调钙蛋白依赖蛋白激酶Ⅱ（calcium-calmodulin dependent protern kinase Ⅱ, caMK Ⅱ）。激活caMKⅡ可促进其和NMDAR　NR2B亚单位于细胞浆内相结合。有证据指出：NR2B－CAMK Ⅱ相互作用，在发展与维持感受伤害过敏和提供治疗慢性疼痛方面占有特别重要的位置。在脊髓存在的NR2亚单位，其NR2A和NR2B位于不同细胞水平。NR2A亚单位主要在突触处，而NR2B亚单位存在突触外，不参与突触传递。然而在疼痛状态下，细胞外积聚的谷氨酸有可能激活突触外NMDAR。此时，NR2B可能有作用。
　　曾假设脊髓背角中枢致敏是由于突触后NMDAR激活所介导，然而就脊髓来说，NMDAR存在于突触前。事实上，许多传入细小纤维终止于背角，激活突触前NMDAR引起来自初始传入纤维释放P物质^[18]。突触前NMDAR　NR2B通过P物质、降钙素、谷氨酸等神经递质的释放，促进和延长感受伤害的信息传递。
　　报告NR2B亚单位对痛机制的重要性正在增加。NMDAR　NR2B选择性拮抗剂有望作为控制疼痛有效的治疗方法。
2）脊髓上（supraspinal）NMDAR受体：有证据指出：NMDAR同样于脊髓上介导，伤害感受器致敏。在炎症导致脑干区神经元高度兴奋时，可见NMDAR的活性增加^[19]。脑干炎症后NR1、NR2A及NR2BmRNA表达上调^[20]。末梢注射福尔马林显示增强鼠前脑内NR2BmRNA强烈的表达反应。以前扣带回（anterior cingulate）皮质神经元的表达尤为显著。在慢性疼痛状态下，前扣带回被激活，其活性程度与所遭受疼痛的组成成分相关^[21]。
5. NMDA受体与内脏痛
　　有证据指出NMDAR有可能介导来自内脏器官的疼痛作用。鼠输尿管某种程度的扩张所诱发的血压升高^[22]，静注氯胺酮可使减弱。有害的结肠直肠扩张，鞘内输给NMDA可促进背角神经元及行为反应^[23]。支配结肠的传入神经纤维末梢已发现有NMDARS^[24]其可介导某些有害刺激。输给NMDAR拮抗剂也有利于减弱所引起的反射反应。当静注或鞘内给予氯胺酮可观察到尿道膀胱扩张对心血管和内脏运动反应的直接抑制作用。证实氯胺酮的作用部位在脊髓^[25]，临床已有的NMDAR拮抗剂美沙芬（dextromethorphan）和美万丁(memantine)对尿道膀胱扩张引起的疼痛均有效。
　　炎症时也涉及内脏痛径路上的NMDAR。全身给予NMDAR拮抗剂，可减轻因环磷酰胺致鼠膀胱炎的内脏痛，鞘内注射非竞争性NMDAR拮抗剂MK－801可增强抗感受伤害作用，提示位于脊髓的NMDAR也涉及内脏痛。因而NMDAR拮抗剂也可能是治疗内脏疼痛有用的镇痛剂。

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6. 结　论
　　很明显，NMDAR有助于有害刺激诱发和维持神经元的过度兴奋。过去多以中枢NMDAR为研究重点，现也认识到末梢躯体和内脏NMDAR在疼痛中的作用。过去十年来，积累的证据表明NMDAR　NR2B亚单位尤为重要。给予副作用小、效果好的NR2B选择性拮抗剂，很可能成为以药物治疗疼痛的主要策略。

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