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The Function of Microglia and Purinergic Receptors in Neuropathic Pain

上海市第二军医大学附属东方肝胆外科医院麻醉科

张金?  吴飞翔  俞卫锋

Department of Anesthesiology，Eastern Hepatobilliary Surgery Hospital，Second Military Medical University，shanghai

Jin－min Zhang，Fei－xiang Wu，Wei－feng Yu

ABSTRACT

　　Emerging evidence indicates that microglia play a critical role in the pathogenesis of neuropathic pain，a debilitating chronic pain condition that can occur after peripheral nerve damage caused by disease，infection，or physical injury.Microglia are immunocompetent cells of the central nervous system and express various ionotropic P2X and metabotropic P2Y purinoceptors.After injury to a peripheral nerve， microglia in the spinal cord become activated and upregulate expression of the P2X4 receptor. Recent findings suggest that activation of P2X4 receptors evokes release of brain－derived neurotrophic factor from microglia and that this mediates microglia?neuron signaling leading to pain hypersensitivity.Thus，P2X4 receptors and the intracellular signaling mediators in microglia are promising therapeutic targets for the development of novel pharmacological agents in the management of neuropathic pain.

　　Key words：Microglia；P2X4 purinoceptors；BDNF；Neuropathic pain

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　　神经病理性疼痛是一个难题，正折磨着全球数百万计的人，强效镇痛的阿片类药物对其治疗作用有限。神经病理性疼痛的一个共同的症状是异常性疼痛，其特征是痛觉过敏，弱或无伤害的刺激如轻微的触碰都可以引起剧烈的疼痛感受。传统的观点认为神经病理性疼痛是由外周和中枢神经系统的神经元及其功能变化直接导致的，神经损伤后在分子和细胞水平上的改变与外周和中枢神经系统的神经元重塑及疼痛通路的重构有关^[1]。因此，治疗上是直接针对神经元中的这些分子靶点，然而疗效却不佳。这就提示可能还存在非神经元机制参与。近来，有证据表明周围神经损伤可以导致脊髓胶质细胞的激活^[2，3，4]。本文就小胶质细胞嘌呤受体在神经损伤诱发神经性疼痛发病机理中的作用进行综述。

　　1.嘌呤受体与小胶质细胞简介

　　嘌呤与嘧啶受体（receptors for purines and pyrimidines，P受体）分为P1和P2受体两大类，P1受体又称为腺苷受体，属于G－蛋白偶联型受体，分为A1、A2、A3等亚型；P2受体分为P2X（P2X1－P2X7）和P2Y（P2Y1、P2Y2、P2Y4、P2Y6、P2Y11、P2Y12、P2Y13、P2Y14）受体两大类，其中P2X受体为配体门控性离子通道型受体，P2Y受体为G－蛋白偶联型受体。国际药理联合组织（International Union of Pharmacology，IUPHAR）规定任何被核苷酸激活的离子通道型和G－蛋白偶联型受体的亚型均分别命名为P2Xn和P2Yn受体。三磷酸腺苷（ATP）即通过P2X和P2Y受体产生作用。已报道的小胶质细胞表达的P2Y受体包括P2Y1、P2Y2、P2Y2/4、P2Y6和P2Y12亚型^[2]，在急性疼痛和炎性疼痛过敏的发生中，初级感觉神经表达离子型P2受体的P2X3和P2X2/3亚型以及代谢型P2受体的P2Y1和P2Y2亚型^[5]；而与之相应，小胶质细胞表达P2X4^[6]和P2X7^[7]受体。

　　小胶质细胞作为中枢神经系统中的一种免疫活性细胞，来源于间充质中胚层的巨噬细胞，区别于来源于神经外胚层的胶质细胞。形态学上主要为分枝状和阿米巴状，不同的形态代表其不同的功能状态：前者代表静息的小胶质细胞；后者代表激活的小胶质细胞。创伤、局部缺血炎症和感染等有害刺激可以使其发生应答。在正常情况下，“休眠”的小胶质细胞处于静息状态。近期的研究表明，即使处于所谓的静息状态，小胶质细胞仍然对生理自身调节进行持续监测，并且可以在数秒钟到数分钟内对局部的神经损害做出反应^[8]。一旦出现创伤性损伤，小胶质细胞以一种ATP依赖的机制迅速聚集到受损组织周围，在健康细胞与受损细胞之间形成一个屏障^[8]。除上述快反应外，小胶质细胞还能以慢反应形式对付某些特定的刺激，从而引起形态学、基因表达、功能、移行和增殖等方面的改变^[9]。在啮齿动物模型上，通过对脊髓神经，坐骨神经或其分支的挤压、结扎或其他处理方式的神经损伤，引起小胶质细胞在脊髓水平发生一系列形态学变化^[10]。在神经损伤后一小时内，静息小胶质细胞胞体就开始发生变化，典型的形态学变化发生在小胶质细胞增殖后2－3天，这种变化就是通常所说的小胶质细胞的“活化”。脊髓小胶质细胞活化后还引起一系列促炎因子的产生和分泌，包括IL－1β、IL－6、TNFα和神经营养因子（brain－derived neurotrophic factor，BDNF），此过程与痛觉过敏有关^[2，4]。

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神经损伤后，脊髓背角内的小胶质细胞还使许多活性“标记”蛋白的表达上调，包括补体受体C3、TLR4、CD14、CD4、MHCⅠ和MHCⅡ。虽然，众多报道早已指出活化的小胶质细胞与这些表面标记物上调相关，但直到最近才确定脊髓小胶质细胞与疼痛状态有关^[4]。

　　2.脊髓小胶质细胞中的P2X4受体与神经病理性疼痛

　　证据表明，外周神经损伤所致的神经病理性疼痛可引起小胶质细胞的改变。脊髓小胶质细胞在损伤24小时内发生肥厚，2－3天内大量增殖，小胶质细胞的增殖活化可能是慢性疼痛长期持续的原因之一。

　　2.1神经病理性疼痛模型上小胶质细胞中的P2X4受体高表达

　　神经病理性疼痛时小胶质细胞的增殖活化与细胞内P2X4受体有关。Tsuda^[6]等通过鞘内注射TNP－ATP（一种P2X4受体拮抗剂）可逆转大鼠的机械性超敏反应，而PPADS（一种P2X1、2、3、5、7特异性，P2X4非特异性受体拮抗剂）却对其无影响。而且，周围神经损伤一天之内，损伤同侧的脊髓中P2X4受体的表达已明显增加。随着异常性疼痛时间的延长，小胶质细胞表达P2X4受体的程度明显高于神经元或星形胶质细胞。持续的外周炎症后并不能检测到脊髓背角小胶质细胞的增加，这与临床上镇痛药对炎性疼痛有效而对神经病理性疼痛作用甚微有较好的相关性。鞘内给予靶向P2X4受体的反义寡核苷酸，神经损伤后的异常性疼痛和P2X4受体的增加都受抑制；而TNP－ATP 阻断P2X4受体后，正常小鼠直接注射P2X4受体激动剂却可引起剧烈的异常性疼痛^[6]。综合生化和行为学的发现，说明脊髓背角小胶质细胞中的P2X4受体高表达是周围神经损伤后产生异常性疼痛的充要条件。

　　2.2神经病理性疼痛模型上小胶质细胞中的P2X4受体高表达的可能机制

　　神经病理性疼痛模型上脊髓小胶质细胞中的P2X4受体增加的机制仍不清楚。这种增加可能与小胶质细胞活化后P2X4受体mRNA转录的增加有关，小胶质细胞内同时还存在有其他的蛋白转录[2]。P2X4受体基因调节的转录因子和特异性的启动子还未确定，损伤后细胞内信号分子如MAPK（mitogen－activated protein kinase）、细胞外信号调节激酶（the extracellular signal－regulated kinases，ERKs）和p38 MAPK （p38 mitogen－activated protein kinase）的活化可激活转录调节。通过对MAPK药理学拮抗剂的拮抗和反义寡核苷酸的抑制都可以逆转和预防脊髓神经结扎后的异常性疼痛^{[3，11，12，13]}，可以推测这些信号分子可能激动特异的转录因子来启动P2X4受体mRNA的合成。P2X4受体水平的上升可能通过增强自身翻译和/或增加蛋白质稳定两种方式作用，但还需证实。P2X4受体在一定程度表达的基础上，细胞表面部分的受体还可因ATP激活而调节，同P2X4受体快速调节相似^[14，15]。P2X4受体的这种快速循环机制发生于神经元中，但小胶质细胞中P2X4受体是否参与还不清楚。由此说明，周围神经损伤后脊髓小胶质细胞中的P2X4受体的上调是由多种机制协调产生的。周围神经损伤后P2X4受体表达的上调与短暂“活化”的脊髓小胶质细胞有一定的联系。抑制P2X4受体的表达可以抑制周围神经损伤后的机械性超敏反应但不能抑制补体受体C3（小胶质细胞活化的标志物）的表达^[6]。这说明周围神经损伤后的小胶质细胞的活化不依赖于P2X4受体的上调。

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19．Wieseler－Frank J，Maier SF，Watkins LR.Central proinflammatory cytokines and pain enhancement.Neurosignals，2005，14：166－174.

20．Coull JA，Boudreau D，Bachand K，et al.Trans－synaptic shift in anion gradient in spinal lamina I neurons as a mechanism of neuropathic pain.Nature，2003，424：938－942.

21．Coull JA，Beggs S，Boudreau D，et al.BDNF from microglia causes the shift in neuronal anion gradient underlying neuropathic pain.Nature，2005，438：1017－1021.

22．Rivera C，Voipio J，Kaila K.Two developmental switches in GABAergic signalling：the K+－Cl－cotransporter KCC2 and carbonic anhydrase CAVII.J Physiol，2005，562：27－36.

23．Rose CR，Blum R，Pichler B，et al.Truncated TrkB－T1 mediates neurotrophin－evoked calcium signaling in glia cells.Nature，2003，426：74－7。