胶质细胞在糖尿病神经病理性疼痛中作用的研究进展_郑小兰

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( 1) MAPKs 传导通路: Cavaletti 等[12] 报道,在 DNP 中, 不管是临床病例还是由 STZ 诱导的实验模型,MAPKs 的信 号传导可被激活及 MAPK 的活化且在痛觉过敏中起重要的 作用。
目前,在脊椎动物的小胶质细胞中已证实有三条 MAPK 信号 传 导 通 路: 即 细 胞 外 信 号 调 节 激 酶 ( ERK1 /2 ) 、 p38MAPK、JNK。MAPKs 的传导通路: 细胞外信号→受体→ GTP 与 GDP 交换→启动 MAPK 链→MAPK 转入核内→核内 事件,达到生物效应。其传导通路[13]见图 2。
MAPKs 的激活 早期研究表明,MAPK 为高血糖导致 的不同信号通路的交汇点,甚至将 MAPK 视为糖尿病并发症 的信号转导子[7]。MAPKs 是细胞内的一类丝氨酸 / 苏氨酸 蛋白激酶,在真核细胞中,蛋白激酶调节的大多数信号是通 过细胞内底物的磷酸化,各种蛋白激酶的调节都有其生理的 程序,从细胞 循 环 的 控 制 到 细 胞 内 压 力 的 反 应[8]。 激 酶 可 以被多种环境刺激活化,如: 生长因子、细胞因子类、G 蛋白 受体相关的蛋白、细胞因子受体和酪氨酸激酶受体[9. 10],将 细胞外刺激信 号 传 导 至 细 胞 及 其 核 内,参 与 细 胞 的 生 理 过 程。MAPKs 的激活是一系列激酶的瀑布连锁反应,通过保 守的 三 级 酶 促 级 联 反 应,三 种 激 酶 分 别 是: MAPK 激 酶 ( MAPKKK) 、MAPK 激酶( MAPKK) 、MAPK[11]( 图 1) 。
Toth 等[16]在研究中,采用蛋白印迹方法发现给予大麻 素 CB2 激动剂的老鼠中,脊髓中磷酸化 p38 和小胶质细胞的
星形胶质细胞与神经病理性疼痛关系密切。星形胶质 细胞一旦激活可释放多种炎症因子( IL-1、IL-6、TNF、NO) 和 神经活性物质( 神经生长因子) ,这些物质可促进初级传入 神经释放 P 物质和兴奋性氨基酸( 谷氨酸) ,而触发一系列 复杂的疼痛反 应 过 程。赵 伟 成 等[20] 研 究 表 明,在 糖 尿 病 痛 性周围性病变大鼠的模型上,星形胶质细胞胞体增大,数量 增加,GFAP 的染色体明显增强增多; 腹腔内注射丙戊茶碱 可抑制星形胶质细胞的活化而减轻大鼠糖尿病周围神经病 变性疼痛。其机制可能为: 丙戊茶碱可使星形胶质细胞从活 化状态转变为 分 化 状 态,分 化 状 态 下 星 形 胶 质 细 胞 可 维 持 K + 、Cl - 等通道蛋白的正常表达,维持星形胶质细胞膜电位、 胞内外离子水平及其谷氨酸的重吸收功能,防止突触内谷氨 酸过量积聚,从而减轻糖尿病大鼠神经病理性疼痛。
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过敏,而小 胶 质 细 胞 特 异 抑 制 剂 ( 米 诺 环 素) 对 疼 痛 没 有 效应。
( 2) ERK1 /2 通 路: Tsuda 等[14] 报 道,在 注 射 STZ 诱 导
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图 1 MAP 激酶的活化及疼痛的产生
表达降低,证明了 p38 与小胶质细胞在 DNP 疼痛中发挥重 要的作用。Sweitzer 等[17]研究发现,在 STZ 诱导 DNP 的 4 周 后发现 p38MAPK 的活化,并且每天 2 次连续 7d 腹腔注射 p38MAPK 抑制剂 SD-282 后,逆转了糖尿病大鼠的机械性诱 发痛。这一发 现 也 被 Daulhac 等[5] 证 实,在 STZ 诱 导 小 鼠 DNP 中,p38MAPK 的激活在维持疼痛中起重要作用,在腰段 脊髓和背角神经根活化的 p38MAPK 增加。柯昌斌等[18]应 用 p38MAPK 和 PI3K / Akt 特异性抑制药( SB203580 和 Wortmannin) 分别处理大鼠后均可有效缓解糖尿病神经病理性疼 痛,是因为 p38MAPK 可通过激活其下游的 PI3K / Akt 信号通 路参与糖 尿 病 大 鼠 神 经 病 理 痛 的 形 成 和 维 持。 以 上 表 明 p38MAPK 信号传导通路活化在小胶质细胞参与 DNP 中发 挥重要作用。
作者单位: 330006 南昌市,南昌大学第二附属医院麻醉科 通信作者: 罗振中,Email: luozhenzhong@ 163. com
病相关的氧化应激也参与了 B1R 的表达上调。Pabreja 等[4] 研究发现,小胶质细胞抑制剂( 米诺环素) 可减轻糖尿病大 鼠的神经病理 性 疼 痛,其 机 制 一 方 面 是 减 少 了 促 炎 症 因 子 ( IL-1β、TNF-α) 的释放,另一方面是降低了糖尿病大鼠脊髓 的氧化应激。
总之,增加在脊髓小胶质细胞上 MAPKs 家族的激活水 平在 DNP 的维持中具有重要作用; 同时选择 MAPK 抑制剂 的药物跟治疗 DNP 是息息、P38、JNK 三条传导通路的“瀑布反应”
DNP 的 28 d 后,用免疫荧光发现在 L4 脊髓背角磷酸化的 ERK 水平增加,小胶质细胞内 pERK 也显著增加。而在 L4 脊髓背角附近鞘内注射 ERK 的抑制剂 U0126,可以降低糖 尿病大鼠的缩足反射阈值。其研究结果表明: 在糖尿病诱导 的痛觉过敏中,脊髓背角的小胶质细胞一部分是通过 ERK 信号通路起重要作用,阻止 ERK 上游的某一关键点,有可能 抑制小胶质细胞的活化、增殖及细胞因子分泌,而减轻 DNP。
( 4) JNK1 /2 /3 通路: Middlemas 等[19]报道,在 STZ 诱导 的糖尿病神经病变大鼠,磷酸化的 JNK 和 p38MAPK 逆行性 轴突传输增 加,而 顺 行 性 轴 突 传 输 无 明 显 改 变。 激 活 后 的 JNK 活化包括转录因子 c-Jun 在内的多种效应蛋白,产生相 应的生物学效应。
Liao 等[21]报道,在 db / db 的 2 型糖尿病导致的神经病 理性疼痛中,脊髓星形胶质细胞而不是脊髓小胶质细胞被激 活,活化的脊髓星形胶质细胞会增加 IL-1β 的表达而导致在 脊髓背角神经元的 N-甲基-D-天冬氨酸受体( NMDAR) 的磷 酸化,使疼痛传导增强; 即“星形胶质细胞-IL-1β-NMDAR-神 经元”传导通路在 2 型糖尿病的痛觉过敏中起重要作用( 图 3) 。且用星形胶质细胞特异抑制剂( LAA) 可明显缓解痛觉
Daulhac 等[5]表明,在 STZ 诱导大鼠 3 周后的 DNP 模型 中,腰段的脊髓背角和背根神经节中活化的 JNK 水平升高; 给予 JNK 抑制剂 SP600125 会减轻糖尿病大鼠的机械痛觉过 敏。同时也表明活化的 p38MAPK、ERK1 /2、JNK 在神经元 及腰段脊髓背角的小胶质细胞中水平也升高。
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·继续教育·
胶质细胞在糖尿病神经病理性疼痛中作用的 研究进展
郑小兰 徐国海 罗振中
糖尿病神经病理性疼痛( diabetic neuropathic pain,DNP) 是糖尿病患者中最常见的慢性并发症之一,临床上以肢体自 发性疼痛、感觉过敏、异常疼痛、灼热、麻木、冰凉为特征,严重 影响患者的生活质量[1]。国际疼痛研究协会提出糖尿病神经 病理性疼痛的定义: 糖尿病周围感觉运动性神经异常直接引 起的疼痛,其临床症状: 发病部位为远端对称性袜状或手套样 分布,开始多累及下肢: 足趾、足、小腿,如上行至膝时可累及 上肢远端。DNP 是临床上极为棘手的问题,治疗上通过对症 治疗来缓解疼痛,但不能阻止病程的发展,这种典型的病理性 疼痛,其产生的机理尚不清楚。有研究发现,在糖尿病神经病 理性 疼 痛 的 大 鼠 模 型 上,有 p38 丝 裂 原 活 化 蛋 白 激 酶 ( P38MAPK) 、( ERK) 和 C-Jun 氨基末端激酶( JNK) 的磷酸化, 丝裂 原 活 化 蛋 白 激 酶 ( mitogen-activated protein kinases, MAPKs) 家族传导通路的参与[2]。本研究就 DNP 状态下小 胶质细胞的作用及 MAPKs 的激活和信号传导通路的关系,和 星形胶质细胞在 DNP 机制的研究进展作一综述。
小胶质细胞的作用及 MAPKs 家族
Talbot 等[3]报道,高血糖在糖尿病神经病理性疼痛起重 要的始动因素。各种信号分子如: P 物质、CCL-2、MMP9、脑 源性神经营养因子( BDNF) 、内源性炎症介质 ( IL-1β,TNFα,IL-6 和 NO) 、阿片类和热休克蛋白可激活胶质细胞,随着 细胞分裂素 B1 受体 ( B1R) 、p38MAPK、P2X4 受体、CX3CR1、TLR2 和 TLR4 也被活化了,并释放大量的化学、细胞因子 或炎症介质,从而引起慢性疼痛的发生及发展。
( 3) p38MAPK 通 路: p38MAPK 有 四 个 同 分 异 构 体,即 p38MAPKα、 p38MAPKβ、 p38MAPKγ、 p38MAPKδ。 Tsuda 等[15]研究表明,脊 髓 活 化 的 p38MAPK 仅 存 在 于 小 胶 质 细 胞,而非星形胶质细胞和神经元,且鞘内注射 SB203580 小胶 质细胞抑制剂能减轻触诱发痛。在 DNP 中,激活 p38MAPK, 可进 一 步 引 起 磷 脂 酶 A2 ( PLA2 ) 的 激 活 而 启 动 脊 髓 p38MAPK-PLA2 -COX 级联扩大效应,使 PGE2 的合成增加, 而直接敏化神经元。
B1R Talbot 等研究发现,在链脲霉素( STZ) 诱导的糖 尿病大鼠中,脊髓背角的小胶质细胞中存在 B1R,当其受到 高血糖氧化应激( ROS) 及促炎症因子的刺激时,B1R 表达上 调,使糖尿病大鼠早期产生痛觉过敏,给予 B1R 抑制剂( R715,SSR240612) 或小胶质细胞抑制剂可有效缓解糖尿病大 鼠的自发性疼痛,但尚未在人体研究上证实。在活化小胶质 细胞上激活的 B1R 会促进小胶质细胞的运动及趋化,使小 胶质细胞在中枢神经系统病灶部位迁移和积累及大鼠的海 马 LPS 会 增 强 小 胶 质 细 胞 的 活 化,这 涉 及 蛋 白 激 酶 C ( PKC) 、磷酸肌醇 3-激酶、反向模式 Na + / Ca2 + 交换、Ca2 + 依 赖的 K + 电流的参与。而 B1R 在 DNP 中表达上调的机制为 高血糖刺激激活了 NF-κB,诱导了 B1R 产生增多,同时糖尿
小胶质细胞活化后可通过 p38MAPK 信号传导通路与 Ca2 + 蛋白依赖 的 PKC 途 径 活 化,启 动 促 炎 症 因 子 ( IL-1β、 IL-6、TNF-α 等) 的分泌及 COX-2 和 iNOS 表达的增加,而参 与 DNP 的 形 成。Daulhac 等[5] 报 道,在 DNP 的 大 鼠 模 型 上,免疫细胞化学显示磷酸化的 MAPKs 定位在小胶质细胞 ( OX42 特殊标记物表达) ,而不是星形胶质细胞( GFAP 标 记物) ,且证实脊髓小胶质细胞在糖尿病引起的机械性痛 是通过 MAPK 的活化,小胶质细胞内的 MAPK 的磷酸化有 助于 DNP 的维持。Wodarski 等[6]研究证实,在链脲霉素诱 导的糖尿病大鼠模型中,小胶质细胞的表达增多,而星形胶 质细胞的数量却减 少 ,并 且 使 用 加 巴 喷 丁 可 缓 解 疼 痛 的 同 时还能逆 转 小 胶 质 细 胞 的 活 化,但 对 星 形 胶 质 细 胞 则 无 影响。
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