降钙素基因相关肽与疼痛相关性的研究进展

降钙素基因相关肽与疼痛研究进展
郑州大学第一附属医院孙振涛李平乐
降钙素基因相关肽(Calcit onin gene related peptide，CGRP)是体内一种重要的生物活性肽，1983年Rosenfold等应用DNA基因重组和分子生物技术研究发现。

CGRP广泛分布于哺乳动物和人的中枢及外周神经系统中，生理作用广泛而多样。

近年研究表明，CGRP在中枢和外周神经系统的伤害性信息传递中起着重要作用。

这一发现不仅使我们能更好地解释神经病理性疼痛产生机制，并为研制治疗神经病理性疼痛的药物提供一些新的思路和方法。

本文就CGRP与疼痛的研究进展作一综述。

1 CGRP的生物活性及合成、释放
CGRP由37个氨基酸组成，分子量3 786 . 91，它与降钙素基因同源，由2800个碱基对组成，其中含有5个内含子和6个外显子。

由降钙素基因转录的RNA，最先在神经组织翻录成128个氨基酸组成的CGRP而发挥其生物效应。

人和鼠的CGRP有α和β两种基因，两者具有类似的生物活性，氨基酸组成仅在第3、22、25位有所不同。

研究发现CGRP广泛分布于中枢及外周神经系统，在脊髓背根神经节( dorsal root ganglion，DRG)、三叉神经节内初级小型感觉神经元、脊髓和脑干的投射纤维中密度较高，其中α- CGRP主要分布于中枢神经系统，而β- CGRP则主要位于周围神经系统。

CGRP释放的机制尚未完全清楚，内毒素、吗啡硫酸盐、睾丸酮和神经生长因子可促进CGRP基因表达，1，25-二羟骨化醇可抑制其
表达。

此外，年龄、细胞分化程度与基因表达调控也密切相关。

辣椒素是常被用来诱导CGRP释放的物质，甲状腺素、多种理化因素及炎症介质等均可诱发神经末梢释放CGRP。

雄激素、ACTH、乙酰胆碱和阿片肽则可抑制此过程。

神经末梢内钙离子的积聚，细胞内cAMP/cGMP第二信使系统，可能也包括PKC系统均部分介导CGRP 释放的调节，有研究发现CGRP从神经末梢释放后还可经神经末梢再吸收。

CGRP 活性的调节主要靠中性内肽酶等神经肽酶的降解。

2 CGRP与疼痛调节
2.1 与脊髓水平疼痛的关系
疼痛的脊髓机制不论在神经形态学、神经生理学和神经化学方面都处于重要的地位，因此，在漫长的疼痛研究过程中始终引人注目。

现已探明，疼痛信号在进人高位神经中枢以前已在脊髓受到调控，即对疼痛信息的量、性质和时速进行调节、转换或控制。

脊髓的这种功能主要集中在脊髓背角，脊髓背角是躯体和内脏传人的第一个释站及传人输出相互作用的重要场所。

组织损伤能导致长时间的脊髓背角神经功能改变，这种变化反过来又影响感觉神经元对疼痛的反应，背角神经元活动的增强来源于外周组织感受器引起的神经反射增强，这些变化是由有活性的神经元的可塑性介导的。

国外研究认为C-纤维神经肤和兴奋性氨基酸递质在这种变化和反应中发挥重要作用。

CGRP与P物质共存于脊髓背根神经节（DRG）的初级传人神经元中，CGRP可以抑制与P物质降解有关的内肤酶，使P物质的作用增加或延长。

CGRP与P物质在痛觉调制中存在协同作用，CGRP等
神经肤类的突触前、后效应可提高脊髓背内兴奋性氨基酸作用，通过受体上的作用引起神经元兴奋性增强，这种兴奋性增加可受CGRP等神经肤的释放而易化，其结果是感受野的扩大，过度兴奋和抑制丧失的联合作用将进一步促进高兴奋性，并导致更强、时间更长的疼痛。

宋雪松等利用背根神经节慢性压迫模型，测定受压背根神经节中不同时间的CGRP含量变化，观察缩爪阈值的改变，发现术后一周痛敏达到高峰，以后逐渐恢复，到术后四周仍未完全达到正常水平，测定到受压侧脊髓背角中CGRP的含量与慢性疼痛行为一致，与同组对侧、假手术组及对照组相比差异有显著性。

镇痛药可使DRG 内CGRP免疫活性物质含量和脊髓内释放CGRP明显减少，并可使痛觉过敏程度减轻。

以上资料提示，疼痛时脊髓DRG神经元内CGRP 合成增加，在脊髓内释放增多，因而推测CGRP可能参与痛觉信息传递及痛觉过敏的形成。

为进一步证明内源性CGRP在痛觉传递及痛觉过敏形成中起作用，研究者应用CGRP竞争性受体阻断剂发现可以部分逆转辣椒素诱导的痛觉过敏和异常性疼痛。

采用基因敲除技术获得的实验结果也进一步支持这一推测:给予CGRP基因缺失大鼠伤害性刺激不表现出痛觉反应。

2.2 在脊髓以上水平与疼痛的关系
在脊髓以上水平，CGRP及其受体出现在多个与痛觉密切相关的脑区，比如中脑导水管周围灰质( PAG)、伏核(NAc)、杏仁核等。

Pecile等最早发现大鼠脑室内注射CGRP有镇痛效应。

此后，在
小鼠福尔马林模型上也取得相似结果。

有研究报道，中脑导水管周围灰质内注射CGRP可剂量依赖地增加大鼠因热及机械刺激引起的缩爪反射的潜伏期，说明CGRP在脑内有镇痛作用。

CGRP在PAG 中的镇痛作用，是通过PAG到脊髓的下行痛觉抑制通路，激活脊髓内的阿片肽系统(尤其是μ型阿片受体)发挥镇痛作用。

2.3 CGRP与神经性、炎症性及肿瘤性疼痛
美国明尼苏达州的Honore等建立炎症性、神经性及肿瘤性疼痛的鼠科动物模型，观察到后肢注射弗氏佐剂的小鼠脊髓P物质、CGRP、蛋白激酶Cγ及P物质受体均明显增加；坐骨神经横断或L5脊髓结扎小鼠脊髓和初级传人神经元的P物质、CGRP显著减少，而神经肽Y则增加；股骨注射溶骨性肉瘤细胞的小鼠在脊髓和初级传入神经元均未测到P物质、CGRP含量的变化，仅观察到星形胶质细胞和强啡肽免疫反应神经元增生。

2.4CGRP与偏头痛及三叉神经痛
近年来研究发现CGRP在偏头痛的发病中亦是一种重要诱因，来源于三叉神经的感觉纤维对脑血管的支配是头痛的结构基础，而CGRP和P物质是这些纤维中主要的两种神经肽。

有学者通过对偏头痛发作前驱期的观察发现，三叉感觉神经的激活引起了脑脊膜血管系统的神经源性炎症，这一过程是由其释放CGRP所介导，伴有血浆外渗、血管扩张和肥大细胞脱颗粒等，进一步研究发现偏头痛发作时伴有颈静脉血浆CGRP水平的升高。

偏头痛不发作时血浆CGRP水平仍升高，提示偏头痛患者存在长期或永久性异常的神经血管调节机
制。

我们可以推测CGRP的释放可能参与机体对外环境有害的物理、化学刺激的防御反应，它可能通过增加粘膜血流量等多种反应对抗组织损伤，从而在机体的正常生理稳态调节和某些疾病时机体的代偿和失代偿反应中起重要作用。

如果CGRP能神经纤维功能丧失，将减弱组织的抗损伤能力，从而成为诱发疾病产生的原因之一。

胡世辉等测定到三叉神经痛患者疼痛发作时患侧颈外静脉血中CGRP含量明显升高，与患者肘静脉血及术后患侧颈外静脉血及健康自愿者颈外静脉血中的CGRP含量相比差异非常显著，而肘静脉血、术后患侧颈外静脉血、健康对照组颈外静脉血中CGRP含量的差异均不显著，表明三叉神经疼痛发作时局部确有CGRP的参与，通过对痛支与非痛支CGRP免疫反应阳性颗粒的数量、面积所测数据的统计分析发现，痛支中CGRP的含量明显高于非痛支，并且差异非常显著，结合血浆CGRP放免检测结果，认为这与痛支神经过度合成、释放CGRP导致神经纤维及局部血浆中CGRP含量增高有关，从而更进一步证实了CGRP 参与三叉神经痛疼痛发作的可能性。

3 CGRP 与神经元保护
许愿忠等通过研究大鼠坐骨神经压榨损伤后早期CGRP的动态变化及与神经再生的关系，对神经损伤后其动态、系统性变化进行观察，发现神经损伤后的CGRP表达高峰呈明显的神经、DRG 、脊髓时空顺序模式:正常神经内未发现CGRP的堆积，压榨损伤后1 天在损伤部位近端CGRP阳性产物大量堆积，21天再生轴突通过压榨部位后CGRP的堆积基本消失，且压榨损伤后两侧表达同时增强，还观察到
脊髓内出现大量从后角向前角方向投射的阳性纤维，损伤信息传递给DRG和脊髓，引起CGRP出现次序高峰表达以激活其信号通路中的下游p-CREB 和c- fos，促进神经元再生存活。

激光照射提高神经元的CGRP含量，可以明显减少轴突切断后的神经元死亡数量。

周围神经损伤后CGRP发生明显的时空模式表达改变，可能参与了早期向中枢传递损伤信号，并激活多种途径诱导神经再生，是神经再生过程中一种非常重要的物质。

但CGRP是否发生了逆行运输并且此种运输方式是否在损伤信号向中枢的传递过程中也发挥了作用，还有待进一步深入研究。

总之：CGRP与脊髓及脊髓以上水平疼痛、三叉神经痛、偏头痛、炎症性疼痛和神经性疼痛均有明显关系，而与肿瘤性疼痛的的关系尚未明确。

通过应用CGRP竞争性受体阻断剂及CGRP基因敲除可以减少疼痛反应，CGRP可能参与神经元保护，促进损伤神经再生，这都为研制治疗疼痛及神经保护药物提供了新的思路。