脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活及其細(xì)胞因子在帶狀皰疹后神經(jīng)痛形成中的作用.pdf

1、帶狀皰疹后神經(jīng)痛(postherpeticneuralgia;PHN)是帶狀皰疹后期最常見和最嚴(yán)重的并發(fā)癥，這種劇烈的神經(jīng)痛通常在皮疹消退后一個(gè)月產(chǎn)生，并且維持三個(gè)月以上的時(shí)間。PHN是一種慢性神經(jīng)病理性痛，像其他類型神經(jīng)病理性痛（外傷，炎癥，糖尿病等引起）的疼痛癥狀和體征，主要表現(xiàn)為受損皮區(qū)產(chǎn)生自發(fā)痛，異常疼痛和痛覺過敏。PHN通常持續(xù)遷延，其發(fā)病率與老齡化密切相關(guān)，并且臨床上證實(shí)各種鎮(zhèn)痛藥（三環(huán)類抗抑郁藥、抗癲癇藥、阿片類藥、非甾體

2、類抗炎藥等）對(duì)于PHN的鎮(zhèn)痛效果甚微。PHN可導(dǎo)致失眠、焦慮、抑郁，甚至是生活和工作能力的喪失。PHN嚴(yán)重地影響著帶狀皰疹病人的預(yù)后和生活質(zhì)量，然而目前針對(duì)PHN尚無(wú)有效的預(yù)防和治療措施，其主要原因是對(duì)于PHN的發(fā)病機(jī)制未能明確闡述。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，周圍神經(jīng)纖維和末梢的炎癥和變性是PHN發(fā)病的主要原因。然而越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)為，PHN的形成并不只是由周圍神經(jīng)的病變所致，PHN的形成可能與中樞神經(jīng)系統(tǒng)（脊髓和大腦）病變有著密切關(guān)系。
　

3、　傳統(tǒng)觀念認(rèn)為疼痛發(fā)生和疼痛調(diào)控只有神經(jīng)元及其纖維發(fā)揮作用,然而近來(lái)上述觀點(diǎn)已發(fā)生明顯變化，中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)細(xì)胞（星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞）的激活對(duì)于神經(jīng)病理性痛的誘導(dǎo)和維持同樣至關(guān)重要。在外傷或炎癥引起的神經(jīng)病理性痛模型上，脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞或小膠質(zhì)細(xì)胞都有不同程度的激活，激活的膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)釋放大量的各種活性分子（包括神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、促炎性細(xì)胞因子和化學(xué)物質(zhì)等）。這些活性分子可能會(huì)作用于神經(jīng)突觸終末和神經(jīng)元胞體上相應(yīng)的自身受體，從而增強(qiáng)

4、突觸信號(hào)傳遞，最終導(dǎo)致疼痛信號(hào)過度的放大以及痛覺過敏的形成。目前，在帶狀皰疹后神經(jīng)痛(PHN)病理生理機(jī)制方面的研究，并沒有中樞膠質(zhì)細(xì)胞方面的報(bào)道。由于①PHN本身就是一種神經(jīng)病理性痛，②PHN的形成與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的病變有著密切關(guān)系，③中樞膠質(zhì)細(xì)胞激活導(dǎo)致病理性痛是近年研究的熱點(diǎn)；本課題預(yù)測(cè)脊髓中樞膠質(zhì)細(xì)胞的激活和活性分子的過多釋放極有可能參與了帶狀皰疹后神經(jīng)痛的產(chǎn)生和維持?；诖吮菊n題以PHN大鼠模型為工具，綜合運(yùn)用行為學(xué)、形態(tài)學(xué)、分

5、子生物學(xué)和電生理學(xué)等神經(jīng)科學(xué)研究方法，進(jìn)行了開拓性實(shí)驗(yàn)。
　　本課題研究結(jié)果如下：
　?、賹⑺?帶狀皰疹病毒(varicella-zostervirus;VZV)注入SD大鼠的足底，形成了顯著的機(jī)械性痛覺過敏（vonFrey絲檢測(cè)），而假接種組(Mockinfected)和空白對(duì)照組(Naive)沒有出現(xiàn)機(jī)械性痛覺過敏；對(duì)VZV注射組系統(tǒng)給予抗病毒治療，結(jié)果對(duì)機(jī)械性痛覺過敏并沒有任何影響。以上結(jié)果提示VZV感染導(dǎo)致了PHN

6、，并且PHN并非由病毒的急性活躍性復(fù)制引起。
　?、谛切文z質(zhì)細(xì)胞的特異標(biāo)記物為膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(glialfibrillaryacidicprotein;GFAP)，而小膠質(zhì)細(xì)胞的特異標(biāo)記物為白細(xì)胞分化抗原11b(CD11b;OX-42)。免疫熒光組織化學(xué)染色顯示，與對(duì)照組相比，在水痘-帶狀皰疹病毒(VZV)引起的帶狀皰疹后神經(jīng)痛(PHN)大鼠模型，脊髓背角GFAP的染色密度出現(xiàn)了顯著增加，并且增加的染色密度主要集中在脊髓背角淺

7、層。Westernblot檢測(cè)顯示，PHN大鼠模型脊髓背角GFAP的蛋白表達(dá)水平具有顯著提升，并且GFAP的表達(dá)水平與痛覺閾值的降低密切相關(guān)。熒光實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)顯示，PHN大鼠模型脊髓背角GFAP的mRNA核酸表達(dá)水平同樣具有顯著提升。另外，在所有大鼠，脊髓背角OX42的表達(dá)沒有任何變化。以上結(jié)果提示在PHN時(shí)，脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞而不是小膠質(zhì)細(xì)胞處于激活狀態(tài)，并且有可能對(duì)于痛覺信息的調(diào)控至關(guān)重要。
　?、墼赑HN大鼠模型痛覺

8、的形成期和維持期，經(jīng)鞘內(nèi)給予星形膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑LAA(L-α-aminoadipate)能夠劑量依賴地產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用，而小膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑Minocycline對(duì)于痛覺閾值沒有任何影響。將LAA與三環(huán)類抗抑郁藥，抗癲癇藥，嗎啡等傳統(tǒng)鎮(zhèn)痛藥相結(jié)合，結(jié)果對(duì)于PHN產(chǎn)生明顯的協(xié)同鎮(zhèn)痛作用。以上結(jié)果提示脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞而非小膠質(zhì)細(xì)胞的激活誘導(dǎo)和維持了PHN，LAA與傳統(tǒng)鎮(zhèn)痛藥相結(jié)合使用，可以減少用藥量，提高藥效，減低副作用。
　?、芗?xì)胞外單電

9、位電生理檢測(cè)顯示，與對(duì)照組相比，在PHN大鼠模型，脊髓背角廣動(dòng)力閾神經(jīng)元出現(xiàn)了顯著的放電頻率增加，即疼痛的中樞敏化。在PHN大鼠模型，經(jīng)鞘內(nèi)給予星形膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑LAA(L-α-aminoadipate)能夠明顯抑制放電頻率的增加，而小膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑Minocycline對(duì)于放電頻率沒有任何影響。以上結(jié)果提示PHN狀態(tài)下脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活導(dǎo)致了脊髓背角神經(jīng)元的中樞敏化。
　?、菖c對(duì)照組相比，在PHN大鼠模型，背根神經(jīng)節(jié)和脊髓背

10、角誘生型一氧化氮合酶(induciblenitricoxidesynthase;iNOS)的表達(dá)出現(xiàn)了顯著上調(diào)，并且鞘內(nèi)給予L-NIL(iNOS抑制劑)或者PTIO(NO清除劑)均能抑制GFAP的表達(dá)上調(diào)。以上結(jié)果提示PHN狀態(tài)下脊髓背角iNOS的激活以及NO的過多生成導(dǎo)致了星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活。
　?、轜esternblot檢測(cè)顯示，與對(duì)照組相比，PHN大鼠模型脊髓背角一些細(xì)胞因子，如白介素-1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(

11、TNF-α)；磷酸化MAPK類分子，如磷酸化p38(p-p38)和磷酸化Jun氨基末端激酶(p-JNK)都有顯著的表達(dá)上調(diào)。在PHN大鼠模型，經(jīng)鞘內(nèi)給予細(xì)胞因子清除劑pentoxifylline或者白介素-1受體拮抗劑(IL-1ra)均能產(chǎn)生明顯的鎮(zhèn)痛作用。在PHN大鼠模型，脊髓背角IL-1β的蛋白表達(dá)變化與GFAP的蛋白表達(dá)變化過程相一致；免疫熒光雙重標(biāo)記顯示，IL-1β免疫陽(yáng)性產(chǎn)物只是定位于GFAP陽(yáng)性細(xì)胞而非NeuN或OX42陽(yáng)性

12、細(xì)胞。在PHN大鼠模型，經(jīng)鞘內(nèi)給予星形膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑LAA能夠明顯降低IL-1β的過度表達(dá)。以上結(jié)果提示PHN狀態(tài)下脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞過多生成釋放IL-1β，IL-1β導(dǎo)致了痛覺過敏的產(chǎn)生。
　?、遅esternblot檢測(cè)顯示，與對(duì)照組相比，PHN大鼠模型脊髓背角磷酸化的NMDA受體NR1亞單位(P-NR1)的表達(dá)水平具有顯著提升。在PHN大鼠模型，經(jīng)鞘內(nèi)給予NMDA受體拮抗劑AP5或者M(jìn)K-801均能產(chǎn)生明顯的鎮(zhèn)痛作用。在PHN

13、大鼠模型，脊髓背角P-NR1的表達(dá)變化與IL-1β或GFAP的蛋白表達(dá)變化過程相一致；免疫熒光雙重標(biāo)記顯示，P-NR1免疫陽(yáng)性產(chǎn)物和IL-1RI免疫陽(yáng)性產(chǎn)物只是定位于NeuN陽(yáng)性細(xì)胞而非GFAP或OX42陽(yáng)性細(xì)胞，并且P-NR1免疫陽(yáng)性產(chǎn)物和IL-1RI免疫陽(yáng)性產(chǎn)物互相之間完全雙標(biāo)。在PHN大鼠模型，經(jīng)鞘內(nèi)給予星形膠質(zhì)細(xì)胞抑制劑LAA，細(xì)胞因子清除劑pentoxifylline或者IL-1受體拮抗劑IL-1ra均能明顯降低P-NR1的過

14、度表達(dá)。以上結(jié)果提示過多生成的IL-1β作用于神經(jīng)元上自身受體IL-1RI促進(jìn)了NMDA受體NR1亞單位的磷酸化，最終導(dǎo)致了痛覺過敏和中樞敏化。
　?、嗉顾璞辰悄てQ全細(xì)胞記錄顯示，在PHN痛覺過敏狀態(tài)下，星形膠質(zhì)細(xì)胞過多生成的IL-1β作用于突觸前末梢上自身受體，從而促進(jìn)了谷氨酸的釋放。另外，IL-1β作用于突觸后胞體上的自身受體，從而增強(qiáng)了谷氨酸的突觸后興奮性效應(yīng)。以上結(jié)果提示IL-1β作用于神經(jīng)元突觸前或突觸后能夠引起興奮性

15、效應(yīng)。
　　綜合以上所有研究結(jié)果，本人得出的最終結(jié)論是：在PHN時(shí)，脊髓背角激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞過度生成和釋放IL-1β。一方面，IL-1β作用于突觸前末梢上自身受體IL-1RI從而觸發(fā)了致痛物質(zhì)谷氨酸的過多釋放；另一方面，IL-1β作用于突觸后神經(jīng)元上自身受體IL-1RI，從而激發(fā)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和NMDA受體NR1亞單位的磷酸化，NR1亞單位的磷酸化會(huì)致使NMDA受體的分子構(gòu)象發(fā)生變化，使NMDA受體對(duì)于其配體谷氨酸的反應(yīng)性增強(qiáng)，進(jìn)