針刺鎮(zhèn)痛的神經(jīng)-免疫機制研究進展

針刺鎮(zhèn)痛的神經(jīng)-免疫機制研究進展

疼痛是指與實際或潛在組織損傷有關的不愉快感和情緒體驗。首先,疼痛是一種警戒信號。一方面,人和動物通過神經(jīng)系統(tǒng)對疼痛刺激信號引起各種防御反應,避免遭受傷害。另一方面,如果疼痛長期持續(xù),反而導致一種不能忍受的感覺和情緒折磨,嚴重地影響了生活、工作質(zhì)量,帶來諸多的經(jīng)濟、社會問題。1傷害性感受器的激活疼痛是由傷害性刺激作用于外周傷害性感受器,經(jīng)換能后轉(zhuǎn)變成神經(jīng)沖動(傷害性信息),沿著上行痛覺傳導通路經(jīng)脊髓、腦干、間腦而后到達大腦邊緣系統(tǒng)和大腦皮質(zhì),通過各級中樞整合后產(chǎn)生疼痛感覺以及疼痛反應1]。研究表明,有以下外周機制參與疼痛調(diào)制:炎癥以及創(chuàng)傷導致的傷害性刺激,引起外周組織釋放和生成多種化學物質(zhì)和細胞因子(組織損傷產(chǎn)物、各種神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)肽、免疫細胞因子甚至血管因子),參與對傷害性感受器的激活與調(diào)制2]。這些致痛物質(zhì)通過直接和間接作用激活傷害性感受器的不同受體,使之去極化,產(chǎn)生痛覺傳入沖動。另外,外周敏感化也是重要的疼痛調(diào)制機制之一3,4]。各種傷害性刺激(包括機械刺激、炎癥、化學刺激等),使傳入神經(jīng)纖維末梢上特異的受體數(shù)量增加、或離子通道的感受閾值降低、或神經(jīng)末梢細胞膜的興奮性增強,導致正常時不能引起疼痛的低強度刺激,在特定條件下,也能激活傷害性感受器,導致疼痛的發(fā)生。在疼痛調(diào)制的外周機制中,由于傷害性刺激引起多種化學物質(zhì)和炎性細胞因子的釋放,共同參與激活和調(diào)制傷害性感受器,致使神經(jīng)-免疫微環(huán)路調(diào)節(jié)成為其中的關鍵環(huán)節(jié)。2部分中樞性因素幾十年來,經(jīng)過多學科專家的多層次(從細胞水平進入分子和基因水平)、多角度(神經(jīng)、體液、經(jīng)絡)的探索,已經(jīng)證實針刺鎮(zhèn)痛是一個生理性調(diào)整過程5]。正如張香桐教授早就提出的:“針刺鎮(zhèn)痛是痛覺傳入信號和從穴位傳入的信號在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)相互作用的結(jié)果?！鄙窠?jīng)、體液因素在這個過程中發(fā)揮了重要的作用。針刺鎮(zhèn)痛中樞機制包括“閘門”機制、中樞內(nèi)源性阿片肽系統(tǒng)以及其他中樞性因素對針刺鎮(zhèn)痛的影響。通常認為,脊髓背角的第Ⅱ?qū)由窠?jīng)元被認為是“閘門”所在。機體通過下行抑制或易化系統(tǒng)來關閉或者開放閘門,從而發(fā)揮對疼痛的調(diào)控作用。據(jù)此理論,研究者認為,電針刺激所產(chǎn)生的疼痛沖動使閘門關閉,不再傳遞其他神經(jīng)元傳來的疼痛刺激信號,從而緩解疼痛6]。中樞內(nèi)源性阿片系統(tǒng)也對針刺鎮(zhèn)痛機制起重要作用。研究發(fā)現(xiàn),低頻率脈沖電流刺激,可以激活腦內(nèi)的內(nèi)源性阿片多肽能神經(jīng)元,引起內(nèi)源性阿片樣多肽釋放而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果7,8]。其他神經(jīng)遞質(zhì)例如P物質(zhì)、5-羥色胺(5-HT)、血管緊張素Ⅱ、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子等也參與了電針鎮(zhèn)痛的中樞機制9-11]。3針灸和疼痛的外部機制3.1電針減輕炎性痛局部病理反應的作用近些年來研究者以針灸治療疾病“氣至病所”的觀念為基礎,來探討針刺治療局部疼痛的外周機制。針刺治療炎性痛的臨床和基礎研究證明,針刺可以緩解炎性痛,改善局部的炎性反應。李熳等研究表明,電針大鼠陽陵泉、外丘穴可抑制大鼠足底注射甲醛導致的痛行為反應及痛誘發(fā)放電,并降低病灶相關皮瓣浸泡液內(nèi)5-HT、去甲腎上腺素、腎上腺素含量,都在一定程度上表明電針可有效地調(diào)制炎性痛局部病理過程從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用;電針能顯著減輕甲醛導致的局部炎癥反應并翻轉(zhuǎn)炎性痛病灶局部表皮、真皮及皮下組織P物質(zhì)陽性神經(jīng)纖維和IL-1β陽性細胞免疫反應性增強現(xiàn)象,提示電針可能通過抑制炎性痛病灶局部感覺神經(jīng)末梢合成和釋放P物質(zhì)及減少免疫細胞向病灶局部游走、合成并釋放IL-1β,從而發(fā)揮消炎鎮(zhèn)痛作用;同時電針可減少佐劑性關節(jié)炎大鼠病灶局部炎性細胞浸潤的數(shù)量,并抑制病灶局部皮膚組織IL-1βmRNA表達,促進IL-1ramRNA表達,使IL-1ra/IL-1β比值上升,提示電針可能通過調(diào)節(jié)炎癥灶局部致炎細胞因子及抗炎細胞因子之間的平衡,從根本上解除局部病灶免疫細胞的激活狀態(tài),達到扶正祛邪、平衡陰陽的調(diào)控作用,從外周途徑緩解疼痛。3.2阿片肽基因?qū)︶槾替?zhèn)痛的影響電針調(diào)節(jié)局部炎性痛的外周機制的另一個關注熱點是在其對局部炎癥灶內(nèi)源性阿片肽的調(diào)節(jié)。國內(nèi)已有學者證明EA治療局部炎性痛中EOP參與了其外周鎮(zhèn)痛過程。研究表明電針可以對佐劑性炎癥大鼠鎮(zhèn)痛作用與局部炎癥組織高表達的阿片肽受體有關,在針刺鎮(zhèn)痛研究中,有人發(fā)現(xiàn)炎癥局部EOP物質(zhì)釋放增加。趙倉煥等人研究了電針對佐劑性炎癥大鼠炎癥局部阿片肽基因表達的影響和不同時間基因表達的變化。發(fā)現(xiàn)炎癥局部前阿黑皮素(POMC)和前腦啡肽(PENK)的mRNA的表達增強,并且其效應可以延續(xù)12h以上,其結(jié)果和電針對大鼠痛閾的提高是完全一致的,提示這兩類阿片肽基因在外周參與了電針鎮(zhèn)痛效應的維持。人們也證實和認同了β-內(nèi)啡肽參與了EA外周鎮(zhèn)痛的作用。3.3針灸和疼痛的外源性mat系統(tǒng)3.3.1內(nèi)源性天麻素及其降解大麻是一種古老的栽培植物。幾個世紀以來它一直作為治療多種疾病的草藥使用?，F(xiàn)在,人們已經(jīng)逐漸認識到了它在醫(yī)學應用中的前景和重要性,并開始了對大麻素類物質(zhì)作用機制和藥用價值的初步研究。大麻主要的活性成分是9-四氫大麻酚(9-tetrahydrocannabinol,9-THC)。首先被分離并鑒定的內(nèi)源性大麻素是花生四烯酸乙醇胺(anandamide)和2-花生四烯酸甘油(2-AG)。二者具有與THC極為相似的三維結(jié)構(gòu)。內(nèi)源性大麻素通過結(jié)合并激活特殊細胞表面的大麻素受體發(fā)揮作用。內(nèi)源性大麻素是一種神經(jīng)遞質(zhì)分子,可以與大麻素樣受體特異結(jié)合,進而改變細胞功能。和其他經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)一樣,細胞膜的去極化可引起內(nèi)源性大麻素的釋放。不同的是,內(nèi)源性大麻素并不是合成并貯存于神經(jīng)細胞的小囊泡內(nèi),而是當細胞膜去極化時,由磷脂酶D催化水解磷脂前體生成并釋放至突觸的;釋放的大麻素很快被神經(jīng)元攝取并滅活。內(nèi)源性大麻素是通過不同的通路合成的?；ㄉ南┧嵋掖及肥怯梢环N磷脂前體-NAPE的裂解物構(gòu)成的,由一種特殊的磷脂酶D(PLD)催化。而2-AG屬于甘油一酯,其合成和釋放與花生四烯酸乙醇胺不同。是通過受體依賴的磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C的激活,并與三酰基甘油的代謝密切相關。與PLC和甘油二酯(DG)脂肪酶相偶聯(lián)的促代謝受體的激活能夠增加其合成。內(nèi)源性大麻素的降解是由兩個特殊的酶系統(tǒng)所完成的:脂肪酰胺水解酶(FAAH)和單?；视王ッ?MAGL)。FAAH是一種屬于絲氨酸水解酶家族的膜酶,廣泛分布于機體的各個部位,在大腦和肝臟中的濃度較高。FAAH能夠降解多種脂肪酰胺,如花生四烯酸乙醇胺和睡眠因子油酰胺。盡管FAAH能夠使2-AG失活,但是起主要作用的是MAGL。MAGL也是一種絲氨酸水解酶,它分布于特定腦神經(jīng)元的神經(jīng)末梢中。FAAH在一定條件下能反向地將脂肪酸合成脂肪酰胺。3.3.2cb1、cb2受體因為中樞鎮(zhèn)痛藥物的副作用較多,國內(nèi)外研究者逐漸重視痛覺外周機制的研究。已發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性大麻樣物質(zhì)在急性痛模型大鼠的后爪損傷皮膚組織中急劇升高,濃度高于鼠腦和血漿10倍,足以激活外周內(nèi)源性大麻受體,發(fā)揮有效的鎮(zhèn)痛作用。存在于外周組織的CB2受體的激活對急性痛、炎性痛、神經(jīng)病理痛均有強大的抑制作用,在抗炎與外周止痛方面,它也具有穩(wěn)定免疫細胞,減少炎性因子的釋放的作用而且完全不會導致CB1激活中樞神經(jīng)系統(tǒng)后的體溫過低、運動失調(diào)(僵住癥)、精神障礙等各種副作用,為電針鎮(zhèn)痛外周機制的研究提供了新的切入點。迄今為止,兩種大麻素受體CB1、CB2都已經(jīng)分別于1990年和1993年在哺乳動物組織中被成功克隆。研究發(fā)現(xiàn)這兩種受體有44%的氨基酸序列同源,跨膜區(qū)氨基酸序列有68%的同源性。氨基酸序列分析顯示,它們的結(jié)構(gòu)中都包括7次親酯跨膜α螺旋結(jié)構(gòu)。CB1、CB2受體主要為Gi/o型G蛋白偶聯(lián)受體,它可以激活多重細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導通路,包括通過抑制腺苷酸環(huán)化酶、抑制鈣通道、激活鉀通道、激活MAP激酶通道來抑制cAMP的生成、調(diào)節(jié)磷酯酰肌醇3激酶和神經(jīng)酰胺代謝。CB1受體主要位于腦、脊髓與外周神經(jīng)系統(tǒng)中,又稱中樞型大麻素受體。腦內(nèi)CB1受體主要分布于基底神經(jīng)節(jié)(黑質(zhì)、蒼白球、外側(cè)紋狀體)、海馬CA錐體細胞層、小腦和大腦皮質(zhì)。它的激活可以降低神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,如多巴胺和GABA,來參與記憶、認知、運動控制的調(diào)節(jié)。CB2受體主要分布在外周,如脾臟邊緣區(qū)、免疫細胞、扁桃體、胸腺等,又稱外周型大麻素受體。有研究表明,CB2受體在大鼠的毛表皮和毛囊組織也有分布,可能參與了皮膚的某些生理病理過程。它由360個氨基酸組成,盡管比CB1短得多,但仍然是典型的G蛋白偶聯(lián)受體。它的作用主要包括調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)外的細胞因子釋放和免疫細胞遷移。研究發(fā)現(xiàn),CB2大麻素受體還對熱刺激的傷害感受具有保護作用。大鼠體內(nèi)大麻素受體激動劑主要有4種:典型的例如9-THC;非典型的包括CP55940、Aminoalkylindole、WIN55212、Anandamide;十二烷大麻素以及具有消炎止痛作用的HU210和CB2類選擇性激動劑HU308和Palmitylethanolamine等。主要作用于大麻素受體的配體且對痛覺信號有很強的削弱和抑制作用。在急性疼痛實驗中,無論注射途徑如何(鞘內(nèi)注射、全身注射和局部注射),都能對疼痛信號產(chǎn)生抑制作用。激動劑對于受體還具有選擇性。大麻素受體的拮抗劑主要有SR141716A和SR144528。其對疼痛調(diào)節(jié)作用尚待研究,CB2受體拮抗劑AM630在科研中運用比較廣泛。除了CB1和CB2受體以外,研究者們還觀察到一些其它類型的大麻素受體,但它們至今還沒有被克隆,其活性作用也不是很清楚。3.3.3皮膚組織對痛覺的影響最新研究表明皮膚是一種神經(jīng)免疫內(nèi)分泌器官,其表皮層分布豐富的神經(jīng)纖維末梢,和神經(jīng)內(nèi)分泌軸以及免疫系統(tǒng)建立了一種交互型網(wǎng)絡。已證明表皮神經(jīng)末梢的相互作用對機體的生理和病理生理功能有著各種重要的影響,例如細胞生長、免疫、炎癥、傷口愈合等方面。這些相互作用由自主神經(jīng)的初級傳入所介導,神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)介質(zhì),激活皮膚中靶細胞上的特異性受體。高密度的感覺神經(jīng)末梢網(wǎng)絡釋放神經(jīng)遞質(zhì),從而調(diào)制炎性反應、細胞生長和皮膚的免疫應答。另外,神經(jīng)生長因子也調(diào)節(jié)神經(jīng)纖維的生長,參與各種皮膚生理功能。皮膚還表達各種G蛋白偶聯(lián)受體,從而在保持皮膚組織的穩(wěn)態(tài)和抗炎機制中發(fā)揮作用。這種神經(jīng)內(nèi)分泌-受體的交互型網(wǎng)絡由內(nèi)源性神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)制,這些內(nèi)源性神經(jīng)遞質(zhì)可以終止神經(jīng)肽誘導的炎癥和免疫應答。免疫組織化學方法顯示皮膚組織中表達多樣的神經(jīng)肽、神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)內(nèi)分泌因子;近期的研究還表明,表皮細胞本身,例如角質(zhì)細胞、微血管內(nèi)皮細胞、基底層細胞、成纖維細胞、粒細胞,都被發(fā)現(xiàn)在生理條件下分泌神經(jīng)遞質(zhì)肽類物質(zhì)。這些物質(zhì)中,有相當一部分可以激活外周傷害性感受器從而將傷害性感覺上傳或是使傷害性感覺器敏感化;而β-內(nèi)啡肽、腦啡肽、強啡肽等又有鎮(zhèn)痛作用。真皮層血管不僅受豐富的感覺神經(jīng)末梢和自主神經(jīng)支配,而且在被激活后合成大量的神經(jīng)肽類物質(zhì)并表達其配體。研究證明,皮膚角質(zhì)化細胞也是一種免疫細胞。在炎癥條件下,表皮增生的角質(zhì)化細胞和局部皮膚組織浸潤的單核/巨噬細胞、粒細胞以及T淋巴細胞等各種免疫細胞一起,釋放IL-1β、TNF-α等與炎性痛覺過敏關系密切細胞因子。它們可以直接導致神經(jīng)末梢的敏感化,或者刺激P物質(zhì)從末梢釋放,繼而興奮鄰近的傷害性感受器,從而將沖動傳導至中樞神經(jīng)系統(tǒng),引起痛覺過敏。而正常大鼠皮膚角質(zhì)化細胞中CB2受體分布非常廣泛,CB2受體的激活可誘導正常大鼠皮膚角質(zhì)化細胞釋放-內(nèi)啡肽,作用于感覺神經(jīng)末梢上的μ阿片受體,降低神經(jīng)末梢的敏感性而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。研究認為CB2受體激活還可以抑制組織胺、細胞因子(IL-1β、TNF-α等)、ATP、神經(jīng)生長因子、5-羥色胺、前列腺素等致炎致痛物質(zhì)的釋放,減弱對局部傷害性感受器的敏化作用,在外周水平發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。這些都表明,皮膚組織作為神經(jīng)免疫內(nèi)分泌器官,在痛覺的外周調(diào)制中起著舉足輕重的作用。疼痛調(diào)制的外周機制中神經(jīng)-免疫微環(huán)路調(diào)節(jié)成為其中的關鍵環(huán)節(jié)。皮膚組織作為神經(jīng)免疫內(nèi)分泌器官,在痛覺的外周調(diào)制中起著舉足輕重的作用。