肉毒毒素鎮(zhèn)痛機(jī)制與偏頭痛發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性

華駕略 綜述 李焰生 審校

(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,上海 200127)

肉毒毒素-A(BTX-A)是一種麻痹性的神經(jīng)毒素。1998年,B inder等[1]發(fā)現(xiàn)在使用 BTX-A除皺美容的同時(shí),患者的偏頭痛得以緩解,而首先報(bào)道了BTX-A臨床治療偏頭痛的可能。最近,美國(guó)食品及藥品管理局(Food and D rug Adm in istration,FDA)批準(zhǔn)其用于慢性偏頭痛的預(yù)防治療。為此,探究和了解 BTX-A的鎮(zhèn)痛機(jī)制及其與偏頭痛病理生理的相關(guān)性就具有重要的意義。

1 BTX-A的鎮(zhèn)痛機(jī)制

1.1 阻斷可溶性N-乙基順丁烯二酰亞胺敏感性因子附著蛋白受體的蛋白水平 顱周肌肉的緊張可導(dǎo)致面部不適和肌痛,誘發(fā)偏頭痛。BTX-A在神經(jīng)肌肉接頭部位誘導(dǎo)可逆的膽堿能阻斷作用(化學(xué)去神經(jīng)),其重鏈負(fù)責(zé)與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合,然后內(nèi)化入胞。在這一過(guò)程中,神經(jīng)細(xì)胞膜在 BTX-A受體復(fù)合物周?chē)凑?在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)含有 BTX-A的囊泡,囊泡釋放的輕鏈(一種鋅依賴(lài)的內(nèi)肽酶)能夠割裂可溶性N-乙基順丁烯二酰亞胺敏感性因子附著蛋白受體(Soluble N-ethylmaleim ide-sensitive factor A ttachm ent Protein Recep tor,SNARE),進(jìn)而干擾囊泡的錨定和胞吐。輕鏈的酶活性依賴(lài)于血清型,BTX-A分解突觸相關(guān)蛋白-25(synaptosom al-associated protein-25,SNAP-25),BTX-B分解囊泡相關(guān)膜蛋白(vesicle-assoc iated m em brane protein,VAM P)。所有的BTX都抑制囊泡胞吐和肌肉收縮,但它們不影響乙酰膽堿的合成和儲(chǔ)存,也不影響神經(jīng)纖維電信號(hào)的傳導(dǎo)。不過(guò) BTX-A抑制肌肉收縮的效果是暫時(shí)的,因?yàn)閭?cè)支產(chǎn)生了軸突新芽,這些新產(chǎn)生的軸突能釋放乙酰膽堿,所以肌肉收縮恢復(fù)了,這個(gè)現(xiàn)象解釋了為什么臨床上需要重復(fù)注射BTX-A才能維持療效。

不過(guò),BTX-A似乎不僅僅是單純通過(guò)松弛肌肉來(lái)預(yù)防偏頭痛。Smu ts等[2]在志愿者皺眉肌上注射BTX-A來(lái)產(chǎn)生去神經(jīng)化,并檢測(cè)復(fù)合肌運(yùn)動(dòng)動(dòng)作電位(CMAP)波幅和偏頭痛頻率的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)偏頭痛的頻率對(duì) BTX-A的反應(yīng)與去神經(jīng)化并不平行,提示BTX-A可能通過(guò)影響偏頭痛病理生理的多個(gè)方面,而不僅僅是通過(guò)松弛肌肉來(lái)緩解偏頭痛。

1.2 肉毒毒素對(duì)肌梭也產(chǎn)生作用 Rosa les等[3]證明在給鼠股二頭肌注射 BTX-A后,梭內(nèi)肌纖維和梭外肌纖維都萎縮了,兩者的動(dòng)作電位也被阻斷了。Filipp i等[4]證明注射 BTX-A后,?運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元末梢被阻斷,同時(shí)也減弱了從肌梭Ⅰa和Ⅱa纖維的傳入信號(hào),從而抑制了反射,但這是在沒(méi)有影響肌力的情況下發(fā)生的。所以 BTX-A降低肌張力的效果不僅導(dǎo)致目標(biāo)肌肉的癱瘓,而且還抑制了脊髓反射,從而抑制了過(guò)度的三叉神經(jīng)血管反射,緩解偏頭痛癥狀。

1.3 抑制神經(jīng)肽的釋放 這是肉毒毒素鎮(zhèn)痛諸機(jī)制中最主要的一項(xiàng)機(jī)制。降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)在神經(jīng)源性炎癥和偏頭痛中扮演重要角色。一個(gè)模型[5]探索了在氯化鉀或辣椒素激活的情況下,培養(yǎng)的三叉神經(jīng)元中 CGRP分泌情況,雖然 BTXA不影響三叉神經(jīng)元的 CGRP基礎(chǔ)分泌,但 BTX-A能抑制因激活而導(dǎo)致的 CGRP分泌增加。不過(guò)M eng等[6]發(fā)現(xiàn) BTX-A雖然能阻止由K+和緩激肽激發(fā)的CGRP釋放,但并不能阻止由辣椒素激發(fā)的三叉神經(jīng)元釋放 CGRP。之后,他們[7]又發(fā)現(xiàn)與 BTX-A及BTX-E相比,一個(gè) BTX-A/E的嵌合體阻止了 CGRP從三叉神經(jīng)節(jié)的釋放,同時(shí)也去除了由辣椒素激活一過(guò)性受體或潛在的香草酸受體-1(transient receptor potential van illoid receptor type-1,TRPV-1)所導(dǎo)致的 CGRP在腦干感覺(jué)神經(jīng)的興奮作用。發(fā)現(xiàn) CGRP被TRPV-1激動(dòng)(模擬三叉神經(jīng)元的激動(dòng))而誘發(fā)的胞吐是需要 SNAP-25 180-197位氨基酸的殘基,而不是由 BTX-A去除的 9個(gè)碳末端的氨基酸。突觸囊泡蛋白(synaptic vesicle protein,SV 2)C同工型與感覺(jué)神經(jīng)元和蛋白酶 E結(jié)合,阻止穩(wěn)定的 SNARE蛋白形成,從而有效抑制了 CGRP的釋放。BTX-A/E嵌合體展示出了抗傷害感受的潛力,也提示了其對(duì)慢性疼痛治療的前景。Gazerani等[8]在雌性小鼠的顳肌注射 BTX-A,證實(shí)它通過(guò)抑制谷氨酸釋放來(lái)降低顳肌痛覺(jué)感受器的敏感性及抑制 CGRP釋放兩種機(jī)制來(lái)減少偏頭痛的發(fā)作。

BTX-A對(duì) P物質(zhì)(一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)致痛物質(zhì))的釋放也有抑制作用。Cu i等[9-11]通過(guò)在一個(gè)甲醛誘導(dǎo)的炎癥性疼痛模型鼠中以劑量依賴(lài)方式注射BTX,發(fā)現(xiàn)谷氨酸鹽和 P物質(zhì)在疼痛感受細(xì)胞中的釋放被抑制了。有證據(jù)[9,10]顯示 SNARE蛋白似乎在抑制肌肉收縮和鎮(zhèn)痛方面都有作用,因?yàn)樵诤阴Ｄ憠A、P物質(zhì)和 CGRP的囊泡上都發(fā)現(xiàn) SNARE蛋白。而 BTX可能通過(guò)分割 SNARE蛋白來(lái)阻止囊泡內(nèi)疼痛介質(zhì)的釋放。在一個(gè)模型中[9],胚胎的背根神經(jīng)節(jié)與 BTX共同孵育,2 h后,觀察到 SNAP-25的分解;4 h后,氯化鉀誘導(dǎo)的化學(xué)激動(dòng)致 P物質(zhì)的分泌過(guò)程也被抑制了。

1.4 肉毒毒素的中樞作用 肉毒毒素還可能通過(guò)降低中樞系統(tǒng)的敏化起作用,雖然這是通過(guò)周?chē)鷻C(jī)制間接產(chǎn)生的。Cui等[10]發(fā)現(xiàn)注射 BTX-A后,后角中早期基因 c-fos(一種原癌基因)的產(chǎn)物 Fos蛋白下降,說(shuō)明中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)疼痛刺激的敏感性也下降。使用核素標(biāo)記的 BTX[12],發(fā)現(xiàn)注射后 48 h內(nèi),BTX出現(xiàn)在背根和脊髓中,另外,其他的研究發(fā)現(xiàn) BTX的小片段出現(xiàn)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中。

鏡像痛 (m irror pain)是由中樞介導(dǎo)的[13,14]。Bach-Rojecky等[15]發(fā)現(xiàn) BTX-A能減輕鏡像痛,之后Antonucc i等[16]首次提供了 BTX-A在遠(yuǎn)離注射部位的位置分解 SNAP-25的生化證據(jù),這些都提示了BTX-A可能通過(guò)逆向軸突運(yùn)輸進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮中樞作用。

在一項(xiàng)人類(lèi)志愿者的模型中[17],發(fā)現(xiàn) BTX-A注射后1個(gè)月和 3個(gè)月,運(yùn)動(dòng)激發(fā)電位的皮質(zhì)內(nèi)抑制顯著增加了,而皮質(zhì)內(nèi)興奮降低了。而 Luvisetto等[18]比較了 BTX-A在鼠模型中外周和中樞給藥的效果,發(fā)現(xiàn)兩種途徑對(duì)鎮(zhèn)痛都有效果。

2 偏頭痛的發(fā)病機(jī)制

2.1 偏頭痛的遺傳機(jī)制 現(xiàn)在學(xué)界越來(lái)越傾向于偏頭痛是一種遺傳性疾病,Stewart等[19]進(jìn)行了一項(xiàng)人群調(diào)查,發(fā)現(xiàn)偏頭痛先證者一級(jí)親屬的偏頭痛相對(duì)危險(xiǎn)度 (RR)是 1.88(95%可信區(qū)間為 1.30～2.72),并發(fā)現(xiàn)先證者發(fā)病年齡越早、頭痛程度越重,其家庭聚集性越高。丹麥的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)同卵雙生子偏頭痛的患病一致率明顯升高[20,21]。而家族型偏癱型偏頭痛(FHM)則為常染色體顯性遺傳。臨床發(fā)現(xiàn)偏頭痛有時(shí)與一些罕見(jiàn)的遺傳性血管性疾病共病,提示偏頭痛與這些疾病可能有共同的遺傳基礎(chǔ)。

2.2 先兆的機(jī)制是皮質(zhì)擴(kuò)布性抑制(CSD) 1944年Leao[22]首先發(fā)現(xiàn) CSD可能是視覺(jué)先兆的原因,CSD是神經(jīng)元和膠質(zhì)短暫去極化的緩慢傳播波。Cao等[23]用血氧水平依賴(lài)性功能磁共振顯像(B lood-Oxygen Level Dependen t Functional MR Imaging,BOLD-Mf R I)技術(shù)確認(rèn)了視覺(jué)先兆和 CSD同時(shí)發(fā)生,但關(guān)于 CSD產(chǎn)生和擴(kuò)散的具體機(jī)制,目前尚不十分明確。而近來(lái)有許多試圖尋找 CSD抑制劑的研究,發(fā)現(xiàn) Na+通道阻滯劑、α-氨基羥甲基噁唑丙酸(α-am ino-3-hydroxy l-5-m ethyl-4-isoxazole-prop ionate,AMPA)或紅藻氨酸(kainate)拮抗劑、?-氨基丁酸(gamm a am inobutyric acid,GABA)激動(dòng)劑、N-甲基-D-天冬氨酸 (N-M ethy l-D-aspartic acid,NMDA)拮抗劑(如氯胺酮)可能對(duì)抑制 CSD有效[24-26],而電壓依賴(lài)性 Ca2+通道和 ATP依賴(lài) K+通道阻滯劑則無(wú)效,這為進(jìn)一步明確 CSD的機(jī)制和預(yù)防偏頭痛先兆提供了可能的方向。

2.3 頭痛的周?chē)詸C(jī)制

2.3.1 敏化與偏頭痛 偏頭痛患者存在中樞性敏化是毋庸置疑的,大多數(shù)患者都有非傷害性刺激引發(fā)疼痛(allodyn ia)的經(jīng)歷。偏頭痛與中樞性及外周性敏化都有關(guān)系。Burstein等[27]在一個(gè)有趣的現(xiàn)象中證實(shí)了中樞性敏化的機(jī)制,一個(gè)先兆偏頭痛患者起病 1 h后,機(jī)械性和冷的痛覺(jué)過(guò)敏發(fā)生于同側(cè)頭部,2 h后痛覺(jué)過(guò)敏擴(kuò)散到對(duì)側(cè)頭部和同側(cè)前臂,作者認(rèn)為同側(cè)頭部的痛覺(jué)過(guò)敏反映了三叉神經(jīng)尾核的二級(jí)神經(jīng)元的敏化,而這一區(qū)域外的痛覺(jué)過(guò)敏則反映了丘腦三級(jí)神經(jīng)元的敏化。另一方面,局部炎癥介質(zhì)的釋放則會(huì)激活三叉神經(jīng)痛覺(jué)感受,導(dǎo)致外周性敏化。

2.3.2 神經(jīng)肽與偏頭痛 Goadsby等[28]發(fā)現(xiàn)在刺激貓的三叉神經(jīng)節(jié)后,顱內(nèi)血管的 CGRP的濃度顯著上升,并能被雙氫麥角胺和舒馬曲坦拮抗。之后[29]發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者中 CGRP也明顯升高。而 Lassen等[30]發(fā)現(xiàn)在偏頭痛患者中靜脈應(yīng)用 CGRP能成功誘發(fā)出偏頭痛,因此提出了 CGRP和偏頭痛的因果關(guān)系。一項(xiàng)Ⅱ期的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)[31]顯示,CGRP抑制劑MK-0974(telcagepan,t一種治療偏頭痛的代表新藥)在治療偏頭痛急性期較安慰劑有明顯優(yōu)越性,與曲坦類(lèi)相當(dāng)。另兩項(xiàng)Ⅲ期研究[32,33]也得出了類(lèi)似的結(jié)論。

2.3.3 血漿蛋白外滲機(jī)制 以往認(rèn)為偏頭痛可由無(wú)菌性神經(jīng)源性硬腦膜炎癥產(chǎn)生的血漿蛋白外滲所引起,但一系列能阻斷血漿蛋白滲出的藥物并未顯示出有治療偏頭痛的作用。如 2006年,發(fā)現(xiàn) GW-274150(一種誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶抑制劑)[34]在鼠模型中顯示出對(duì)炎癥性和神經(jīng)源性疼痛的效果;2009年對(duì) GW-274150進(jìn)行了在偏頭痛急性期治療和偏頭痛預(yù)防的研究[35,36],結(jié)果在預(yù)防效果方面已顯示與安慰劑無(wú)明顯差異[37],而有關(guān)偏頭痛急性期的研究結(jié)果還未公布。Van der Schueren等[38]的研究也不支持偏頭痛患者非頭痛期存在廣泛的一氧化氮合成酶(nitric oxide synthase,NOS)活性升高,相反NOS的活性可能是下降的,這使得大家對(duì)偏頭痛的炎癥性機(jī)制是否存在表示懷疑。

2.4 頭痛的中樞機(jī)制 現(xiàn)已基本明確三叉神經(jīng)頸復(fù)合體是由三叉神經(jīng)尾核的淺層和 C1,2背角神經(jīng)元構(gòu)成。而三叉神經(jīng)血管傷害性刺激信息是從尾核傳入的。

5-羥色胺 1F(5-HT1F)的激動(dòng)能抑制三叉神經(jīng)被刺激后產(chǎn)生的標(biāo)記物,即減少硬腦膜蛋白滲出,下調(diào)三叉神經(jīng)尾核早期基因 c-Fos,且沒(méi)有血管收縮的副作用。一項(xiàng) I期試驗(yàn)[39]已經(jīng)結(jié)束,顯示了Lasm id itan(一種 5-HT1F激動(dòng)劑)有良好的效果。

3 肉毒毒素鎮(zhèn)痛機(jī)制與偏頭痛發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性

肉毒毒素鎮(zhèn)痛機(jī)制與偏頭痛機(jī)制的相關(guān)性可從兩方面來(lái)概括:一方面,眾多實(shí)驗(yàn)提供了 BTX-A鎮(zhèn)痛機(jī)制在偏頭痛治療中的意義:①BTX-A通過(guò)阻斷SNARE蛋白水平來(lái)松弛肌肉及對(duì)肌梭的作用產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛效果雖是肯定的,但并未得到偏頭痛可能的發(fā)病機(jī)制的支持,推測(cè)可能僅對(duì)偏頭痛起到有限的緩解作用,是 BTX-A預(yù)防偏頭痛的次要途徑;②BTX-A通過(guò)抑制神經(jīng)肽(CGRP、P物質(zhì))的釋放,抑制外周性敏化從而間接抑制了中樞性敏化或直接抑制中樞性敏化的鎮(zhèn)痛機(jī)制,則與偏頭痛發(fā)病的周?chē)詸C(jī)制相互印證,可能是緩解偏頭痛的主要途徑。這兩條途徑共同為 BTX-A預(yù)防偏頭痛的臨床實(shí)踐提供了理論依據(jù)。另一方面,偏頭痛發(fā)病機(jī)制中的 CSD)、血漿蛋白外滲、三叉神經(jīng)-頸復(fù)合體等機(jī)制與肉毒毒素鎮(zhèn)痛機(jī)制并無(wú)交集存在,也未有試驗(yàn)提供與此相反的證據(jù)。

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