電壓依賴(lài)性鈣通道阻滯劑在神經(jīng)病理性疼痛中的應(yīng)用

溫 爽,孫 濤

1 神經(jīng)病理性疼痛概述

疼痛是人類(lèi)共有而個(gè)體差異很大的一種不愉快的感覺(jué)，嚴(yán)重影響人類(lèi)的身體健康。急性疼痛是一種保護(hù)性反應(yīng)，是生物體所必須的，而以神經(jīng)病理性疼痛為代表的慢性疼痛則是一種病理狀態(tài)[1]。神經(jīng)病理性疼痛常常表現(xiàn)為自發(fā)性的疼痛,對(duì)冷、熱、機(jī)械等傷害性刺激產(chǎn)生痛覺(jué)過(guò)敏，對(duì)非傷害性刺激產(chǎn)生自發(fā)性燒灼痛、觸誘發(fā)痛和痛覺(jué)倒錯(cuò)等,患者往往伴有焦慮、抑郁和睡眠障礙等[2]。然而Meta分析表明,神經(jīng)病理性疼痛在普通人群中的發(fā)病率為7%～10%[3]，并且大多數(shù)患者就目前的治療手段沒(méi)能得到有效的緩解[4]。

神經(jīng)病理性疼痛根據(jù)受累部位的不同可分為中樞性疼痛和周?chē)蕴弁?。中樞性疼痛是由累及脊?丘腦通路或者后索內(nèi)側(cè)丘系的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病所引起，臨床常見(jiàn)的疼痛為腦卒中后疼痛、多發(fā)性硬化相關(guān)性疼痛，脊髓損傷性疼痛等。周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)損害根據(jù)病變部位可分為對(duì)稱(chēng)性和非對(duì)稱(chēng)性損害；對(duì)稱(chēng)性損害常見(jiàn)于糖尿病性遠(yuǎn)端多發(fā)性周?chē)窠?jīng)病、代謝性神經(jīng)病、副腫瘤綜合征、人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)/人類(lèi)免疫缺陷綜合征 (AIDS)相關(guān)性多發(fā)性周?chē)窠?jīng)病等；非對(duì)稱(chēng)性損害見(jiàn)于卡壓性單神經(jīng)病(如腕管綜合征等)、幻肢痛、三叉神經(jīng)痛、糖尿病性單神經(jīng)根病或神經(jīng)病、帶狀皰疹后遺神經(jīng)痛(PHN)等。

神經(jīng)病理性疼痛的治療原則：①早期干預(yù)，積極對(duì)因治療；②有效緩解疼痛及伴隨癥狀，促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)；③酌情配合康復(fù)、心理、藥物等綜合治療；④恢復(fù)機(jī)體功能，降低復(fù)發(fā)率，提高生活質(zhì)量。這對(duì)提高NP的治療效果具有指導(dǎo)意義[5]。疼痛治療的目標(biāo)是緩解疼痛、促進(jìn)功能恢復(fù)，臨床中這些可以通過(guò)多次測(cè)定疼痛強(qiáng)度評(píng)分來(lái)評(píng)估。

神經(jīng)病理性疼痛給患者身心帶來(lái)了巨大的痛苦，治療效果不佳，因此，人們一直在努力尋求更好的治療藥物。近年來(lái)，電壓依賴(lài)性鈣通道(Voltage-gated calcium channels,VGCC)已成為疼痛研究中的一大熱點(diǎn)，第一個(gè)應(yīng)用于臨床治療疼痛的多肽類(lèi)鈣通道阻滯劑ziconotide,已被美國(guó)FDA批準(zhǔn)經(jīng)蛛網(wǎng)膜下腔給藥用于慢性疼痛的治療。

2 VGCC的分類(lèi)及分布

VGCC是電壓門(mén)控離子通道超家族的成員，根據(jù)其電生理特性可分為高電壓激活的鈣通道(包括 L、N、P/Q、R型)和低電壓激活的鈣通道 (T型)。亞型的特異性通道阻滯劑為獨(dú)特的藥理學(xué)功能奠定了基礎(chǔ)。例如，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中，L型鈣通道主要在基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用，大多數(shù)CNS中突觸的傳遞都是通過(guò)N、P/Q、R型鈣通道聯(lián)合發(fā)揮作用的，而T型鈣通道主要調(diào)控神經(jīng)元內(nèi)在的興奮性。

從結(jié)構(gòu)上看，鈣通道由 α1、β、γ、α2δ 4個(gè)亞單位組成，α1亞單位在細(xì)胞膜上分為4條相似的重復(fù)區(qū),每條重復(fù)區(qū)由螺旋式的6次跨膜片段和肽鏈組成,在第5和第6次跨膜片段之間有一親水性孔道區(qū)(pore loop,即P區(qū)),并且是電壓的感受器,決定了鈣通道的電生理特性,從而決定了不同的鈣通道亞型。VGCC α1亞基必須與β、α2δ、γ等輔助性亞基共同表達(dá)才能發(fā)揮完整的功能。β亞基對(duì)于高電壓激活鈣通道蛋白的膜轉(zhuǎn)位、電壓感受和通道開(kāi)關(guān)具有重要調(diào)節(jié)作用。α2δ 亞基和 γ亞基的功能尚不清楚，有待于進(jìn)一步研究。

目前，根據(jù)基因的相似程度，把已鑒定出來(lái)的10種α1亞基人為地分成3大類(lèi)，分別為Cav1、Cav2和Cav3。Cav1 被進(jìn)一步劃分為4種亞型，分別為Cav1.1、Cav1.2、Cav1.3、Cav1.4。Cav1.1特異表達(dá)在骨骼肌中；Cav1.2在心臟、平滑肌、胰腺、腎上腺和大腦中廣泛表達(dá)；Cav1.3主要存在于大腦中，在胰腺、腎臟、卵巢、耳蝸以及心肌組織包括竇房結(jié)中也有分布；Cav1.4僅存在于視網(wǎng)膜。Cav2 被進(jìn)一步劃分為3種亞型，分別為Cav2.1、Cav2.2、Cav2.3，分別形成 P/Q 型、N型和 R型鈣通道。N 型VGCC主要分布于神經(jīng)元，T、P/Q、R型VGCC不僅分布于神經(jīng)元,還分布于心肌、骨骼肌、血管平滑肌細(xì)胞以及胰島B細(xì)胞等內(nèi)分泌細(xì)胞。Cav3 被進(jìn)一步劃分為3種亞型，分別為Cav3.1、Cav3.2、Cav3.3，從而形成了3種不同的T型鈣通道亞型。有些神經(jīng)元如丘腦的接力神經(jīng)核團(tuán)、嗅球、杏仁核、大腦皮質(zhì)、海馬、下丘腦、小腦和腦干等區(qū)域大量表達(dá)Cav3.1 mRNA。在嗅球、紋狀體、大腦皮質(zhì)、海馬、丘腦網(wǎng)狀核上有Cav3.2及Cav3.3表達(dá)。脊髓及背根節(jié)神經(jīng)元(Dorsal root ganglion,DRG)主要表達(dá)Cav3.2和 Cav3.3。但也有研究表明 Cav3.3 在大鼠的背根節(jié)神經(jīng)元中也有少量的表達(dá)[6]。

3 VGCC阻滯劑與神經(jīng)病理性疼痛

3.1 VGCC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與神經(jīng)病理性疼痛

3.1.1 α2δ亞基與神經(jīng)病理性疼痛 目前，鈣通道調(diào)節(jié)劑加巴噴丁和普瑞巴林廣泛用于治療糖尿病神經(jīng)病變、藥物及放射引起的神經(jīng)損傷、帶狀皰疹后遺神經(jīng)痛、三叉神經(jīng)痛等神經(jīng)病理性疼痛。加巴噴丁可模擬神經(jīng)遞質(zhì)γ-GABA的作用，主要與α2δ亞基結(jié)合發(fā)揮作用，減少鈣離子內(nèi)流，進(jìn)而減少谷氨酸鹽、P物質(zhì)等興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放來(lái)控制神經(jīng)病理性疼痛[7]。Claudia等[8]在神經(jīng)病理性疼痛模型的DRG/脊髓背角中，僅觀察到Cavα2δ1的顯著上調(diào)而無(wú)Cavα2δ2的上調(diào)。此外，在神經(jīng)元組織(包括感覺(jué)神經(jīng)元和脊髓神經(jīng)元)中過(guò)表達(dá)Cavα2δ1的轉(zhuǎn)基因小鼠，在沒(méi)有任何可被加巴噴丁阻斷的神經(jīng)損傷的情況下，顯示神經(jīng)病理性疼痛狀態(tài)，例如觸覺(jué)異常性疼痛和熱痛覺(jué)過(guò)敏,表明Cavα2δ1上調(diào)可能在神經(jīng)病理性疼痛發(fā)展中起關(guān)鍵作用[9-10]。Boroujerdi 等[11]研究結(jié)果表明，在髓鞘內(nèi)注射 Cavα2δ1 亞基的抑制劑加巴噴丁可以顯著減輕痛覺(jué)超敏的發(fā)生。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)病理性疼痛中，加巴噴丁與α2δ-1的相互作用發(fā)揮抗傷害性作用[12]。但是，長(zhǎng)期服用加巴噴丁可有嗜睡、眩暈、周?chē)运[、行走不穩(wěn)、疲勞感等不良反應(yīng)[13]。普瑞巴林是一種新型的治療神經(jīng)病理性疼痛的藥物，已于2010年在我國(guó)上市，其與α2δ亞單位結(jié)合，減少興奮性異常的神經(jīng)元突觸前膜鈣內(nèi)流，使興奮性神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少，進(jìn)而控制疼痛[14]。普瑞巴林最常見(jiàn)的不良反應(yīng)為輕到中度的頭暈、嗜睡、共濟(jì)失調(diào)，此外，還有一些發(fā)生率較低的不良反應(yīng)，如外周水腫、體重增加、頭痛和口干。

3.1.2 VGCC相關(guān)肽腦衰反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白2(Collapsin response mediator protein 2，CRMP2)與神經(jīng)病理性疼痛 CRMP2廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)，表達(dá)量隨神經(jīng)元位置不同而存在差異，研究表明，其在小腦、海馬和嗅球等處較為豐富。CRMP2是Cav2.2的一種調(diào)節(jié)因子，與Cav2.2結(jié)合后可增強(qiáng)其功能，引起鈣離子內(nèi)流和多種神經(jīng)遞質(zhì)(如谷氨酸、P物質(zhì)、降鈣素基因相關(guān)肽等)的釋放增加，增強(qiáng)對(duì)傷害感受的傳導(dǎo)作用。CRMP2過(guò)表達(dá)會(huì)增加細(xì)胞膜表面Cav2.2的數(shù)量及神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，進(jìn)而加重慢性疼痛、提高神經(jīng)性傷害刺激的敏感性[15]。來(lái)源于Cav1.2的肽Ct-dis與CRMP2結(jié)合干擾CRMP2與Cav2.2的相互作用，抑制去極化誘導(dǎo)的鈣離子內(nèi)流以及降鈣素基因相關(guān)肽等神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，從而減弱在嚙齒類(lèi)動(dòng)物模型中藥物誘發(fā)的慢性疼痛[16-17]。Myr-tat-CBD3是來(lái)源于CRMP2的一種新型肽，研究表明，其可顯著減輕角叉菜膠誘導(dǎo)的熱超敏反應(yīng)和逆轉(zhuǎn)大鼠后爪足底表面切口引起的術(shù)后痛[18]。相比加巴噴丁，在有效鎮(zhèn)痛劑量下，Myr-tat-CBD3不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)損傷、癱瘓或認(rèn)知缺陷。R9-CBD3-A6肽以濃度依賴(lài)性方式抑制Cav2.2-CRMP2相互作用，并減少Cav2.2的表達(dá)和去極化誘發(fā)的大鼠背根神經(jīng)節(jié)中的Ca2+內(nèi)流,且在24～72 h內(nèi)連續(xù)皮下輸注R9-CBD3-A6K可逆轉(zhuǎn)觸覺(jué)異常性疼痛和持續(xù)疼痛，但不會(huì)造成運(yùn)動(dòng)損傷、焦慮、抑郁等[19]。由此可知，VGCC通道與腦衰反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白2結(jié)合參與神經(jīng)病理性疼痛的調(diào)節(jié)。

3.2 VGCC阻滯劑的應(yīng)用與神經(jīng)病理性疼痛 Cav1(L型)、Cav2.1(P/Q型)、Cav2.2(N型)、Cav2.3(R型)和Cav3(T型)鈣通道廣泛地分布在中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)中。研究表明，Ca2+作為細(xì)胞內(nèi)重要的第二信使，其內(nèi)流可導(dǎo)致細(xì)胞膜的去極化，在疼痛的傳遞與調(diào)控中起著重要作用，并且可通過(guò)VGCC的運(yùn)輸參與慢性疼痛狀態(tài)的維持。在中樞，神經(jīng)遞質(zhì)和內(nèi)源性鎮(zhèn)痛物質(zhì)的釋放都依賴(lài)于細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度；在外周，鈣通道參與傷害性感受器的興奮和神經(jīng)沖動(dòng)沿A類(lèi)和C 類(lèi)纖維傳導(dǎo)，抑制鈣內(nèi)流可提高感受器興奮閾值和降低神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)。近年來(lái)，N型和T型鈣離子通道作為分子靶標(biāo)對(duì)新型鎮(zhèn)痛藥物的研發(fā)具有極高的價(jià)值。

3.2.1 N型VGCC阻滯劑與鎮(zhèn)痛 N型VGCC生理學(xué)特點(diǎn)是高電壓激活,較快速失活,電壓依賴(lài)性介于 L 型和其他高電壓激活的(P/Q、R型) VGCC之間。其在背根神經(jīng)節(jié)及脊髓背角神經(jīng)元的突觸部位大量分布,如密集分布于脊髓背角淺層(Ⅰ、Ⅱ?qū)?的C和 Aδ傳入纖維軸突末梢；DRG神經(jīng)元是感覺(jué)傳入的第一級(jí)神經(jīng)元，脊髓背角是感覺(jué)信息傳入的門(mén)戶(hù)和整合的初級(jí)中樞,N型VGCC的這種分布特點(diǎn)為疼痛的傳導(dǎo)及調(diào)節(jié)提供了解剖學(xué)基礎(chǔ)。

ω-芋螺毒素(ω-conotoxin,ω-Ctx)是一類(lèi)源于芋螺毒液的活性多肽，目前已發(fā)現(xiàn)十幾種ω-Ctx。其能與N 型VGCC α1亞基孔道區(qū)的胞外部分特異性結(jié)合，通過(guò)堵塞通道孔區(qū)來(lái)減少鈣電流發(fā)揮阻斷效應(yīng)[20]。Jayamanne等[21]研究表明，鞘內(nèi)注射Cav2.2阻斷劑ω-conotoxins，可以顯著減輕坐骨神經(jīng)結(jié)扎引起的痛覺(jué)超敏反應(yīng)。在動(dòng)物模型中，芋螺毒素如GVIA、MVIIA和CVID具有對(duì)抗炎癥和神經(jīng)病理性疼痛的鎮(zhèn)痛特性，其對(duì)患者同樣也會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)，如頭暈、惡心、眼球震顫、步態(tài)異常、尿潴留、記憶障礙和幻覺(jué)[22]。從地紋芋螺(Conus geographus)中分離出的27肽ω-Ctx GVIA是N型VGCC的特異性阻斷劑,能不可逆地阻斷N 型VGCC。該肽在體內(nèi)的效力比結(jié)構(gòu)相關(guān)肽MVIIA和CVID更大。當(dāng)鞘內(nèi)注射緩解大鼠神經(jīng)病理性疼痛時(shí)，GVIA比CVID和MVIIA強(qiáng)3～4倍，比嗎啡強(qiáng)約40倍。然而，由于其對(duì)Cav2.2通道的不可逆抑制，預(yù)計(jì)在臨床環(huán)境中難以穩(wěn)定給藥[23]。從致幻芋螺(Conus magus)中分離出的25肽ω-Ctx MVIIA(合成品名為SNX-111,通用名為 Ziconotide,商品名為Prialt。Elan公司),具有強(qiáng)效、有選擇性、可逆，長(zhǎng)時(shí)間使用該藥物不會(huì)產(chǎn)生耐受性和成癮性的特點(diǎn)，是至今研究最多的鞘內(nèi)注射治療疼痛的藥物之一。Ziconotide適用于不能耐受或拒絕其他治療方法(如全身性鎮(zhèn)痛藥、輔助治療、嗎啡鞘內(nèi)注射等)的嚴(yán)重慢性疼痛患者。Jain等[24]報(bào)道了240例阿片類(lèi)藥物耐受的非惡性(主要源自神經(jīng)性)疼痛患者中有162例接受本品治療，78例給予安慰劑。與安慰劑比較，本品產(chǎn)生顯著的鎮(zhèn)痛作用；對(duì)鞘內(nèi)注射嗎啡無(wú)效的頑固性疼痛患者，對(duì)本品也有顯著的鎮(zhèn)痛反應(yīng)。根據(jù)患者主觀評(píng)估，藥物組和安慰劑組分別有43%和18%的患者得到中等至完全的疼痛緩解。但值得注意的是，Ziconotide治療窗窄，不良反應(yīng)較多，包括頭暈、惡心、眼球震顫、步態(tài)異常、尿潴留、記憶障礙、幻覺(jué)等，限制了其在臨床中的應(yīng)用。從貓芋螺(Conus catus)中分離出的ω-Ctx CVID(合成品名為AM336。Amrad 公司),由于其更高的選擇性和較好的安全性，預(yù)計(jì)CVID的不良反應(yīng)較MVIIA減少[25]，可能成為更具有發(fā)展?jié)摿Φ逆?zhèn)痛新藥。

3.2.2 T型VGCC阻滯劑與鎮(zhèn)痛 T型VGCC的閾值電位接近于靜息膜電位(-70 mV)，因而在接近靜息電位(Near-resting)或閾下電位就可以活化，產(chǎn)生鈣內(nèi)流并具有促進(jìn)神經(jīng)元鈣離子依賴(lài)性爆發(fā)性放電(Burst Firing)、神經(jīng)元固有低幅震蕩(Low-amplitude intrinsic neuronal oscillation)和放大突觸信號(hào)的作用[26]。

T型鈣通道依據(jù)其α1亞基結(jié)構(gòu)至少存在3種亞型：α1G(Cav3.1)、α1H(Cav3.2)和α1I(Cav3.3)。在動(dòng)物體內(nèi)注射N(xiāo)型鈣通道的抑制劑時(shí)可以鎮(zhèn)痛，選擇性敲除Cav3.2，可以對(duì)抗神經(jīng)病理性疼痛和炎性疼痛[27]。Duzhyy等[28]發(fā)現(xiàn)，在糖尿病引起的痛覺(jué)超敏大鼠模型上，Cav3.2亞基在背根神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的表達(dá)顯著增加。carrageenan引起的炎性痛覺(jué)超敏小鼠Cav3.2亞基(而不是 Cav3.1 和 Cav3.3 亞基)在背根神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的表達(dá)顯著增加[29]，表明Cav3.2是背根神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中傷害性刺激信號(hào)處理的重要調(diào)節(jié)因素，可作為疼痛治療的特異性分子靶位。

早期應(yīng)用的T型鈣通道阻滯劑如乙琥胺、阿米洛利等對(duì)T型鈣通道親和力較低，同時(shí)阻斷了其他類(lèi)型離子通道，因而所需濃度往往很高，故應(yīng)用范圍較小。在腹腔內(nèi)注射T型鈣通道阻斷劑米貝地爾對(duì)糖尿病神經(jīng)病理性疼痛大鼠的鎮(zhèn)痛作用實(shí)驗(yàn)表明，米貝地爾能夠明顯減輕機(jī)械痛敏和熱痛敏，并且隨著劑量的增加而增強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間也延長(zhǎng)[30]。米貝地爾還具有阻滯電壓門(mén)控的鈉通道的作用,因此在臨床中的應(yīng)用中仍需謹(jǐn)慎。新一代T型鈣通道阻滯劑TTA-P2和TTA-A2(優(yōu)先與T型鈣通道相互作用)都在嚙齒動(dòng)物疼痛模型中介導(dǎo)鎮(zhèn)痛作用[31-32]。Z123212是一種電壓依賴(lài)性鈉通道和T型鈣通道的混合阻斷劑，通過(guò)選擇性靶向這些通道的慢失活狀態(tài)來(lái)介導(dǎo)鎮(zhèn)痛作用[33]。在脊神經(jīng)結(jié)扎(Spinal nerve ligation,SNL)的神經(jīng)病理性疼痛大鼠模型上，ABT-639(一種親和力較低的新型選擇性T型鈣通道阻滯劑)可抑制機(jī)械誘發(fā)脊髓背角廣動(dòng)力范圍神經(jīng)元(既對(duì)傷害性刺激反應(yīng)又對(duì)非傷害性刺激反應(yīng)的非特異傷害性感受神經(jīng)元)放電[34]，但ABT-639未能改善糖尿病性多神經(jīng)病變患者的持續(xù)疼痛[35]。另一種T型鈣通道抑制劑Z944未能在Ⅱ期臨床試驗(yàn)中顯示有效的止痛效果[36]。

4 展望

神經(jīng)病理性疼痛的治療效果不佳，人們一直在努力尋找新的有效的治療靶位。近年來(lái)研究表明,電壓依賴(lài)性鈣通道阻滯劑在治療神經(jīng)病理性疼痛中發(fā)揮重要的作用，然而，尚未發(fā)現(xiàn)選擇性高、不良反應(yīng)小的藥物，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)鈣通道亞型選擇性阻斷劑可能在疼痛治療中有重要意義。