姜保春 高永靜

（南通大學(xué)疼痛醫(yī)學(xué)研究院 特種醫(yī)學(xué)研究院，南通 226019）

慢性疼痛是由神經(jīng)損傷、組織損傷、腫瘤侵襲或治療等引起的持續(xù)性或反復(fù)發(fā)作超過3 個(gè)月的疼痛。流行病學(xué)研究顯示11%～19%的成年人患有慢性疼痛。神經(jīng)病理性疼痛是慢性疼痛的一種，由軀體感覺系統(tǒng)直接損傷引起，如外傷、手術(shù)、代謝性疾?。ㄈ缣悄虿。?、病毒感染（如帶狀皰疹病毒、艾滋病病毒）、藥物（如化療藥物）毒性作用等。慢性疼痛病人不但遭受疼痛的折磨，還往往伴隨抑郁、焦慮、恐懼等負(fù)性情緒。然而目前常用的鎮(zhèn)痛藥物如非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥、阿片類藥物對(duì)神經(jīng)病理性疼痛的療效有限。而且，阿片類藥物還可能加劇痛覺過敏和痛覺超敏，或?qū)е鲁砂a和呼吸抑制等不良反應(yīng)。因此，深入研究慢性疼痛的機(jī)制對(duì)于開發(fā)新型的鎮(zhèn)痛藥至關(guān)重要。

以往研究證明，慢性疼痛與外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元的敏化密切相關(guān)，分別稱為外周敏化（外周傷害性神經(jīng)元對(duì)其支配區(qū)域的刺激反應(yīng)性增加和閾值降低）和中樞敏化（脊髓和脊髓上區(qū)域的神經(jīng)元對(duì)正常或閾下傳入的反應(yīng)性增加）[1]。越來越多的證據(jù)表明，包括促炎細(xì)胞因子、趨化因子和生長因子在內(nèi)的炎癥介質(zhì)對(duì)外周和中樞神經(jīng)元的敏化起重要作用[1,2]。在神經(jīng)損傷或組織損傷后，浸潤的免疫細(xì)胞（如T 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和肥大細(xì)胞）和激活的膠質(zhì)細(xì)胞（如外周神經(jīng)系統(tǒng)的衛(wèi)星細(xì)胞和施萬細(xì)胞；中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞）中的炎癥介質(zhì)上調(diào)并釋放，從而使感覺神經(jīng)元敏化；感覺神經(jīng)元也能夠釋放炎性介質(zhì)促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的激活和神經(jīng)炎癥，加劇慢性疼痛的產(chǎn)生和維持[3～5]。

趨化因子是一類特殊的細(xì)胞因子，由50 多個(gè)成員組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)分為CC、CXC、CX3C 和XC 四類；趨化因子受體相應(yīng)分為CCR、CXCR、CX3CR 和XCR 4 種，大約有20 個(gè)成員。趨化因子的經(jīng)典功能是通過形成可溶性或固定于基質(zhì)中的濃度梯度來調(diào)節(jié)炎癥和免疫性疾病中的白細(xì)胞浸潤[6]。證據(jù)表明，趨化因子參與多種生理（如血管生成、神經(jīng)元發(fā)育）和病理（如神經(jīng)退行性疾病、神經(jīng)精神類疾?。┻^程。近十多年的研究證明了趨化因子及其受體參與多種類型的慢性疼痛，如神經(jīng)病理性疼痛、炎性疼痛、癌性疼痛等。由于此前已經(jīng)有這方面的綜述文章[7,8]，本文主要介紹近年發(fā)現(xiàn)的、在神經(jīng)病理性疼痛中起重要作用的趨化因子，重點(diǎn)介紹趨化因子及其受體的表達(dá)調(diào)控機(jī)制、參與疼痛調(diào)節(jié)的下游機(jī)制，以及基于其在慢性疼痛中的重要作用開發(fā)鎮(zhèn)痛藥物的可能性和思路。

一、參與神經(jīng)病理性疼痛調(diào)控的趨化因子及其受體

脊髓是調(diào)節(jié)慢性疼痛的重要部位，以往基因芯片的結(jié)果顯示，在脊髓中有37 種趨化因子表達(dá)，在脊神經(jīng)結(jié)扎(spinal nerve ligation, SNL)誘導(dǎo)的神經(jīng)病理性疼痛模型中，SNL 10 天有10 種趨化因子的mRNA 表達(dá)比假手術(shù)組增加3 倍以上，依次為CXCL13、CCL8、CCL7、CCL5、CXCL10、CCL12、CXCL1、CCL3 和CCL11[9]。其中大部分趨化因子在疼痛中的作用都有報(bào)道。盡管有的趨化因子（如CX3CL1 和CXCL12）不在上述之列，它們?cè)谏窠?jīng)病理性疼痛中的作用也已被公認(rèn)。在以往的綜述中，對(duì)于趨化因子及其受體如CCL2/CCR2、CXCL1/CXCR2、CX3CL1/CX3CR1、CXCL12/CXCR4 和CCL21/CXCR3 在神經(jīng)病理性疼痛中的作用有較詳細(xì)的介紹[10]，本文不再贅述。近期的研究揭示了趨化因子CXCL13 和受體CXCR5，以及CXCL9、CXCL10、CXCL11 和受體CXCR3 在神經(jīng)病理性疼痛中的作用。

1. CXCL13/CXCR5 與神經(jīng)病理性疼痛

CXCL13 又稱B 淋巴細(xì)胞趨化因子(BLC)或B細(xì)胞吸引趨化因子-1 (BCA-1)，其通過受體CXCR5 在初始B 細(xì)胞和一部分記憶T 細(xì)胞向淋巴樣組織的遷移中起重要作用。最近的研究表明，CXCL13/CXCR5 在脊髓、三叉神經(jīng)節(jié)、前扣帶回皮層(anterior cingulated cortex, ACC)中參與介導(dǎo)神經(jīng)性疼痛和相關(guān)的厭惡情緒[9,11,12]。在脊髓中，CXCL13 和CXCR5 在對(duì)照小鼠中的表達(dá)非常低，但在SNL第1天至第21天，CXCL13 mRNA 和CXCR5 mRNA 均升高，并且SNL小鼠的腦脊液中CXCL13 水平也升高。CXCL13 和CXCR5 分別表達(dá)于脊髓背角的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞[9]。SNL 還增加了ACC 中CXCL13 和CXCR5的表達(dá)。不同的是，ACC 中的CXCL13 和CXCR5都分布于神經(jīng)元。與此相類似，在背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion, DRG)和三叉神經(jīng)節(jié)(trigeminal ganglion, TG)中，CXCL13 和CXCR5 也都分布于神經(jīng)元[12,13]，表明CXCL13/CXCR5 在不同的組織中存在不同的細(xì)胞分布。動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)表明，鞘內(nèi)注射CXCL13在野生型小鼠中引起熱痛覺過敏和機(jī)械性觸誘發(fā)痛，而在CXCR5 敲除小鼠中上述疼痛行為明顯減輕[9]。在SNL 模型動(dòng)物脊髓內(nèi)注射CXCL13 shRNA 或CXCR5 shRNA 產(chǎn)生明顯的鎮(zhèn)痛作用，并維持3 周以上。此外，CXCR5 基因敲除不影響基礎(chǔ)痛閾和運(yùn)動(dòng)功能障礙，但持續(xù)減輕SNL 引起的疼痛過敏反應(yīng)[9]，也顯著緩解眶下神經(jīng)損傷引起的面部痛覺過敏[12]和慢性炎癥性疼痛[14]。在ACC 中注射CXCR5 shRNA，不影響SNL 誘導(dǎo)的痛覺過敏，但減輕了神經(jīng)病理性疼痛相關(guān)的厭惡情緒反應(yīng)[13]。

糖尿病周圍神經(jīng)病變是1 型和2 型糖尿病最常見的神經(jīng)性綜合征。在db/db 2 型糖尿病小鼠脊髓中趨化因子CXCL13 和CXCR5 表達(dá)增多。上調(diào)的CXCL13 和CXCR5 分別位于db/db 小鼠脊髓背角中的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中[15]，這與SNL 模型后ICR 和C57BL/6 小鼠中的細(xì)胞分布一致[9]。行為數(shù)據(jù)顯示在db/db 小鼠中，單側(cè)脊髓注射CXCR5 shRNA 可緩解機(jī)械性觸誘發(fā)痛[15]。

2. CXCL9、CXCL10、CXCL11/CXCR3 與神經(jīng)病理性疼痛

CXCL9、CXCL10 和CXCL11 是 通 過 與 受 體CXCR3 結(jié)合而發(fā)揮功能的同一亞家族趨化因子。CXCR3 與人類的多種疾病有關(guān)，包括慢性炎癥、免疫功能障礙、癌癥轉(zhuǎn)移和瘙癢等。在DRG，CXCL10和CXCR3 都在神經(jīng)元中表達(dá)，并在CCI 后持續(xù)增強(qiáng)[16]。在脊髓，SNL 或坐骨神經(jīng)慢性壓迫性損傷(chronic constriction injury, CCI) 后，CXCR3 主要在神經(jīng)元中上調(diào)[2,16]。在正常動(dòng)物，CXCL10 在脊髓神經(jīng)元中表達(dá)，CXCL9 和CXCL11 在脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中低表達(dá)。但在SNL 后，三者都在脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)增加[2,17]。然而，CXCL10 和CXCL9、CXCL11 在痛覺過敏中的作用不同。正常小鼠鞘內(nèi)注射CXCL10 誘導(dǎo)CXCR3 依賴性痛覺過敏反應(yīng)[2]，而鞘內(nèi)注射CXCL9 或CXCL11 不會(huì)產(chǎn)生熱痛覺過敏或機(jī)械性觸誘發(fā)痛行為[17]。此外，通過脊髓注射shRNA 抑制CXCL10 的作用減弱了SNL 誘導(dǎo)的熱痛覺過敏和機(jī)械性觸誘發(fā)痛[2]，但抑制CXCL9 或CXCL11 不能抑制上述神經(jīng)性疼痛表現(xiàn)[17]。 CXCL10 和CXCL9、CXCL11 對(duì)疼痛的不同影響可能由于CXCL9 和CXCL11 增強(qiáng)了興奮性突觸傳遞和抑制性突觸傳遞，而CXCL10 僅增強(qiáng)了興奮性突觸傳遞[17]。CXCR3 基因敲除、脊髓內(nèi)注射CXCR3 shRNA 或鞘內(nèi)注射CXCR3 拮抗劑NBI-774330或AMG487 均能減輕SNL 或CCI 誘導(dǎo)的神經(jīng)性疼痛[16,17]，說明CXCL10 和受體CXCR3 在神經(jīng)病理性疼痛中有重要作用。

二、慢性疼痛條件下趨化因子及其受體的表達(dá)調(diào)控機(jī)制

除了上述CXCL13/CXCR5、CXCL10/CXCR3、其他的趨化因子及其受體如CCL2/CCR2、CXCL1/CXCR2、CX3CL1/CX3CR1、CXCL12/CXCR4、CCL21/CXCR3 在神經(jīng)損傷、組織損傷、腫瘤細(xì)胞浸潤后，在脊髓或DRG 中表達(dá)上調(diào)。基因表達(dá)通常由特異的轉(zhuǎn)錄因子和表觀遺傳調(diào)控所介導(dǎo)，后者主要包括非編碼RNA、DNA 甲基化和組蛋白修飾。證據(jù)表明，趨化因子及其受體的表達(dá)受到轉(zhuǎn)錄因子和表觀遺傳機(jī)制調(diào)控。

1. 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)趨化因子及其受體表達(dá)的調(diào)控

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)趨化因子和趨化因子受體被不同的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，轉(zhuǎn)錄因子可以直接與這些基因的特定啟動(dòng)子結(jié)合來啟動(dòng)或加強(qiáng)轉(zhuǎn)錄。證據(jù)顯示，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3 (STAT3)、核因子-κB (NF-κB)、CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α (C/EBPα)和激活蛋白-1 (AP-1)參與調(diào)節(jié)趨化因子/受體的表達(dá) 。

以往的研究證明，STAT3 通過調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和炎癥。STAT3 作為反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子能夠調(diào)節(jié)CX3CL1、CXCL5、CXCL10 和CCL20 的表達(dá)[18]。此外，包括奧沙利鉑、紫杉醇和長春新堿在內(nèi)的化療藥物增加了磷酸化STAT3 (pSTAT3)的表達(dá)，導(dǎo)致pSTAT3 與CXCL12 基因啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合增加，并增強(qiáng)了CXCL12 的轉(zhuǎn)錄[19,20]。在慢性術(shù)后疼痛模型中，pSTAT3 被招募到CX3CL1基因啟動(dòng)子區(qū)，導(dǎo)致CX3CL1 在脊髓神經(jīng)元中上調(diào)，從而引發(fā)機(jī)械性觸誘發(fā)痛[21]。Imai 等報(bào)道pSTAT3和Ets 家族轉(zhuǎn)錄因子PU1 參與脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞中CCL7 的表達(dá)，上述變化依賴于IL-6 的表達(dá)和釋放增加[22]。

NF-κB 激活是各種促炎因子轉(zhuǎn)錄調(diào)控的中心途徑。NF-κB 促進(jìn)受損初級(jí)感覺神經(jīng)元產(chǎn)生CCL2，從而促進(jìn)慢性疼痛的發(fā)展[23]。NF-κB 還與CX3CL1啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合，并在紫杉醇治療后促進(jìn)其在脊髓神經(jīng)元中的表達(dá)[24]。

C/EBPα 是典型的堿性區(qū)域-亮氨酸拉鏈(bZIP)轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞增殖、存活和靜息中起關(guān)鍵作用。在SNL 引起的神經(jīng)病理性疼痛中，脊髓神經(jīng)元內(nèi)C/EBPα 表達(dá)增加。此外，C/EBPα 與CXCR3 啟動(dòng)子的結(jié)合增加，導(dǎo)致CXCR3 表達(dá)上調(diào)。通過siRNA抑制C/EBPα 不僅減少了CXCR3 的表達(dá)，也減輕了SNL 誘導(dǎo)的神經(jīng)病理性疼痛[2]。

除C/EBPα 外，AP-1（由c-Fos、c-Jun 及相關(guān)蛋白組成）也屬于轉(zhuǎn)錄因子bZIP 家族。c-Jun 是AP-1轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物的主要成分，也是c-Jun N 末端激酶(JNK)的下游靶點(diǎn)。JNK 是介導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞激活和慢性疼痛的重要激酶。SNL 增加脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞磷酸化c-Jun (p-c-Jun)的表達(dá)，JNK 抑制劑抑制SNL 誘導(dǎo)的脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞c-Jun 磷酸化[25]。此外，CCL2、CXCL1 和CXCL10 在體外或體內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)均受JNK 的調(diào)控[26～28]。在CCL2 啟動(dòng)子區(qū)域有3 個(gè)AP-1 結(jié)合位點(diǎn)，磷酸酯多糖處理可誘導(dǎo)JNK 活化，增強(qiáng)AP-1 (c-Jun)與CCL2 啟動(dòng)子區(qū)DNA 結(jié)合和CCL2 的轉(zhuǎn)錄活性[29]。這些發(fā)現(xiàn)表明轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)節(jié)趨化因子/受體表達(dá)以及慢性疼痛中起重要作用。

2. miRNA 對(duì)趨化因子及其受體表達(dá)的調(diào)控

最近的研究表明，包括miRNA、長鏈非編碼RNA 和環(huán)狀RNA 在內(nèi)的非編碼RNA 的表達(dá)譜在慢性疼痛相關(guān)組織發(fā)生了變化，這些變化與慢性疼痛病理有關(guān)。目前，一些miRNA，如miR-186-5p、miR-21-5p、miR-381 和miR-23a，已被證明參與慢性疼痛中趨化因子和趨化因子受體表達(dá)的調(diào)節(jié)。然而，長鏈非編碼RNA 和環(huán)狀RNA 是否調(diào)節(jié)趨化因子和受體的表達(dá)仍有待研究。

體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，都證明CXCL13 的表達(dá)受miR-186-5p 的調(diào)控。雙熒光素酶分析表明，miR-186-5p mimics 呈劑量依賴性地降低了CXCL13 3'-UTR 熒光素酶報(bào)告重組子的熒光素酶活性。在體內(nèi)，miR-186-5p在正常小鼠脊髓神經(jīng)元有較高的表達(dá)，SNL 后在同側(cè)脊髓背角持續(xù)表達(dá)下降。此外，miR-186-5p 與CXCL13共定位于脊髓神經(jīng)元。脊髓過表達(dá)miR-186-5p 可降低CXCL13 的表達(dá)，減輕SNL 誘導(dǎo)的神經(jīng)病理性疼痛。相反，抑制miR-186-5p 增加CXCL13 的表達(dá)并誘導(dǎo)小鼠的疼痛過敏，表明miR-186-5p 對(duì)CXCL13 的表達(dá)具有緊張性抑制作用[9]。另一種miRNA，miR-21-5p 被證明可調(diào)節(jié)CCL1 的表達(dá)。神經(jīng)周圍微量注射miR-21-5p mimics 可減輕神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展，并減少CCL1 的表達(dá)[30]。

已知單個(gè)miRNA 可以靶向多個(gè)基因，單個(gè)基因也可以被不同的miRNA 調(diào)控。如在神經(jīng)病理性疼痛條件下，CXCR4 受miR-381 和miR-23a 共同調(diào)節(jié)。周圍神經(jīng)損傷(CCI 或partial sciatic nerve injury, PSNL)后，脊髓中miR-381 和miR-23a 均降低。miR-381或miR-23 的上調(diào)可降低CXCR4 的表達(dá)，并減輕神經(jīng)損傷誘導(dǎo)的神經(jīng)病理性疼痛行為[31,32]。此外，趨化因子的表達(dá)還受到miRNAs 的間接調(diào)控。如SNL誘導(dǎo)脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞miR-146a-5p 表達(dá)上調(diào)。鞘內(nèi)注射miR-146a-5p 通過抑制TRAF6 及其下游的JNK/CCL2 信號(hào)緩解神經(jīng)病理性疼痛[29]。

3. DNA 甲基化和組蛋白修飾對(duì)趨化因子及其受體表達(dá)的調(diào)控

DNA 甲基化是控制基因表達(dá)的關(guān)鍵表觀遺傳機(jī)制。DNA 去甲基化能夠使染色質(zhì)從濃縮狀態(tài)轉(zhuǎn)變成活躍轉(zhuǎn)錄的松散狀態(tài)，從而促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。DNA 甲基化可通過三種DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT1、DNMT3a 和Dnmt3b)的作用來實(shí)現(xiàn)。DNMT1 是起維持作用的甲基轉(zhuǎn)移酶，而DNMT3a 和DNMT3b 負(fù)責(zé)從頭甲基化。研究表明，SNL 后脊髓中的DNMT1和DNMT3a 表達(dá)不變，但DNMT3b 的表達(dá)下調(diào)，使CXCR3 基因啟動(dòng)子去甲基化，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子C/EBPα與CXCR3 啟動(dòng)子的結(jié)合，進(jìn)一步增加CXCR3 在脊髓神經(jīng)元中的表達(dá)[2]。去甲基化還增加了NF-κB 在CXCR4 基因啟動(dòng)子區(qū)的募集，并誘導(dǎo)外周注射完全弗氏佐劑后DRG 中CXCR4 的表達(dá)上調(diào)[33]。

組蛋白是染色質(zhì)的主要蛋白質(zhì)成分，其修飾與染色質(zhì)的濃縮水平有關(guān)，從而開啟或關(guān)閉基因表達(dá)。組蛋白乙酰化(Ac)是一種轉(zhuǎn)錄激活修飾。證據(jù)表明，PSNL 后損傷部位坐骨神經(jīng)的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中CCL3 和CXCR2 啟動(dòng)子區(qū)的組蛋白H3 [賴氨酸(Lys9)-乙?；M蛋白H3 (K9H3Ac)]乙酰化程度增加。組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑Anacardic acid 可抑制CCL2 和CXCR2 的上調(diào)，從而預(yù)防PSNL 誘導(dǎo)的神經(jīng)病理性疼痛[34,35]。此外，紫杉醇處理后，脊髓神經(jīng)元中CX3CL1 啟動(dòng)子區(qū)域組蛋白H4 的乙?；皆黾?，從而上調(diào)CX3CL1 的表達(dá)[35]。

除了組蛋白H3 賴氨酸4 三甲基化(H3K4me3)外，大多數(shù)組蛋白甲基化修飾會(huì)導(dǎo)致DNA 結(jié)合更緊密，并抑制轉(zhuǎn)錄，而未發(fā)生甲基化修飾的組蛋白會(huì)導(dǎo)致基因表達(dá)增加。染色質(zhì)免疫沉淀分析顯示，PSNL 后損傷坐骨神經(jīng)中CCL2 和CCL3 基因啟動(dòng)子區(qū)域的組蛋白H3 賴氨酸9 乙?；?H3K9Ac)和H3K4me3 的 水 平 增 加[36]。此 外，PSNL 后，CCL7 啟動(dòng)子上的組蛋白H3 賴氨酸27 三甲基化(H3K27me3)降低，導(dǎo)致其在脊髓中表達(dá)上調(diào)。CCL7 啟動(dòng)子上的H3K27me3 水平受IL-6 信號(hào)調(diào)節(jié)[22]。此外，在慢性疼痛條件下，組蛋白修飾可以間接調(diào)節(jié)趨化因子的表達(dá)。在關(guān)節(jié)炎性疼痛的小鼠模型中，GM-CSF 誘導(dǎo)干擾素調(diào)節(jié)因子4 (IRF4)啟動(dòng)子區(qū)H3K27me3 修飾發(fā)生去甲基化并導(dǎo)致表達(dá)上調(diào)，IRF4 表達(dá)上調(diào)后進(jìn)一步促進(jìn)CCL17 的表達(dá)上調(diào)[37]。

三、 慢性疼痛中趨化因子及其受體激活的下游調(diào)控機(jī)制

如前所述，趨化因子及其受體被證明在慢性疼痛的啟動(dòng)和維持中起作用，尤其是趨化因子CCL2、CXCL1、CXCL13 和CX3CL1 及其同源受體。這些趨化因子是如何調(diào)節(jié)慢性疼痛的呢？ 由于趨化因子及其受體通常分布在不同的細(xì)胞類型中，而且趨化因子是一種小分子分泌蛋白，它們?cè)诩?xì)胞間的相互作用中起重要作用。此外，趨化因子受體的激活啟動(dòng)了G 蛋白相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，如各種激酶的磷酸化。磷酸化的激酶轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，啟動(dòng)新蛋白的合成；或使細(xì)胞膜上的受體磷酸化，進(jìn)一步調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性和突觸傳遞效率。

1. 慢性疼痛條件下趨化因子和趨化因子受體介導(dǎo)不同細(xì)胞之間的相互作用

神經(jīng)元可塑性是慢性疼痛發(fā)生和維持的關(guān)鍵機(jī)制，神經(jīng)元的功能受周圍非神經(jīng)元細(xì)胞的調(diào)節(jié)，反之亦然。神經(jīng)元和非神經(jīng)元細(xì)胞之間的交流促進(jìn)了外周敏化和中樞敏化。炎癥介質(zhì)，如趨化因子、細(xì)胞因子和生長因子，在這一過程起重要作用。在慢性疼痛條件下，趨化因子介導(dǎo)神經(jīng)末梢、DRG 和脊髓的細(xì)胞間相互作用。如在DRG 中，神經(jīng)元表達(dá)的CX3CL1 作用于衛(wèi)星細(xì)胞和巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)其激活。激活的施萬細(xì)胞釋放CCL3，通過CCR3 和CCR5 作用于傷害性神經(jīng)元[38,39]。在脊髓中，不同的趨化因子通過其同源受體參與神經(jīng)元-星形膠質(zhì)細(xì)胞-小膠質(zhì)細(xì)胞的相互作用。如初級(jí)傳入末梢釋放CX3CL1，通過CX3CR1 誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活[40]。脊髓神經(jīng)元表達(dá)CXCL13，通過CXCR5 誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞激活[9,41]。激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)和分泌CCL2、CXCL1 和CXCL10，分別通過CCR2、CXCR2 和CXCR3 作用于神經(jīng)元，增加神經(jīng)元的興奮性突觸傳遞[2,27,28]。激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞還釋放CCL7 和CXCL12，分別通過CCR2 和CXCR4 誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活[22,42]。因此，神經(jīng)元和非神經(jīng)元細(xì)胞之間復(fù)雜的相互作用促進(jìn)了局部神經(jīng)炎癥，促進(jìn)了疼痛的慢性化。上述證據(jù)還表明，趨化因子及其受體的細(xì)胞分布具有組織細(xì)胞特異性。

2. 趨化因子和趨化因子受體激活的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路

趨化因子受體屬A 型視紫紅質(zhì)G 蛋白偶聯(lián)受體(G protein coupled receptor, GPCR)，為7 次跨膜受體。趨化因子與其同源受體的結(jié)合觸發(fā)受體的結(jié)構(gòu)重排，促進(jìn)其與異三聚體G 蛋白的解偶聯(lián)，導(dǎo)致第二信使生成和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的激活，如磷脂酶C (PLC)通路、磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)通路和MAPKs（包括p38、JNK 和ERK）通路。此外，趨化因子/受體的下游信號(hào)通路在不同的條件下或在不同的細(xì)胞類型中有所不同。

已經(jīng)證實(shí)CCL2 和CXCL1 激活DRG 神經(jīng)元中的PLC、PKC（蛋白激酶C）和細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的Ca2+釋放[43]。CCL2、CXCL1 或CXCL10 還誘導(dǎo)脊髓神經(jīng)元ERK 激活，從而促進(jìn)神經(jīng)病理性疼痛、炎癥性疼痛和癌性疼痛[2,14,28,44]。此外，CXCR3 的激活增強(qiáng)了脊髓神經(jīng)元中AKT 的磷酸化，促進(jìn)了骨癌痛的維持[45]。CXCL13/CXCR5 激活脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞ERK、STAT3 和AKT 信號(hào)通路，參與神經(jīng)損傷誘發(fā)的神經(jīng)病理性疼痛和糖尿病性神經(jīng)病理性疼痛[9,15]。在炎癥性疼痛和神經(jīng)病理性疼痛中的DRG和TG 中，p38 被CXCL13/CXCR5 或CX3CL1/CX-3CR1 激活[25,46]。在骨癌痛大鼠模型中，CXCL12/CXCR4 信號(hào)不僅誘導(dǎo)ERK、p38 和JNK 的磷酸化，還激活了脊髓中的PLC/CaMKII/CREB 通路[47,48]。已知這些細(xì)胞內(nèi)激酶的激活會(huì)促進(jìn)新蛋白的產(chǎn)生。如CXCL13/CXCR5 通過激活ERK 誘導(dǎo)TG 中TNF-α 和IL-1β 的 表 達(dá)[12]。CCL1/CCR8 上 調(diào) 脊 髓 中IL-1β、TNF-α 和IL-6 的表達(dá)[49]。

3. 趨化因子和趨化因子受體調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性和突觸可塑性

越來越多的證據(jù)表明，趨化因子能增強(qiáng)神經(jīng)元的興奮性，這可能是由激活的細(xì)胞內(nèi)激酶所介導(dǎo)。在DRG 中CXCL12/CXCR4 以ERK 依賴的方式增加鈉通道Nav1.8 的表達(dá)，并觸發(fā)Nav1.8 陽性DRG 神經(jīng)元的細(xì)胞內(nèi)鈣內(nèi)流，導(dǎo)致DRG 神經(jīng)元的超興奮性[50,51]。CXCL13/CXCR5 通過激活p38 增加Nav 1.8 電流密度；鞘內(nèi)注射p38 抑制劑SB203580或Nav 1.8 鈉通道阻滯劑A-803467 抑制CXCL13誘導(dǎo)的痛敏反應(yīng)[13]。研究還表明，CCL3/CCR1 增強(qiáng)了瞬時(shí)受體電位陽離子通道1 (TRPV1)對(duì)辣椒素的反應(yīng)，該過程依賴于鈣內(nèi)流和PKC 激活[52]。CCL2 通過CCR2 介導(dǎo)的G-βγ 信號(hào)通路增加小直徑和中等直徑感覺神經(jīng)元的Nav 1.8 電流密度[53]。CCL2 也能激活損傷的DRG 神經(jīng)元中的TRPV1 和TRPA1，但這種作用是否通過細(xì)胞內(nèi)激酶介導(dǎo)尚不清楚。

CXCL1 刺激引起急性分離的大鼠小直徑感覺神經(jīng)元Na+電流顯著上調(diào)，并增加Nav 1.1 和Nav 1.7的表達(dá)。CXCL1 孵育過夜后還增加電壓激活的K+電流密度，這一作用被NF-κB 抑制劑共同孵育完全阻斷[54]。此外，CXCL1 和CCL2 以百日咳毒素(PTX)敏感和PLC/PKC 依賴的方式刺激DRG 神經(jīng)元CGRP 釋放和細(xì)胞內(nèi)鈣升高[47]。這些結(jié)果提示，趨化因子通過激活細(xì)胞內(nèi)激酶，如ERK、p38、PLC、PKA、PKC 和NF-κB 來調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性，進(jìn)而增強(qiáng)離子通道的功能。

在脊髓，CCL2/CCR2、CXCL1/CXCR2、CXCL10/CXCR3 和CXCL13/CXCR5 參與了突觸前神經(jīng)末梢遞質(zhì)釋放和谷氨酸受體活性的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致興奮性突觸傳遞增強(qiáng)[2,27,44,55]。膜片鉗記錄顯示，CCL2 灌流脊髓薄片可增強(qiáng)自發(fā)興奮性突觸后電流(spontaneous excitatory postsynaptic currents, sEPSCs)的頻率和幅度，并增強(qiáng)NMDA 和AMPA 誘導(dǎo)的電流。CCR2 主要在興奮性囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體亞型2 陽性(VGLUT2+)神經(jīng)元表達(dá)。CCL2 增加CCR2/VGLUT2 神經(jīng)元的NMDA 誘導(dǎo)電流，并增強(qiáng)刺激背根誘發(fā)的突觸NMDA 電流[56]，提示趨化因子對(duì)脊髓興奮性神經(jīng)元有調(diào)節(jié)作用。此外， CXCL10 迅速提高了II 層神經(jīng)元sEPSCs 的頻率和幅度，并增強(qiáng)了NMDA和AMPA 誘導(dǎo)的電流[2]。然而，趨化因子CXCL9和CXCL11 雖然也是CXCR3 的配體，增加了sEPSCs 的頻率，但沒有增加sEPSCs 的幅度，同時(shí)也增加了sIPSCs 的頻率[17]，這表明不同的趨化因子在介導(dǎo)脊髓突觸傳遞中的作用不同。

趨化因子參與調(diào)節(jié)NMDA 受體和AMPA 受體(NMDAR 和AMPAR)的功能。CCL1 增加脊髓背角II 層神經(jīng)元sEPSCs 的頻率和幅度，并誘導(dǎo)NMDA受體亞單位NR1 和NR2B 的磷酸化，因而調(diào)節(jié)NMDAR 活性并促進(jìn)傷害性信息的傳遞[49]。這些發(fā)現(xiàn)提示趨化因子/受體對(duì)激活多種細(xì)胞內(nèi)激酶，并進(jìn)一步磷酸化離子通道和受體，如鈉通道、谷氨酸受體，以增強(qiáng)神經(jīng)元的興奮性或突觸傳遞。

四、靶向趨化因子和趨化因子受體治療慢性疼痛的潛在方式

鑒于神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元和非神經(jīng)元中的趨化因子在慢性疼痛的起始和維持中的關(guān)鍵作用，靶向趨化因子治療慢性疼痛具有潛在可能性。而且，趨化因子及其受體在物種間的序列有著高度的保守性，因此從動(dòng)物模型上得到的成果很有可能應(yīng)用于人類。根據(jù)臨床前數(shù)據(jù)，趨化因子和受體治療藥物的發(fā)展有三個(gè)可行方向：①小干擾RNA；②單克隆抗體；③小分子抑制劑。

1.治療性小干擾RNA (siRNA)

RNA 干擾(RNA interference, RNAi)是通過靶向降解RNA 來實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)沉默基因表達(dá)的一項(xiàng)在基礎(chǔ)研究中廣泛使用的技術(shù)。近年來，越來越多的臨床前研究和藥物開發(fā)策略關(guān)注致病基因特異性siRNA。首個(gè)治療性siRNA-Onpattro (patisiran)，治療遺傳性甲狀腺素介導(dǎo)的淀粉樣變性(hATTR)引起的神經(jīng)損傷，已于2018 年獲得美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)。

沉默趨化因子和趨化因子受體的表達(dá)是操縱這些在慢性疼痛期間異常上調(diào)基因的一個(gè)有希望的選擇。許多動(dòng)物模型研究表明，siRNAs 能夠在體內(nèi)抑制趨化因子和趨化因子受體的表達(dá)，如CXCL13、CXCL10、CXCR5 和CXCR3，從而減輕神經(jīng)性疼痛[2,9]。由于慢性疼痛中存在多種趨化因子/受體，設(shè)計(jì)針對(duì)幾種重要趨化因子/受體的混合siRNAs 可提高療效。此外，RNAi 的臨床應(yīng)用仍然具有挑戰(zhàn)性，主要原因是半衰期短、潛在的非靶向效應(yīng)和缺乏有效的傳遞系統(tǒng)。siRNA 的5'-膽固醇基修飾和2'-O-甲基修飾可以促進(jìn)siRNA 進(jìn)入組織并防止siRNA衰變，這可能有助于進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究。

2.阻斷/中和抗體

趨化因子是分泌蛋白，趨化因子受體屬于GPCRs，其配體通過其胞外N-末端結(jié)構(gòu)域與一個(gè)或多個(gè)胞外環(huán)結(jié)合。因此，位于細(xì)胞外空間的抗體可能通過中和趨化因子或封閉趨化因子受體來抑制趨化因子系統(tǒng)的功能。相比小分子化合物，抗體有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，抗體藥物清除率低、半衰期長、給藥頻率低；第二，在一定劑量下，抗體血漿濃度的個(gè)體差異較??；第三，抗體衍生療法可以選擇性地抑制靶抗原的功能，限制靶外效應(yīng)，也會(huì)引起協(xié)同免疫反應(yīng)。

有研究表明，通過皮下或鞘內(nèi)注射將單克隆抗體輸送到外周或中樞神經(jīng)系統(tǒng)是一種可行、有效且耐受性良好的方法。單克隆抗體靶向CGRP 或CGRP 受體已用于通過皮下注射預(yù)防和治療偏頭痛。近年來，以趨化因子受體為靶點(diǎn)的抗體已被應(yīng)用于臨床或處于試驗(yàn)階段。臨床上，mogamulizumab (AMG761/KW-0761)，一種抗CCR4 的去乙?；嗽椿疘gG1-kappa 單克隆抗體已被FDA 批準(zhǔn)用于治療皮膚T 細(xì)胞淋巴瘤(CTCL)[57]。此外，已證明mogamulizumab 可減少CTCL 中的瘙癢[58]。Leronlimab (PRO-140)是一種人源化CCR5 抗體，通過阻斷CD4 陽性細(xì)胞上的CCR5 來防止HIV感染[59]，目前正在進(jìn)行的2b/3 期臨床試驗(yàn)(NCT 02859961)中進(jìn)行評(píng)估。Ulocuplumab (BMS-936564/MDX-1338)是一種靶向CXCR4 的人單克隆抗體，已被證明具有抗腫瘤作用[60]。然而，這些藥物是否能治療慢性疼痛仍不得而知。

3.小分子化合物

與siRNAs 和抗體相比，小分子藥物具有口服生物利用性高、滲透性強(qiáng)，還具有病人舒適性高、感染風(fēng)險(xiǎn)小和侵襲性小等優(yōu)點(diǎn)。GPCR 是制藥行業(yè)首選的小分子藥物靶點(diǎn)。許多趨化因子受體小分子拮抗劑已被開發(fā)用于不同疾病，包括感染、癌癥和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎?？笴CR5 小分子化合物maraviroc是FDA 批準(zhǔn)的第一種趨化因子受體靶向藥物，目前臨床上用于治療HIV-1 感染。maraviroc 也能有效降低癌癥中的腫瘤生長[61]。CXCR4 小分子拮抗劑Plerixafor (AMD3100)聯(lián)合粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)治療造血干細(xì)胞動(dòng)員。其他幾種趨化因子受體拮抗劑包括CCR5 拮抗劑（如leronlimab）、CCR2/CCR5 雙拮抗劑（如cenicriviroc）、CXCR4 拮抗劑（如balixafortide、mavorixafor、motixafortide）目前處于治療HIV、肝纖維化、癌癥或干細(xì)胞動(dòng)員三期臨床試驗(yàn)中[62]，提示趨化因子受體拮抗劑有望成為治療人類各種疾病的靶點(diǎn)。

臨床研究還表明，maraviroc可減輕神經(jīng)性疼痛[63]，降低星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，促進(jìn)中風(fēng)后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)以及病人的創(chuàng)傷性腦損傷[64]。動(dòng)物研究中，maraviroc對(duì)小鼠神經(jīng)病理性疼痛具有一致的鎮(zhèn)痛作用[65]。越來越多的臨床前證據(jù)支持AMD3100 在減輕神經(jīng)病理性疼痛、骨癌疼痛、內(nèi)臟疼痛和阿片誘導(dǎo)的痛覺過敏方面的作用。其他一些趨化因子受體拮抗劑，如J113863（靶向CCR1）、RAP-103（靶向CCR2、CCR5 和CCR8）、RS504393（靶向CCR2）、SB225002（靶向CXCR2）和NBI-774330（靶向CXCR3）在嚙齒動(dòng)物模型中也顯示了在不同慢性疼痛條件下的治療效果。

然而，小分子藥物也存在一些缺點(diǎn)。其通常在肝臟中代謝，常與肝臟細(xì)胞發(fā)生相互作用并造成肝臟毒性，這使得特定的拮抗劑很難設(shè)計(jì)，并可能在一定程度上解釋了為什么目前開發(fā)針對(duì)趨化因子受體的拮抗劑經(jīng)常失敗。物種選擇性和中樞神經(jīng)系統(tǒng)通透性也是小分子趨化因子受體拮抗劑研究中的重要問題。

五、結(jié)論與未來研究方向

趨化因子不僅能夠調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中的炎癥，還可以介導(dǎo)外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)炎癥，促進(jìn)各種慢性疼痛的發(fā)展和維持。盡管趨化因子和慢性疼痛的研究取得了很大的進(jìn)展，但目前的研究仍存在一些局限性，需要進(jìn)一步的研究。首先，以往的研究中主要通過免疫熒光染色檢測趨化因子和趨化因子受體的分布，但由于大多數(shù)趨化因子和趨化因子受體在正常條件下的基礎(chǔ)表達(dá)非常低，并且抗體也有可能存在非特異性的問題，因此需要通過原位雜交或單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)進(jìn)一步確認(rèn)細(xì)胞分布。RNAscope 可以檢測mRNA 的表達(dá)以及趨化因子及其受體的位置，其比傳統(tǒng)的原位雜交更為靈敏和可靠。此外，通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)與轉(zhuǎn)基因小鼠結(jié)合可以揭示趨化因子和趨化因子受體在特定組織某種類型的細(xì)胞中表達(dá)。第二，以往的大多數(shù)研究集中在DRG 和脊髓中的趨化因子及其受體的作用。慢性疼痛通常與抑郁、焦慮相關(guān)，并且脊髓上中樞的神經(jīng)炎癥已被證明與疼痛和抑郁癥有關(guān)。如伏隔核中的CCL2/CCR2 在介導(dǎo)神經(jīng)病理性疼痛和相關(guān)的抑郁癥中起重要作用[66]，ACC 中的CXCL13/CXCR5 促進(jìn)神經(jīng)病理性疼痛相關(guān)的厭惡情緒[13]。因此，脊髓上中樞的趨化因子及其受體在慢性疼痛伴隨的不良情緒中的作用研究需要加強(qiáng)。第三，關(guān)于趨化因子和疼痛的臨床研究仍然相當(dāng)有限。以往的研究檢測了血清或腦脊液中某些趨化因子的水平，如在慢性疼痛病人的腦脊液中CCL2、CXCL1、CXCL12 和CX3CL1 的水平升高。確定慢性疼痛病人腦脊液中趨化因子的表達(dá)譜對(duì)于揭示趨化因子水平與慢性疼痛的嚴(yán)重程度之間的關(guān)系非常重要。

綜上所述，趨化因子在慢性疼痛的發(fā)病機(jī)理中起著重要作用，抑制趨化因子和趨化因子受體的產(chǎn)生或阻斷趨化因子受體的功能可有效緩解慢性疼痛。未來的研究需要加強(qiáng)基礎(chǔ)和臨床的結(jié)合，以促進(jìn)針對(duì)趨化因子及其受體的安全有效的鎮(zhèn)痛藥的開發(fā)。