褪黑素鎮(zhèn)痛效應(yīng)研究進(jìn)展*

余智操 王祥旭 張紅梅

（空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院腫瘤科，西安710032）

1959年，國(guó)外學(xué)者從牛松果體中分離出一種激素，因這種激素能使蛙背部皮膚褪色，故命名褪黑素(melatonin， MT)。褪黑素是一種吲哚類神經(jīng)內(nèi)分泌激素，化學(xué)成分是N-乙酰-5-甲氧基色胺，在人體內(nèi)具有重要生理作用，如調(diào)節(jié)生物鐘節(jié)律、調(diào)節(jié)代謝、抗氧化、調(diào)節(jié)生殖功能等[1～4]。有研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可能具有鎮(zhèn)痛作用。這一發(fā)現(xiàn)引起許多學(xué)者的興趣。目前，非甾體抗炎藥和阿片類藥物是疼痛治療中的主力軍。在多年的臨床實(shí)踐中，人們也逐漸發(fā)現(xiàn)這些藥物的諸多不良反應(yīng)。褪黑素作為一種人體內(nèi)生理狀態(tài)下發(fā)揮重要作用的激素，如果能夠發(fā)揮鎮(zhèn)的痛作用，未來或許有可能作為新型鎮(zhèn)痛劑，以較小的不良反應(yīng)達(dá)到較好的鎮(zhèn)痛效果。因此，近年來褪黑素的鎮(zhèn)痛作用越來越受到關(guān)注。本文就褪黑素鎮(zhèn)痛研究進(jìn)展做一綜述，以期為褪黑素用于疼痛治療提供參考。

一、褪黑素概述

褪黑素分子式為C13H16N2O2，分子量232.27，是一種親脂兼部分親水性化合物。在脊椎動(dòng)物中，褪黑素主要由松果體合成分泌。松果體分泌褪黑素途徑為：眼球視網(wǎng)膜-視交叉上核-室旁核-下丘腦外側(cè)區(qū)-下行通路-脊髓中間帶外側(cè)柱-交感神經(jīng)頸上神經(jīng)節(jié)-松果體，其分泌水平與光照信號(hào)有關(guān)，有晝夜節(jié)律和季節(jié)節(jié)律性[5]。除松果體外，膽汁、骨髓、胃腸道、腎皮質(zhì)、肺、視網(wǎng)膜和淋巴細(xì)胞等部位亦可少量合成褪黑素[6]。褪黑素前體是色氨酸，通過酶促羥化和脫羧反應(yīng)變成5-羥色胺，在N-乙酰轉(zhuǎn)移酶和羥基吲哚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶先后作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)镹-乙酰-5-甲氧基色胺，即褪黑素。

褪黑素代謝主要在肝臟和腦中進(jìn)行，其主要降解場(chǎng)所是肝。在肝臟，褪黑素在微粒體作用下轉(zhuǎn)化成6-羥褪黑素，后者70%～80%與硫酸根結(jié)合，小部分與葡萄糖醛酸結(jié)合，通過尿液排出體外。另有小部分褪黑素3位側(cè)鏈發(fā)生氧化，生成甲氧基吲哚乙酸；還有少量褪黑素通過去甲基化途徑代謝[7]。

二、褪黑素鎮(zhèn)痛作用之臨床前研究

Morris等于1969年發(fā)現(xiàn)褪黑素與疼痛相關(guān)：夜間小鼠褪黑素分泌水平高時(shí)，對(duì)傷害性刺激不敏感，但對(duì)嗎啡反應(yīng)較白天敏感，提示褪黑素與疼痛及阿片類藥物鎮(zhèn)痛效應(yīng)之間具有相關(guān)性。此后大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示了褪黑素的鎮(zhèn)痛效應(yīng)[8～11]。Golombek等[12]進(jìn)行大鼠熱平板試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腹腔注射褪黑素具有鎮(zhèn)痛效應(yīng)，夜間更強(qiáng)；且褪黑素的鎮(zhèn)痛效應(yīng)能被阿片受體阻滯劑納洛酮阻斷；說明褪黑素鎮(zhèn)痛效應(yīng)與阿片受體系統(tǒng)有關(guān)。Yu等[13]在大鼠熱水甩尾實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，褪黑素具有劑量依賴的鎮(zhèn)痛效應(yīng)；El-Shenawy等[14]發(fā)現(xiàn)，褪黑素注射大鼠腹腔后，其鎮(zhèn)痛效應(yīng)15分鐘顯效，30分鐘達(dá)峰，持續(xù)100分鐘。Wang等[15]通過縮窄性坐骨神經(jīng)損傷大鼠模型發(fā)現(xiàn)，褪黑素和右美沙芬均能產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效應(yīng)，兩者聯(lián)合鎮(zhèn)痛療效優(yōu)于單藥，聯(lián)合用藥時(shí)需要?jiǎng)┝扛汀aste等[16]在弗氏佐劑誘導(dǎo)的炎性疼痛模型中也觀察到褪黑素的鎮(zhèn)痛作用。Chen等[17]在辣椒素誘導(dǎo)的小鼠腹痛模型中，發(fā)現(xiàn)口服或腹腔注射褪黑素受體激動(dòng)劑Neu-P11和Neu-P12，均能產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效應(yīng)。

慢性疼痛往往導(dǎo)致睡眠障礙，如鎮(zhèn)痛藥物能同時(shí)改善睡眠和疼痛癥狀，將具有良好的臨床應(yīng)用前景。Huang等[18]在大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪大鼠血漿褪黑素水平降低，神經(jīng)病理性疼痛加劇；補(bǔ)充褪黑素能緩解疼痛，明顯降低炎癥因子分泌。Liu等[19]在坐骨神經(jīng)結(jié)扎誘導(dǎo)的小鼠神經(jīng)病理性疼痛模型中發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)病理性疼痛會(huì)縮短小鼠睡眠時(shí)間，而褪黑素受體激動(dòng)劑piromelatine能同時(shí)改善睡眠、減弱疼痛；其鎮(zhèn)痛作用能被褪黑素受體拮抗劑luzindole、納洛酮、WAY-100635（5-HT1A受體拮抗劑）阻斷；促眠作用可被luzindole阻斷。Odo等[20]在神經(jīng)病理性疼痛小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，疼痛刺激妨礙小鼠睡眠，也影響褪黑素受體MT1A(melatonin receptor 1A)和MT1B (melatonin receptor 1B)的mRNA表達(dá)量。提示：神經(jīng)病理性疼痛引起的睡眠障礙，除由疼痛直接刺激導(dǎo)致外，還可能由于疼痛刺激影響了褪黑素受體的表達(dá)。

最近，有研究顯示在化療藥物引發(fā)的神經(jīng)病理性疼痛中，褪黑素也有較好的鎮(zhèn)痛效果。Galley等[21]發(fā)現(xiàn)，在紫杉醇導(dǎo)致的小鼠病理性疼痛模型中，褪黑素能發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，且不影響紫杉醇?xì)[瘤的效果。Wang等[22]將化療藥物更換為奧沙利鉑，也觀察到同樣結(jié)果。

三、 褪黑素鎮(zhèn)痛作用之臨床研究

1.褪黑素與急性痛

Caumo等[23]對(duì)59名接受經(jīng)腹子宮切除術(shù)的病人隨機(jī)分組，分別給予褪黑素或氯壓定治療，主要觀察指標(biāo)為病人疼痛程度和鎮(zhèn)痛藥物消耗量，次要觀察指標(biāo)為焦慮評(píng)估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種藥物均發(fā)揮術(shù)后抗焦慮作用、減少病人術(shù)后鎮(zhèn)痛所需的嗎啡量。Gitto等[24]評(píng)價(jià)褪黑素對(duì)新生兒操作性疼痛治療作用，將準(zhǔn)備接受氣管插管的60例新生兒分為兩組，一組給予常規(guī)鎮(zhèn)靜藥物，另一組聯(lián)合褪黑素，結(jié)果顯示聯(lián)合褪黑素組有更好的鎮(zhèn)靜和鎮(zhèn)痛效果。Marseglia等[25]也開展了一項(xiàng)類似研究。他們納入60例1～14歲的、準(zhǔn)備接受抽血操作的兒童。在抽血前30分鐘，一組給予褪黑素，另外一組給予安慰劑。結(jié)果顯示給予褪黑素能明顯減輕抽血時(shí)的焦慮和疼痛。然而也有不同結(jié)果的研究，Andersen等[26]進(jìn)行了一項(xiàng)納入29名志愿者的臨床研究，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)在皮膚熱痛覺模型中，褪黑素并沒有發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。上述這些研究說明，褪黑素或許可以作為鎮(zhèn)痛藥物，用于急性疼痛的鎮(zhèn)痛治療。

2.褪黑素與腰背部疼痛

Kurganova等[27]評(píng)價(jià)了褪黑素對(duì)慢性腰背部疼痛的作用。研究者納入120名腰背部疼痛病人，隨機(jī)分為兩組。一組給予標(biāo)準(zhǔn)治療，一組給予標(biāo)準(zhǔn)治療聯(lián)合褪黑素。結(jié)果顯示褪黑素與常規(guī)鎮(zhèn)痛藥合用能增加鎮(zhèn)痛效應(yīng)。此后，該研究團(tuán)隊(duì)又開展了一項(xiàng)類似研究[28]，納入178名慢性腰背部疼痛病人，分為六組，對(duì)照組三組分別給予鹽酸氨基葡萄糖和軟骨素，雙氯酚氨，或二者聯(lián)用，實(shí)驗(yàn)組則在此基礎(chǔ)上聯(lián)合褪黑素3 mg。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論靜息痛或活動(dòng)痛，實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組均明顯減輕；疼痛對(duì)實(shí)驗(yàn)組病人白天活動(dòng)影響更??；實(shí)驗(yàn)組焦慮和抑郁癥狀有緩解，且睡眠得到改善。因此，認(rèn)為褪黑素可作為慢性腰背部疼痛的新型輔助鎮(zhèn)痛藥物。

3.褪黑素與頭痛

有研究顯示褪黑素對(duì)偏頭痛有鎮(zhèn)痛作用。Peres等[29]開展了一項(xiàng)納入34名偏頭痛病人的臨床研究，每日口服3 mg褪黑素連續(xù)3個(gè)月，病人的偏頭痛發(fā)作頻率降低、程度減輕，且發(fā)作時(shí)持續(xù)時(shí)間縮短。Masruha等[30]發(fā)現(xiàn)，偏頭痛病人的褪黑素分泌水平低于健康對(duì)照，比較了146名偏頭痛病人和健康者尿液中褪黑素代謝物(6-sulphateoxymelatonin)的水平，發(fā)現(xiàn)偏頭痛病人顯著低于健康受試者。由此可推測(cè)，偏頭痛發(fā)生與褪黑素水平具有相關(guān)性，或偏頭痛影響褪黑素代謝；補(bǔ)充外源性褪黑素可成為偏頭痛的治療手段。

除了偏頭痛，Leone等[31]也發(fā)現(xiàn)褪黑素對(duì)叢集性頭痛有鎮(zhèn)痛效果。叢集性頭痛病人每天服用褪黑素10 mg，頭痛發(fā)生的頻率降低，程度減輕。Peres等[32]發(fā)現(xiàn)叢集性頭痛病人在夜間或者頭痛發(fā)作時(shí)，褪黑素的分泌水平降低。因此，目前的證據(jù)傾向于褪黑素對(duì)偏頭痛或者叢集性頭痛有鎮(zhèn)痛作用，褪黑素或許可以用于這兩種頭痛的鎮(zhèn)痛治療。

4.褪黑素與纖維肌痛

Wikner等[33]檢測(cè)16名纖維肌痛病人和健康受試者尿液中褪黑素濃度，發(fā)現(xiàn)纖維肌痛病人尿液中褪黑素濃度顯著低于健康者。Citera等[34]給21名纖維肌痛病人每天口服3 mg褪黑素，4周后病人疼痛緩解，睡眠改善。Levin等[35]給11名纖維肌痛病人減量口服褪黑素（每日1.5 mg），連續(xù)10天，病人報(bào)告疼痛減輕、白天手運(yùn)動(dòng)功能改善、睡眠改善。Hussain等[36]對(duì)101名纖維肌痛病人采用氟西汀單藥、氟西汀聯(lián)合褪黑素治療，結(jié)果顯示聯(lián)合組病人的焦慮、抑郁等癥狀改善更為明顯。Zanette等[37]研究發(fā)現(xiàn)阿米替林聯(lián)合褪黑素治療纖維肌痛優(yōu)于單藥阿米替林，病人疼痛、晨僵及睡眠障礙等癥狀緩解更顯著。

5.褪黑素與腸易激綜合征

生理狀況下胃腸道可分泌少量褪黑素，提示褪黑素可能參與胃腸道維持正常生理功能。部分臨床研究顯示，腸易激綜合征病人給予外源性褪黑素，能控制病人癥狀，給病人帶來獲益。

Lu等[38]以褪黑素(3 mg)治療腸易激綜合征，治療8周后發(fā)現(xiàn)，服用褪黑素病人較安慰劑組疼痛明顯減輕。Saha等[39]研究發(fā)現(xiàn)褪黑素不僅緩解胃腸道癥狀，對(duì)焦慮癥狀亦有緩解作用。

四、褪黑素鎮(zhèn)痛作用機(jī)制

多項(xiàng)臨床試驗(yàn)和基礎(chǔ)研究均發(fā)現(xiàn)褪黑素具有鎮(zhèn)痛作用，但其鎮(zhèn)痛機(jī)制尚不明確。褪黑素能調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律、改善睡眠，有助于改善慢性疼痛病人焦慮、抑郁和疼痛等癥狀；其次，研究發(fā)現(xiàn)褪黑素也具有直接鎮(zhèn)痛作用，可能與褪黑素受體、GABA受體系統(tǒng)、阿片受體系統(tǒng)、離子通道等因素相關(guān)。

1.褪黑素與褪黑素受體

褪黑素受體主要包括膜受體和核受體。膜受體是G蛋白偶聯(lián)受體，分為MT1和MT2受體，兩種受體結(jié)構(gòu)之間有70%的相似性。核受體(retinoid receptor-related orphan receptor， ROR)分 為 3 種 亞型，即RORα、RORβ和RORγ。研究發(fā)現(xiàn)，MT1和MT2受體抑制劑luzindole，或選擇性MT2受體抑制劑4-P-PODT，均能減弱褪黑素的鎮(zhèn)痛作用。Lopez-Canul等[40]發(fā)現(xiàn)，在大鼠脊髓神經(jīng)結(jié)扎病理性痛模型中，皮下注射新型選擇性MT2受體部分激動(dòng)劑UCM924會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的鎮(zhèn)痛反應(yīng)。這種效應(yīng)是劑量依賴的，并且可以被4-P-POD所阻斷，并且不會(huì)產(chǎn)生共濟(jì)失調(diào)功能的損害。在免疫組化反應(yīng)中，他們觀察到MT2受體主要表達(dá)在延髓頭端腹外側(cè)的中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)區(qū)域；如果向該區(qū)域注射UCM924，那么也會(huì)產(chǎn)生明顯的鎮(zhèn)痛效應(yīng)。由此可見，褪黑素可以通過MT2受體調(diào)節(jié)腦干下行鎮(zhèn)痛通路發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。該課題組的另外一項(xiàng)研究中[41]，他們?cè)诩毙匝仔酝吹膭?dòng)物模型上得到了相似的結(jié)論。褪黑素受體的活化會(huì)降低腺苷酸環(huán)化酶的活性，降低細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate， cAMP)的水平[42]。褪黑素還能通過MT1/MT2抑制鈣調(diào)蛋白與特定酶的結(jié)合[43]，而鈣調(diào)蛋白激酶在中樞致敏過程中發(fā)揮了重要作用。褪黑素還可通過核受體抑制5-脂氧酶(5-lipoxygenase，5-LOX) mRNA表達(dá)，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子作用，調(diào)控下游基因表達(dá)[44，45]。褪黑素僅對(duì)表達(dá)ROR/RZR受體的細(xì)胞發(fā)揮其抑制5-LOX mRNA的作用。褪黑素的這種作用還表明其可能在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，因?yàn)?-LOX是重要的炎癥調(diào)節(jié)因子。

2.褪黑素與阿片受體

Golombek等[46]等較早就發(fā)現(xiàn)，在大鼠熱平板實(shí)驗(yàn)中，褪黑素能產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效應(yīng)，這種作用能被阿片受體阻滯劑納洛酮阻斷。這一研究初步揭示褪黑素鎮(zhèn)痛作用可能與阿片受體有關(guān)。Yu等[47]通過熱水甩尾試驗(yàn)觀察大鼠對(duì)疼痛的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)納洛酮能減弱褪黑素的鎮(zhèn)痛效應(yīng)。Jeong等[48]也發(fā)現(xiàn)納洛酮能抵消褪黑素誘導(dǎo)的大鼠痛閾升高。Lin等[49]在大鼠模型中，通過單位神經(jīng)元放電記錄分析法，記錄韁核痛相關(guān)神經(jīng)元放電活動(dòng)，并觀察外側(cè)韁核痛神經(jīng)元在褪黑色素作用下電活動(dòng)的改變，及對(duì)傷害性刺激痛敏感性的改變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)褪黑色素影響外側(cè)韁核痛神經(jīng)元的電活動(dòng)，并使外側(cè)韁核痛神經(jīng)元對(duì)傷害性刺激敏感性降低，但此作用可被納洛酮翻轉(zhuǎn)。由此可見，褪黑色素可通過作用于外側(cè)韁核的阿片受體而影響其痛相關(guān)神經(jīng)元對(duì)痛刺激的反應(yīng)，從而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效應(yīng)。在神經(jīng)病理性痛模型及電刺激模型中，也有研究發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果[50，51]。Liu等[52]發(fā)現(xiàn)，在小鼠坐骨神經(jīng)結(jié)扎神經(jīng)病理性疼痛模型中，褪黑素能改善小鼠睡眠狀況，并產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用；納洛酮能阻斷其鎮(zhèn)痛作用，但并不對(duì)睡眠產(chǎn)生影響。Mickle等在小鼠內(nèi)臟炎性痛模型中發(fā)現(xiàn)，褪黑素的鎮(zhèn)痛作用依賴于脊髓上行傳導(dǎo)通路，并與阿片受體系統(tǒng)相關(guān)[53]。上述研究均表明，在褪黑素的鎮(zhèn)痛機(jī)制中，有阿片受體系統(tǒng)參與其中。

3.褪黑素與GABA系統(tǒng)

γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid， GABA)能神經(jīng)元是人類神經(jīng)中樞的重要抑制性信號(hào)通路，對(duì)痛覺感受神經(jīng)元具有抑制作用，能支配、調(diào)節(jié)痛覺感受[54]。褪黑素能調(diào)節(jié)GABA受體的功能[55]。研究證實(shí)，大鼠腦內(nèi)的褪黑素能增加GABA與GABA受體的親和度，褪黑素及其類似物能直接與GABA受體結(jié)合，能增加GABA的分泌[56]。Zurowski等[50]在大鼠神經(jīng)病理性痛模型中發(fā)現(xiàn)，GABA拮抗劑picrotoxin和納洛酮均能抑制褪黑素的鎮(zhèn)痛效應(yīng)。該研究表明，褪黑素的鎮(zhèn)痛機(jī)制與GABA和阿片受體系統(tǒng)有關(guān)。

4.褪黑素與離子通道

鉀離子通道是亞型最多、作用最復(fù)雜的離子通道，在調(diào)節(jié)靜息膜電位、動(dòng)作電位的復(fù)極及神經(jīng)遞質(zhì)釋放方面具有重要作用。在細(xì)胞水平，褪黑素能夠活化G蛋白偶聯(lián)的離子通道[57]，從而抑制神經(jīng)元一系列動(dòng)作電位。褪黑素還能促進(jìn)小腦、視交叉上核等區(qū)域神經(jīng)元的鉀離子釋放。

鈣離子通道在痛覺產(chǎn)生和中樞敏化過程中具有重要作用[58]。Ca2+離子通道可以調(diào)控多種參與痛覺調(diào)節(jié)的神經(jīng)遞質(zhì)釋放，包括P物質(zhì)、乙酰膽堿、谷氨酸、GABA等[59]。Ayar等研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素能夠阻斷鈣離子通道，抑制神經(jīng)節(jié)背根神經(jīng)元Ca2+離子內(nèi)流，降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+離子濃度，抑制神經(jīng)遞質(zhì)釋放，從而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效應(yīng)[60]。

五、小結(jié)與展望

綜上所述，目前已有大量研究在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中證實(shí)了褪黑素對(duì)多種類型疼痛具有鎮(zhèn)痛效應(yīng)。但是，其鎮(zhèn)痛機(jī)制仍不清楚，臨床試驗(yàn)結(jié)果也不完全一致，需要更多研究探索其作用機(jī)制，證實(shí)其臨床療效。隨著研究深入，褪黑素有望成為新型有效的、不良反應(yīng)更小的鎮(zhèn)痛藥物，在疼痛病人的輔助鎮(zhèn)痛治療中發(fā)揮獨(dú)特作用。