眼部瘙癢的發(fā)生機制及信號通路研究進展

黎 彪，袁 晴，邵 毅

0引言

瘙癢是許多眼部疾病的常見癥狀，如過敏性結膜炎、干眼及微生物感染等[1-3]，且過敏性眼病患者的眼部瘙癢癥狀常常很嚴重[4]，但目前可用的治療方法往往并無很好的療效。眼部瘙癢主要發(fā)生在結膜、上瞼和下瞼內側的黏膜[5]，而強行摩擦、抓揉瘙癢的眼睛則可能導致眼部感染、紅腫、圓錐角膜甚至是白內障[6-7]。研究表明，眼部瘙癢發(fā)生在結膜而不在角膜是由于三叉神經(jīng)節(jié)對結膜與角膜的支配方式不同[5]，特異性支配結膜的感覺神經(jīng)元主要表達MrgprA3，其負責癢覺信息的傳導。眼部瘙癢主要發(fā)生在結膜，而多數(shù)眼痛則發(fā)生在角膜，利用軸索追蹤的方法發(fā)現(xiàn)結膜和角膜之間的感覺神經(jīng)支配模式不同，其中以MrgprA3表達為標志的一組結膜選擇性感覺纖維為主，介導了癢感的形成，且組胺和非組胺瘙癢原的作用都集中在結膜感覺纖維上，使它們在過敏性結膜炎相關的瘙癢中發(fā)揮關鍵作用。

1眼部瘙癢機制

1.1眼部瘙癢的外周神經(jīng)機制眼結膜和角膜均接受三叉神經(jīng)節(jié)的初級感覺神經(jīng)元支配，在檢查人群中發(fā)現(xiàn)了兩種初級感覺神經(jīng)元，它們選擇性地支配結膜而非角膜。第一類是MrgprD陽性感覺纖維，其僅支配結膜而不支配角膜，與它們在皮膚中廣泛的神經(jīng)支配相似，MrgprD陽性感覺纖維僅支配邊緣結膜，該區(qū)域在眨眼期間與眼表直接接觸。第二類是MrgprA3陽性感覺纖維，通過利用MrgprA3GFP-cre等轉基因小鼠研究發(fā)現(xiàn)MrgprA3陽性感覺神經(jīng)纖維選擇性地支配結膜而在角膜中完全不表達。MrgprA3陽性感覺神經(jīng)纖維終端富集于靠近內外側眼角的結膜，這是對瘙癢最敏感的區(qū)域，暗示MrgprA3感覺纖維在眼部瘙癢中起到了關鍵性作用，盡管表達生長激素抑制素(somatostatin，SST)等其他瘙癢相關性感覺神經(jīng)元在皮膚中具有密集的神經(jīng)支配，但在結膜和角膜中均不表達[8]。

為了證實僅支配結膜的MrgprD和MrgprA3陽性感覺神經(jīng)元在眼部感覺傳導中的作用，將不同的致痛劑和致癢劑作用于小鼠下結膜囊，發(fā)現(xiàn)能選擇性激活皮膚中SST陽性感覺神經(jīng)元的兩種免疫因子白介素-31(interleukin-31，IL-31)[9]和白三烯D4(leukotriene D4，LTD4)[10]均未能在結膜誘發(fā)小鼠產生刮擦抓撓行為，表明SST陽性感覺纖維并未在結膜中表達。而MrgprD受體激動劑β-丙氨酸(β-Alanine)可誘發(fā)少量抓撓行為；MrgprA3受體激動劑氯喹(chloroquine，CQ)可誘發(fā)嚴重的抓撓行為。研究發(fā)現(xiàn)，敲除MrgprA3受體后，不僅CQ不會誘發(fā)小鼠在結膜處的抓撓行為，其它致癢劑組胺和5-羥色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)也不會誘發(fā)，表明MrgprA3陽性感覺神經(jīng)元在眼部瘙癢中起重要的傳導作用。應用轉基因小鼠記錄MrgprA3陽性神經(jīng)元的鈣信號，結果表明，MrgprA3陽性神經(jīng)元會被神經(jīng)肽FF(neuropeptide FF，NPFF)、CQ、組胺、5-HT這4種致癢劑激活，表明結膜MrgprA3陽性感覺神經(jīng)元介導組胺與非組胺急性癢覺，與皮膚癢覺傳遞的神經(jīng)機制不同[11]。組胺、5-HT和類胰蛋白酶可由肥大細胞分泌，不同類型的肥大細胞刺激會誘導不同的肥大細胞介質釋放，導致不同的感覺神經(jīng)元和瘙癢模式的激活[12-14]。研究表明，當結膜發(fā)生過敏反應時，肥大細胞會產生脫顆粒作用，誘發(fā)大量刮擦抓撓行為，尤其是在肥大細胞脫顆粒后，可直接與MrgprA3陽性感覺纖維相互作用。敲除MrgprA3陽性神經(jīng)元能夠顯著減少結膜過敏誘發(fā)的抓撓行為，表明MrgprA3陽性神經(jīng)感覺纖維是過敏性結膜炎中主要的瘙癢感覺纖維[15]。

1.2眼部瘙癢的中樞神經(jīng)機制調控結膜與角膜的中樞神經(jīng)環(huán)路有明顯的差異表現(xiàn)，但尚不清楚這種解剖學差異是否與眼部瘙癢的結膜起源及角膜對瘙癢不敏感相關。神經(jīng)介素B(neuromedin B，NMB)是一種在小直徑感覺神經(jīng)元中高表達的肽，包括MrgprA3陽性神經(jīng)元[16-17]。通過在結膜或角膜中注射逆行示蹤劑麥胚凝集素(wheat germ agglutinin，WGA)，發(fā)現(xiàn)NMB主要表達在支配結膜的感覺神經(jīng)元中。而且，支配結膜的感覺神經(jīng)元的中樞投射區(qū)域有大量NMB受體(NMBR)表達，而支配角膜的感覺神經(jīng)元的中樞投射區(qū)域則無NMBR表達。此外，敲除NMB或NMBR會大幅降低小鼠抓撓行為，表明中樞NMB-NMBR信號通路支配結膜并介導了癢覺的產生[18]。

2眼部瘙癢信號通路

對于Mas相關的G蛋白偶聯(lián)受體或基因(Mrgprs)，瘙癢似乎是其主要功能，該受體具有如下特點：(1)其配體特異性相對混雜，對致癢物質親和性最好；(2)在皮膚感覺神經(jīng)元和肥大細胞中表達，是瘙癢的主要細胞成分；(3)它們首先出現(xiàn)在四足動物的進化過程中，四足動物的胳膊和腿在造成傷害之前，需要通過抓撓清除皮膚上的寄生蟲或其他有毒物質[19]。G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)是一個大的7跨膜結構域的超蛋白家族，G蛋白與外周信使(配體)相互作用以進行細胞內信號傳遞[20]。GPCRs具有檢測如脂類、離子和蛋白質等刺激物的作用，根據(jù)GPCRs的表達，瘙癢敏感神經(jīng)元可分為3類，即NP1～3，以占主導地位的瘙癢相關受體描述每個類別。NP1神經(jīng)元表達MrgprD，NP2神經(jīng)元表達MrgprA3和MrgprC11。NP3神經(jīng)元表達5-HT受體[10]。

2.1MrgprD陽性的NP1神經(jīng)元介導的眼部瘙癢信號通路與皮膚中廣泛的神經(jīng)支配相似，MrgprD陽性感覺纖維支配結膜邊緣。MrgprD的激活導致瘙癢，β-Alanine是MrgprD受體特異性激動劑[21]。MrgprD陽性神經(jīng)元中對β-Alanine敏感者占其總數(shù)40%[22]。研究表明，在小鼠中無論是皮內注射還是口服β-Alanine均會引起瘙癢[22]。重要的是，應用β-Alanine未能引起MrgprD陰性小鼠瘙癢。β-Alanine可誘發(fā)MrgprD強陽性表達的神經(jīng)元激動，但對消融MrgprD神經(jīng)元的動物沒有影響，并且MrgprD陽性的NP1神經(jīng)元具有瞬時受體電位A1(transient receptor potential，TRPA1)信號通道也參與瘙癢感覺的信號傳遞[19]。

2.2MrgprA3和MrgprC11陽性的NP2神經(jīng)元介導的眼部瘙癢信號通路小鼠MrgprA3(mMrgprA3)目前還沒有內源性配體。然而，已證明其能被CQ激活，當mMrgprA3與合適的配體結合時，可打開瞬時受體電位(transient receptor potential，TRP)通道，在瘙癢過程中激活mMrgprA3的主要通道不是TRPV1，而是TRPA1，因為TRPA1敲除后小鼠對mMrgprA3激動劑CQ幾乎沒有反應，而在TRPV1敲除后，組胺誘導的小鼠瘙癢感覺則變得遲鈍。此外，敲除TRPA1的小鼠對mMrgprC11激動劑BAM8-22也不再有反應。盡管如此，mMrgprC11并不能直接打開TRPA1通道，mMrgprC11似乎通過磷脂酶C激活打開TRPV1通道，而該通道又能有效激活TRPA1信號通道。這表明主要是TRPA1介導mMrgprA3和mMrgprC11的眼部瘙癢信號傳遞。NP2神經(jīng)元還存在組胺H1受體和TRPV1參與的過敏后瘙癢感覺信號傳遞。

2.35-HT受體陽性NP3神經(jīng)元介導的眼部瘙癢信號通路NP3神經(jīng)元除了主要表達5-HT受體外，NP3神經(jīng)元還富含其他獨特受體，包括半胱氨酸白三烯2受體、IL-31受體、利鈉肽、神經(jīng)緊張素和生長抑素[19]，但NP3神經(jīng)元眼部瘙癢具體作用及信號通路尚不清楚。

2.4眼部過敏性瘙癢信號通路眼結膜主要由杯狀細胞和層狀鱗狀細胞兩類細胞組成，杯狀細胞合成并分泌一種大的凝膠形成黏液，即高分子量黏液。黏液可以捕獲包括花粉和其他空氣傳播病原體在內的眼部過敏原，減少眼部過敏性瘙癢[11]。包括眼部瘙癢的許多臨床相關瘙癢癥狀具有肥大細胞依賴性機制，當結膜發(fā)生過敏反應時，肥大細胞會產生脫顆粒作用，誘發(fā)大量刮擦抓撓行為。肥大細胞特異性受體MRGPRX2(也稱為MRGPRb2)觸發(fā)肥大細胞脫顆粒，這是過敏性反應的關鍵過程[23]。肥大細胞能夠釋放多種免疫調節(jié)因子，包括組胺、前列腺素和細胞因子[24]。釋放的組胺能與NP2和NP3神經(jīng)元上的組胺受體結合，引發(fā)瘙癢感覺。肥大細胞的典型活化是通過與免疫球蛋白E(IgE)受體交聯(lián)，各種毒素、神經(jīng)肽和激素等非IgE多肽也可以激活肥大細胞[24]。在TRPV1敲除鼠中，組胺誘導的小鼠瘙癢反應則變得遲鈍，提示TRPV1陽性通道也參與介導細胞對組胺的瘙癢反應。

2.5脊髓GRPR陽性神經(jīng)元參與的眼部瘙癢信號通路胃泌素釋放肽受體(gastrin-releasing peptide receptor，GRPR)和利鈉肽受體A(natriuretic peptide receptor A，Npra)是表達于背角椎板Ⅰ的兩種受體，被認為是脊髓中神經(jīng)元的瘙癢選擇性受體[25]。GRPR陰性鼠對多種瘙癢原、化合物48/80(肥大細胞激活劑)和CQ無反應[26]。GRPR陽性神經(jīng)元接受MrgprA3陽性周圍單突觸神經(jīng)元傳入的信號，使眼部瘙癢感覺由外周感受器傳向神經(jīng)中樞。GRPR陽性神經(jīng)元層狀Ⅰ神經(jīng)元亞群提供特異性瘙癢感覺。有文獻報道瘙癢感覺沿脊髓神經(jīng)的傳導通路，并在細胞水平闡明皮膚感受器通過接收瘙癢原的刺激，刺激信號經(jīng)初級神經(jīng)纖維傳入、分化，再經(jīng)過脊髓，最終被大腦接收[19]。

3總結與展望

Mrgprs在瘙癢發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用，MrgprD陽性的NP1神經(jīng)元，MrgprA3、Mrgprc11陽性的NP2神經(jīng)元活化介導眼部瘙癢，且兩類瘙癢敏感神經(jīng)元的TRPA1通道是重要的信號通路之一，而TRPV1參與介導細胞感受器對組胺的瘙癢刺激反應。瘙癢原激活瘙癢敏感神經(jīng)元受體后，致使細胞內信號改變，初級神經(jīng)元將這種信號傳遞到脊髓GRPR陽性神經(jīng)元，使眼部瘙癢信號由外周傳向中樞。其中GRPR陽性神經(jīng)元層狀Ⅰ神經(jīng)元亞群提供特異性瘙癢感覺。目前混合使用CQ及鈉通道阻斷劑N-乙基利多卡因(N-ethyl-lidocaine QX-314)阻斷MrgprA3陽性感覺神經(jīng)元活化，為眼部瘙癢的治療提供了思路。NP3神經(jīng)元眼部瘙癢具體信號通路尚不清楚，進一步研究清楚其介導瘙癢的作用機制將為臨床上瘙癢的治療提供參考。針對特異性的、已知的瘙癢原，避免接觸是患者避免瘙癢癥狀煩惱的方法之一，但對于瘙癢原未知或病程中出現(xiàn)難以避免的瘙癢癥的患者，臨床上尚缺乏特別有效的止癢藥物，針對瘙癢原特異性神經(jīng)傳導通路有效的阻斷方法的研究將是未來研究工作需要突破的方向。