瘙癢的神經(jīng)免疫學(xué)進(jìn)展

謝鑫陽(yáng), 敖穗婷, 王芳

中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院皮膚科，廣東 廣州 510080

瘙癢最早的定義見(jiàn)于1660年，它被認(rèn)為是一種令人想去搔抓的不愉快感覺(jué)。根據(jù)臨床病程，瘙癢可分為急性瘙癢和慢性瘙癢。急性瘙癢是一種保護(hù)性機(jī)制，在日常生活中十分普遍，如蚊蟲(chóng)叮咬、接觸羽毛纖維等。當(dāng)瘙癢現(xiàn)象持續(xù)達(dá)到甚至超過(guò)6周時(shí)則被稱為慢性瘙癢[1]。慢性瘙癢是一種病態(tài)現(xiàn)象，與多種疾病密切相關(guān)。因常引起失眠、焦慮等問(wèn)題，慢性瘙癢給患者的生活質(zhì)量帶來(lái)了極大的負(fù)面影響。然而，瘙癢至今缺乏被批準(zhǔn)的治療藥物，因此，研究瘙癢尤其是慢性瘙癢的發(fā)生機(jī)制并找到可能的干預(yù)靶點(diǎn)是科研工作者和臨床醫(yī)生普遍關(guān)心的問(wèn)題。

隨著瘙癢特異性通路的發(fā)現(xiàn)，免疫反應(yīng)與瘙癢神經(jīng)通路之間的關(guān)聯(lián)被逐漸揭示，因此產(chǎn)生了新興研究領(lǐng)域——瘙癢神經(jīng)免疫學(xué)。近十余年來(lái)，瘙癢神經(jīng)免疫研究領(lǐng)域不斷出現(xiàn)突破性進(jìn)展，揭示了皮膚免疫細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子可直接激活感覺(jué)神經(jīng)元介導(dǎo)瘙癢[2]?；谶@些研究進(jìn)展，一些新型神經(jīng)免疫靶向干預(yù)策略正逐步應(yīng)用于瘙癢治療。

1 慢性瘙癢疾病分類

2007年國(guó)際瘙癢研究論壇(international forum for the study of itch, IFSI)根據(jù)慢性瘙癢的病因?qū)⑵浞譃橐韵?型[1]：①皮膚病型：如炎癥性皮膚病(特應(yīng)性皮炎、接觸性皮炎、蕁麻疹、銀屑病等)、感染性皮膚病(毛囊炎、疥瘡、單純皰疹等)和腫瘤性皮膚病(皮膚T細(xì)胞淋巴瘤)等；②系統(tǒng)型：如慢性腎功能衰竭、原發(fā)性膽汁性肝硬化、甲狀腺功能亢進(jìn)、霍奇金淋巴瘤、副腫瘤性瘙癢和藥物性瘙癢等；③神經(jīng)源型：由器質(zhì)性神經(jīng)損傷、壓迫等引起；④精神病型：精神和心身疾病、軀體性瘙癢、妄想癥等；⑤混合型：不止一種疾病引起的瘙癢；⑥不明原因型。將慢性瘙癢從病因角度進(jìn)行分類，有利于為慢性瘙癢的診斷提供方向，從而制定相應(yīng)檢查和治療方案。

2 瘙癢的神經(jīng)信號(hào)通路

瘙癢曾經(jīng)被認(rèn)為是一種輕微的疼痛，相關(guān)的強(qiáng)度理論指出對(duì)同一組神經(jīng)元的弱激活和強(qiáng)激活分別產(chǎn)生瘙癢和痛覺(jué)。之后有實(shí)驗(yàn)證明人體內(nèi)的一類C纖維接受組胺刺激后可引起瘙癢，卻無(wú)法被機(jī)械刺激和熱刺激激活，提示可能存在獨(dú)特的瘙癢特異性傳導(dǎo)通路[3]。2007年隨著第一個(gè)獨(dú)立于疼痛的瘙癢特異性受體胃泌素釋放肽受體(gastrin-releasing peptide receptor, GRPR)在神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)，瘙癢特異性感覺(jué)神經(jīng)通路才被逐漸揭示和勾勒出來(lái)[4]。

皮膚是抵御外界環(huán)境刺激的第一道屏障，由初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元支配。初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元位于背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglia, DRG)，其結(jié)構(gòu)為假單極神經(jīng)元，胞體發(fā)出一個(gè)軸突投射至中樞神經(jīng)脊髓，另一個(gè)軸突則投射至皮膚，并在表皮形成分支的游離神經(jīng)末梢。瘙癢感覺(jué)信號(hào)始于皮膚，初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)末梢通過(guò)致癢因子受體識(shí)別外周致癢因子(pruritogen)，進(jìn)而引起感覺(jué)神經(jīng)元離子通道如瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道(transient receptor potential cation channel, TRP)V1、TRPA1等開(kāi)放，從而導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞膜去極化，最終產(chǎn)生動(dòng)作電位[5]。瘙癢信號(hào)因此能夠從外周向中樞進(jìn)行傳遞：首先由初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元傳導(dǎo)至脊髓背角神經(jīng)元，進(jìn)而傳遞至大腦皮層，并在大腦皮層被感知。

外周感覺(jué)神經(jīng)元表達(dá)Mas相關(guān)G蛋白偶聯(lián)受體家族(Mas-related G protein-coupled receptor, MRGPR)是神經(jīng)免疫學(xué)上一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性進(jìn)展[6]，該家族由人類的8個(gè)基因和小鼠的27個(gè)基因組成，其中多個(gè)成員已被證明可以介導(dǎo)瘙癢信號(hào)，如MrgprA3、MrgprD和MrgprC11[6-7]。小鼠MrgprA3介導(dǎo)氯喹引發(fā)的瘙癢，其瘙癢信號(hào)傳遞依賴于脊髓中的GRPR。在人類中，氯喹可以激活與MrgprA3具有相似序列的MRGPRX1[7]。MrgprC11介導(dǎo)牛腎上腺髓質(zhì)肽(bovine adrenal medulla peptide, BAM)8-22產(chǎn)生的瘙癢，MrgprC11與MrgprA3在相同的感覺(jué)神經(jīng)元亞群上共表達(dá)，它們下游均依賴TRPA1傳遞信號(hào)[7-8]。與MrgprA3和MrgprC11表達(dá)的感覺(jué)神經(jīng)元不同，MrgprD陽(yáng)性神經(jīng)元主要傳導(dǎo)β-丙氨酸引發(fā)的瘙癢信號(hào)。鑒于MRGPR家族與瘙癢密切相關(guān)，探究其在瘙癢性疾病中作用機(jī)制的基礎(chǔ)研究及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究是目前較為活躍的研究領(lǐng)域。

瘙癢感覺(jué)神經(jīng)元異質(zhì)性近年也有較大進(jìn)展。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)可將DRG感覺(jué)神經(jīng)元根據(jù)特定受體和標(biāo)志進(jìn)行分類。Usoskin等[9]以2015年首次報(bào)道的經(jīng)典分類為例，闡述各種感覺(jué)神經(jīng)元與致癢因子和瘙癢信號(hào)通路之間的關(guān)系。DRG神經(jīng)元根據(jù)是否有神經(jīng)肽RNA水平的高表達(dá)分為肽能(peptidergic, PEP)神經(jīng)元和非肽能(nonpeptidergic, NP)神經(jīng)元。PEP神經(jīng)元分泌多種神經(jīng)肽，如：降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)、P物質(zhì)(substance P, SP)和血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide, VIP)等，神經(jīng)肽可作用于相關(guān)組織引起組織器官功能和結(jié)構(gòu)改變。NP神經(jīng)元雖然神經(jīng)肽基因表達(dá)水平較低，但也具備一定的分泌神經(jīng)肽的能力。大部分傳導(dǎo)瘙癢信號(hào)的神經(jīng)元為NP神經(jīng)元。NP瘙癢神經(jīng)元根據(jù)受體表達(dá)的異質(zhì)性可進(jìn)一步被劃分為3個(gè)亞群：NP1、NP2和NP3。NP1神經(jīng)元表達(dá)MrgprD而不表達(dá)TRPV1，NP2神經(jīng)元表達(dá)MrgprA3、MrgprC11、TRPV1和組胺1受體(Hrh1)等，NP3神經(jīng)元高表達(dá)Hrh1、5-羥色胺受體、白三烯受體和IL-31受體等。值得注意的是，NP3神經(jīng)元表達(dá)腦鈉肽(brain natriuretic peptide, BNP)。作為神經(jīng)肽的一種，BNP可將NP3介導(dǎo)的瘙癢信號(hào)進(jìn)一步向脊髓傳遞[10]。神經(jīng)肽胃泌素釋放肽(gastrin-releasing peptide, GRP)是一個(gè)重要的瘙癢相關(guān)神經(jīng)肽，通過(guò)脊髓內(nèi)的GRP-GRPR回路將瘙癢信號(hào)從外周傳遞至中樞神經(jīng)系統(tǒng)[4]，然而目前，關(guān)于DRG神經(jīng)元與GRP-GRPR回路之間的中間信號(hào)的傳遞尚不完全清楚[11]?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)瘙癢神經(jīng)元的分類明確了各類NP神經(jīng)元對(duì)其特定致癢原的識(shí)別，然而，各種瘙癢信號(hào)通路如何從外周進(jìn)一步傳遞至脊髓尚需進(jìn)一步研究。

3 2型免疫反應(yīng)與瘙癢信號(hào)傳導(dǎo)

免疫反應(yīng)根據(jù)效應(yīng)細(xì)胞和炎癥因子的不同，可分為1型、2型和17型免疫反應(yīng)。其中，2型免疫反應(yīng)與瘙癢關(guān)系密切(圖1)。2型免疫反應(yīng)相關(guān)細(xì)胞主要包括肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、2型輔助性T細(xì)胞(T-helper 2, Th2)和2型固有淋巴樣細(xì)胞(2 innate lymphoid cell, ILC-2)等；炎癥因子主要有IL-4、IL-13和IL-31等。

圖1 2型免疫反應(yīng)與瘙癢信號(hào)通路關(guān)系示意圖：2型免疫細(xì)胞和表皮角質(zhì)形成細(xì)胞釋放致癢因子被外周感覺(jué)神經(jīng)末梢上相應(yīng)受體識(shí)別后，引起動(dòng)作電位，進(jìn)而將瘙癢信號(hào)向脊髓和大腦傳遞，最終在大腦皮層被感知。CysLTR2：半胱氨酰白三烯受體2；GRP-GRPR：胃泌素釋放肽-受體回路；JAK：Janus激酶；LTC4：白三烯C4；TRP：瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道；TSLP：胸腺基質(zhì)淋巴生成素(作圖工具為Biorender網(wǎng)站：https://biorender.com)

3.1 肥大細(xì)胞

肥大細(xì)胞是皮膚和其他粘膜屏障的常駐免疫細(xì)胞，在解剖學(xué)上和感覺(jué)神經(jīng)末梢非常貼近。活化后的肥大細(xì)胞可迅速釋放組胺等多種致癢因子，進(jìn)而激活感覺(jué)神經(jīng)元上的相應(yīng)受體引起瘙癢。因此，肥大細(xì)胞-組胺通路被認(rèn)為是瘙癢神經(jīng)免疫學(xué)的經(jīng)典通路[12]。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，組胺共有4種受體，均為G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors, GPCRs)：H1R到H4R。其中，DRG感覺(jué)神經(jīng)元上表達(dá)H1R和H4R。組胺通過(guò)激活H1R引起TRPV1開(kāi)放，進(jìn)而觸發(fā)感覺(jué)神經(jīng)元的動(dòng)作電位，引發(fā)瘙癢感覺(jué)[13]。因此，組胺引起的瘙癢是經(jīng)典的TRPV1依賴性瘙癢。然而阻斷H1R的抗組胺藥物對(duì)蕁麻疹以外的多數(shù)瘙癢性疾病的療效普遍欠佳[14]，提示存在其他非組胺依賴性瘙癢信號(hào)通路(圖2)。

肥大細(xì)胞可被物理、化學(xué)等多種因素激活，其中以變應(yīng)原特異性IgE激活通路最為經(jīng)典，該通路也是引發(fā)瘙癢的經(jīng)典通路之一。IgE可預(yù)先結(jié)合于肥大細(xì)胞表面的高親和力受體FcεRI，當(dāng)變應(yīng)原再次出現(xiàn)并與IgE結(jié)合時(shí)，IgE發(fā)生交聯(lián)，進(jìn)而誘導(dǎo)肥大細(xì)胞迅速脫顆粒，并釋放多種效應(yīng)分子。其中組胺、5-羥色胺、類胰蛋白酶、白三烯和前列腺素等均可直接引起瘙癢[12]。除經(jīng)典的IgE激活通路外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)一條新的Mrgpr依賴性肥大細(xì)胞瘙癢通路。與Mrgpr家族的其他成員不同，MrgprB2并非表達(dá)于神經(jīng)元，而是表達(dá)于小鼠的肥大細(xì)胞[15]。最新研究[16]證明MrgprB2可被多種物質(zhì)激活，腎上腺髓質(zhì)素前體多肽(proadrenomedullin peptide, PAMP)9-20作為配體之一，可直接激活MrgprB2引發(fā)小鼠肥大細(xì)胞脫顆粒。與組胺不同，MrgprB2激活后，肥大細(xì)胞將釋放大量類胰蛋白酶和少量組胺。該發(fā)現(xiàn)與疾病的聯(lián)系在于，PAMP在變態(tài)反應(yīng)性接觸性皮炎(allergic contact dermatitis, ACD)患者角質(zhì)形成細(xì)胞中高度表達(dá)，而ACD小鼠模型證實(shí)，ACD引起的瘙癢依賴于MrgprB2而非IgE。MrgprB2的發(fā)現(xiàn)不僅揭示了一條新的肥大細(xì)胞激活通路，也解釋了疾病接觸性皮炎瘙癢的部分原因。人類MRGPRX2與小鼠MrgprB2同源，MRGPRX2同樣表達(dá)于人肥大細(xì)胞上，許多外源性物質(zhì)和內(nèi)源性多肽如抗菌肽β-防御素、葡萄球菌δ-毒素等均可通過(guò)MRGPRX2激活肥大細(xì)胞[17-18]。且已發(fā)現(xiàn)，在特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis, AD)和銀屑病患者的瘙癢性皮疹中，MRGPRX2 mRNA表達(dá)增加[19]。預(yù)示著MRGPRX2可能成為治療瘙癢的新靶點(diǎn)[20]。

3.2 嗜堿性粒細(xì)胞

嗜堿性粒細(xì)胞與包括AD、蕁麻疹、哮喘和食物過(guò)敏在內(nèi)的多種過(guò)敏性疾病有關(guān)。與肥大細(xì)胞類似，嗜堿性粒細(xì)胞表面同樣表達(dá)IgE的高親和力受體FcεRI[21]，也同樣能夠釋放多種炎癥介質(zhì)如組胺、白三烯、IL-4和IL-13等。與肥大細(xì)胞常駐皮膚的特點(diǎn)不同，嗜堿性粒細(xì)胞常駐血液循環(huán)中，在皮膚炎癥時(shí)可向皮膚組織迅速趨化。盡管如此，嗜堿性粒細(xì)胞和瘙癢的關(guān)系卻從未得到證明。通過(guò)對(duì)中重度AD患者的每日瘙癢數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)部分患者具有長(zhǎng)期慢性瘙癢基礎(chǔ)上突然加重的急性瘙癢癥狀，而且這種現(xiàn)象在過(guò)敏原特異性IgE陽(yáng)性患者中的發(fā)生率更高。然而，有趣的是，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：這種突然加重的瘙癢雖然具有IgE依賴性，卻并不依賴肥大細(xì)胞，而是依賴血液中的嗜堿性粒細(xì)胞。不僅如此，過(guò)敏原刺激后的嗜堿性粒細(xì)胞通過(guò)釋放白三烯(leukotriene, LT)C4與感覺(jué)神經(jīng)元上的半胱氨酰白三烯受體2結(jié)合，并進(jìn)一步互補(bǔ)性依賴TRPV1和TRPA1傳遞瘙癢信號(hào)[22]。該瘙癢模式的發(fā)現(xiàn)提示目前臨床工作中應(yīng)用的瘙癢評(píng)價(jià)系統(tǒng)可能需要一定改進(jìn)。同時(shí)，透徹的機(jī)制剖析不僅首次證明了嗜堿性粒細(xì)胞和瘙癢的關(guān)系，也意味著白三烯C4神經(jīng)免疫通路可能成為AD瘙癢干預(yù)的新靶點(diǎn)(圖2)。

圖2 2型免疫反應(yīng)靶向藥物作用靶點(diǎn)機(jī)制圖 CPUO:原因不明的慢性瘙癢；PN:結(jié)節(jié)性癢疹(作圖工具為Biorender網(wǎng)站：https://biorender.com)

3.3 經(jīng)典2型細(xì)胞因子

許多2型炎癥主導(dǎo)的皮膚病都具有長(zhǎng)期、反復(fù)、慢性的瘙癢特點(diǎn)。在眾多2型炎癥因子中，IL-31 是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可直接致癢的2型炎癥因子[23]。IL-31在AD和結(jié)節(jié)性癢疹(prurigo nodularis, PN)皮損組織中均有高表達(dá)。IL-31在感覺(jué)神經(jīng)元上的受體為IL-31RA和OSMRβ組成的二聚體，IL-31可通過(guò)結(jié)合其受體直接激活感覺(jué)神經(jīng)元引發(fā)瘙癢。與白三烯C4互補(bǔ)性依賴TRPV1和TRPA1不同，IL-31瘙癢信號(hào)的傳導(dǎo)雖然也同時(shí)依賴TRPV1和TRPA1，但抑制其中任何一種離子通道均可減輕IL-31誘發(fā)性瘙癢[24]。Nemolizumab是一種針對(duì)IL-31受體亞單位(IL-31RA)的單克隆抗體，臨床試驗(yàn)已經(jīng)證明了其對(duì)AD有良好的止癢效果[25]，加之最近一項(xiàng)二期臨床試驗(yàn)證明nemolizumab對(duì)PN也具有良好的療效[26]，因此，IL-31是一個(gè)值得期待的瘙癢阻斷靶點(diǎn)。

2017年，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)2型細(xì)胞因子IL-4和IL-13可以直接刺激感覺(jué)神經(jīng)元上的受體IL-4Rα促進(jìn)瘙癢，而且IL-4可增強(qiáng)感覺(jué)神經(jīng)元對(duì)其他致癢因子如組胺、IL-31等的反應(yīng)[27]。Dupilumab是針對(duì)IL-4Rα的單克隆抗體，在治療AD及其他慢性瘙癢疾病中體現(xiàn)出了非常好的療效[28]。兩種抗IL-13單克隆抗體tralokinumab和lebrikizumab，同樣在治療AD的二期臨床試驗(yàn)中顯示出對(duì)瘙癢有較好的療效[29-30]。因此，IL-4和IL-13是否可能成為其他瘙癢性疾病的治療靶點(diǎn)值得進(jìn)一步觀察。2型細(xì)胞因子依賴JAK-STAT信號(hào)通路進(jìn)行信號(hào)傳遞，IL-4Rα介導(dǎo)的瘙癢神經(jīng)信號(hào)同樣依賴下游的JAK激酶[27]。目前，外用的JAK抑制劑tofacitinib已被證實(shí)可明顯減輕AD和銀屑病患者的瘙癢[31]，而口服JAK抑制劑(如upadacitinib、tofacitinib和abrocitinib)也在AD和原因不明的慢性瘙癢中顯示出良好的止癢效果[32-34](圖2)。因此，JAK抑制劑可能是炎癥因子單克隆抗體之外又一治療瘙癢的有力武器。

3.4 表皮因子

“瘙癢-搔抓循環(huán)”被認(rèn)為是加重瘙癢和皮膚病的重要因素，而其中的科學(xué)機(jī)制卻到近10年才被逐步解析。表皮角質(zhì)形成細(xì)胞受到刺激后可以產(chǎn)生各種表皮因子如胸腺基質(zhì)淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)和IL-33等，它們可激活2型免疫細(xì)胞，促進(jìn)2型細(xì)胞因子的釋放，進(jìn)一步擴(kuò)大2型炎癥效應(yīng)。2013年，Wilson等[35]研究顯示感覺(jué)神經(jīng)元表面存在TSLP受體TSLPR，TSLP可通過(guò)結(jié)合TSLPR直接激活感覺(jué)神經(jīng)元引發(fā)瘙癢。接著，在一項(xiàng)過(guò)敏性接觸性皮炎的研究中，小鼠模型研究表明，IL-33通過(guò)ST2直接刺激感覺(jué)神經(jīng)元加重原有皮膚炎癥引起的瘙癢[36]。臨床試驗(yàn)中，雖然抗TSLP單克隆抗體tezepelumab在治療AD的2期臨床試驗(yàn)中療效一般[37]，但是否對(duì)其他瘙癢性疾病有治療效果卻未可知?？笽L-33單克隆抗體etokimab在AD的2期臨床試驗(yàn)中顯示出積極的療效[38]，但是否能獲批上市仍需進(jìn)一步臨床試驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，無(wú)論是神經(jīng)傳導(dǎo)，還是免疫細(xì)胞和炎癥因子，瘙癢神經(jīng)免疫學(xué)均有一定的發(fā)現(xiàn)，為生物靶向制劑治療瘙癢提供了依據(jù)。然而，瘙癢神經(jīng)免疫卻仍有很多懸而未決的問(wèn)題，比如：IL-4和IL-13作為促進(jìn)慢性瘙癢的關(guān)鍵2型炎癥因子，它們的主要細(xì)胞來(lái)源是什么？敲除嗜堿性粒細(xì)胞似乎不能減輕慢性瘙癢，提示可能有其他細(xì)胞成為IL-4、IL-13的主要來(lái)源。銀屑病作為1型/17型炎癥反應(yīng)主導(dǎo)的疾病，瘙癢發(fā)生率約70%，其神經(jīng)免疫學(xué)機(jī)制是什么？角質(zhì)形成細(xì)胞同樣有多種炎癥因子受體的表達(dá)，它在瘙癢機(jī)制中的作用是否僅限于分泌表皮因子呢？以上諸多問(wèn)題仍需進(jìn)一步的科學(xué)研究來(lái)回答和證實(shí)。未來(lái)研究也將不僅限于免疫反應(yīng)對(duì)感覺(jué)神經(jīng)的致癢效應(yīng)，而且擴(kuò)展至研究感覺(jué)神經(jīng)對(duì)免疫系統(tǒng)的反作用上。交叉學(xué)科的思維碰撞必將帶來(lái)更加顯著的科學(xué)進(jìn)步，我們堅(jiān)信，不久的將來(lái)，皮膚病研究將有更多神經(jīng)免疫學(xué)機(jī)制的新發(fā)現(xiàn)！