GABAB受體在脊髓水平痛覺調節中的研究進展

劉彥濤 王秀麗

外周傷害性刺激經脊髓、腦干和丘腦的傳遞和調制,最后在大腦皮層形成痛覺。脊髓在調制傷害性信息傳遞方面起著重要作用,脊髓背角是中樞神經系統痛覺信息整合加工的重要部位,是感覺信息傳入的門戶和整合的初級中樞。γ-氨基丁酸(GABA)受體是中樞神經系統中最重要的兩種抑制性神經受體之一,其中GABAB受體作為 GABA受體家族中惟一的G蛋白偶聯的代謝型受體,在脊髓水平的痛覺調制作用也被人們日益關注。

1 GABAB受體的結構及分型

1980年 Bowery等[1]發現了不同于經典的 GABA受體的一種亞型一 GABAB受體。與GABAA受體和 GABAC受體等離子門控型受體不同,GABAB受體屬于與胞內 G蛋白耦聯的代謝型受體家族。Kaupmann等[2]首先報道了 GABAB受體存在 2種剪接異構體,GABABla和 GABAB1b。兩者均有 7個跨膜域,相對分子量分別為 130 kD和 100 kD。從大鼠腦內得到 GABAB1的兩個異聚體,他們分別由 960個和 840個氨基酸殘基組成;二者的差別是：GABAB1a之 N端的 147個殘基序列,在 GABAB1b中由一段 18個氨基組成的不同序列所取代。在之后的研究中又發現了 GABAB1的其它 3個剪切異構體,分別為 GABAB1c,GABAB1d和 GABAB1e。 GABAB2的結構與 GABAB1相似,也有 7個跨膜區,相對分子量為 110 kD。已確定 GABAB2存在 3種剪切異構體：GABAB2a、GABAB2b和 GABAB2c,主要區別在于 C末端的結構不同。目前,大多數學者認為功能性的GABAB受體由GABAB1和 GABAB2這兩個亞單位異二聚體化組成。GABAB1的作用是與激動劑結合,GABAB2的作用是幫助 GABAB1,到細胞表面,與G蛋白結合,增強GABAB1與激動劑的親和力[3]。但Binet等[4]發現 CGP7930能與 GABAB2結合并激活 CABAB2,因而提出 GABAB2與 GABAB1兩個亞型各自均能形成功能完整的受體這一觀點。雖然形成了異二聚體,但 GABAB1和GABAB2各自保留了獨立的內質網和高爾基體[5]。Charles等[6]在研究中發現了區別于 GABAB1和 GABAB2的 GABABL亞單位,然而 Zheng等[7]認為其發揮的具體作用并不十分明確。

2 GABAB受體在脊髓背角的分布及表達

早期的放射自顯影實驗結果表明GABAB受體密集地分布于大鼠的小腦,其次為大腦。曾一度認為脊髓的 GABAB受體比較稀疏。Charles等[6]用免疫組織化學方法觀察到 GABAB受體在脊髓的分布也比較稠密。在脊髓全長,GABAB受體主要定位于與運動有關的脊髓前角運動神經元和脊髓背角淺層。王秀麗等[8]用免疫熒光雙重染色,在激光共聚焦顯微鏡下觀察,發現在大鼠脊髓Ⅱ層神經元上,表達有豐富的 M 2受體和GABAB受體,其中 56.57%的神經元可同時表達 2種受體。Yang等[9]用免疫電鏡等方法觀察到脊髓內 GABABR樣陽性終末的 3種起源：(1)脊髓背角神經元。中間神經元主要位于脊髓背角的Ⅱ層,投射神經元主要位于背角的Ⅰ、Ⅲ～Ⅴ層。放射自顯影或免疫組化法研究結果表明部分投射神經元呈GABABR樣陽性;參與局部環路的許多Ⅱ層中間神經元也呈 GABABR樣陽性。(2)初級傳入纖維中樞端。傳遞傷害性信息的屬于 C纖維,它們主要終止于Ⅰ、Ⅱ層;傳遞非傷害性感覺(觸壓覺)的纖維屬于粗纖維,主要終止于深層;這些纖維向脊髓背角投射的終末幾乎都呈 GABABR樣陽性。(3)起源于上位腦結構的“下行抑制系統”向脊髓發出的下行投射終末：下行抑制系統主要由中腦導水管周圍灰質(PAG)、延髓中縫系統及其周圍的網狀結構向脊髓的下行投射纖維構成,構成下行抑制系統的核團都向脊髓發出下行投射,其中的部分投射纖維呈 GABABR樣陽性[10]。林芮禾等[11]也通過免疫電鏡觀察到脊髓背角Ⅱ板層中部分Ⅰ型和Ⅱ型突觸小球中央末梢為 GABAR1陽性,提示無髓傳入末梢和有髓傳入末梢都有GABABR存在,并且作為突觸小球中央軸突的 GABABR1陽性終末以突觸前或突觸后成分與脊髓背角內的軸突或樹突形成非對稱性和對稱性突觸。

3 GABAB受體在脊髓水平痛覺調節機制

3.1 突觸后和突觸前抑制作用 (1)突觸后抑制主要是指激活突觸后神經元上的受體后,引起該神經元本身超極化,從而使其處于一個更穩定的狀態。GABAB受體與 K+通道耦聯,激活GABAB受體時通過百日咳毒素敏感的G蛋白開放K+通道,細胞內 K+順著濃度梯度外流,也使突觸后膜超極化,引起緩慢的 IPSPs(抑制性突觸后電位)。之前的研究多集中在,內向整流型鉀電流 Kir3型 K+通道上。最近 Rossi等[12]發現 GABAB受體也抑制了 Kir2型K+通道的活性。(2)突觸前抑制,主要是指抑制性中間神經元釋放的抑制性遞質,與突觸前終末上的受體結合,減少突觸前終末釋放興奮性遞質。GABAB受體激動劑baclofen激活位于突觸前末梢上的GABAB后,在增加 K+電導、增加 K+外流的同時,主要通過阻滯 Ca2+通道、減少 Ca2+內流,從而減少興奮性遞質的釋放。在突觸前應答效應主要與P/Q型、N-型鈣通道有關。α-芋螺毒素 Vc1.1and Rg1A作為神經病理性痛的一種治療手段已經越來越受到人們的關注,然而Callaghan等[13]發現其對 N型鈣通道不是起直接的抑制作用,而是間接通過 GABAB受體引起。Choi等[14]發現 GABAB受體是通過 N型和P/Q型兩種鈣通道突觸前抑制大鼠脊髓Ⅱ板層神經元中的甘氨酸能傳遞。但 Castro等[15]則發現由注射baclofen引起的海龜脊髓背角 EPSPs(興奮性突出后電位)的降低能被 NEM(N-乙基馬來酰胺)逆轉,提示 GABAB受體是經由N型鈣通道而不是P/Q型鈣通道發揮抑制作用。另外,激活突觸前的 GABAB受體可抑制興奮性神經遞質如P物質、谷氨酸和神經肽的釋放,減少了突觸后接受的興奮性神經遞質從而產生相對抑制效應[16]。Romei等[17]研究認為在小鼠脊髓和海馬的甘氨酸神經末梢,GABAB受體抑制了甘氨酸的泡吐作用,提示 GABAB抑制興奮性神經遞質釋放的同時,也減少了甘氨酸等抑制性神經遞質的釋放。Wang等[18]研究發現baclofen降低了脊髓Ⅱ板層 GABA能和甘氨酸能的 IPSPs的頻率,但突觸前GABAB受體對Ⅱ板層GABA和甘氨酸能神經元遞質釋放的影響在糖尿病大鼠與正常大鼠中無顯著差別。

3.2 GABAB受體的基因轉錄和蛋白翻譯 Sands等[19]連續7 d向大鼠體內注射抗抑郁藥地昔帕明,7 d后大鼠熱痛閾值明顯上升,同時 GABAB(1a)和 GABAB(2)的 mRNA水平增加,而GABAB(1b)的 mRNA水平未見明顯改變。Mccarson等[20]同樣利用向大鼠分別注射抗抑郁藥阿米替林和氟西汀的方法,證實脊髓 GABAB的表達增高,GABAB(1b)和 GABAB(2)比 GABAB(1a)的變化更顯著,同時提示GABAB受體功能的增強可以不依賴于任何一種 GABAB受體的亞型功能的改變,其原因之一既是形成了異二聚體。朱姍姍等[21]對坐骨神經結扎致神經病理性痛大鼠脊髓水平 GABAB受體各亞型蛋白水平的表達進行了研究,結果表明,神經病理性痛大鼠脊髓背角 GABAB受體各亞型的表達不同,GABAB1a及 GABAB2的表達在經歷短暫的上調后持續降低,而 GABAB1b的表達未受影響。而 Mitchell等[22]通過 L5神經結扎制備神經痛大鼠模型,western blotting測定大鼠結扎側 GABAB1a、GABAB1b和 GABAB2,盡管在 6～ 18周內蛋白含量比結扎前有所降低,但與假手術組比較無統計學意義。以上結果可以看出,GABAB受體的亞基和各亞型在疼痛發生過程中的蛋白翻譯和轉錄水平變化并不一致,其原因可能是藥物或疾病本身的作用引起了如受體聚合狀態的改變、受體同配體間親和力變化等。此外,Li等[23]用原位雜交及核糖核酸酶保護測定的方法,發現在大鼠胚胎發育中 GABAB1與 GABAB2兩種亞型mRNA也呈現不同的表達過程,GABAB1mRNA出現的更早且表達量更高。

綜上所述,作為G蛋白偶聯受體的GABAB受體的結構及在脊髓的分布已基本清楚,而其痛覺調節的機制卻十分復雜,尤其是發生在脊髓水平的受體磷酸化和其它可塑性變化機制,還有待進一步研究。

1 Bowery NG,Hill DR,Hudson AL,et al.Baclofen decrease neurotransmitter release in themammalian CNSby an action at a novel GABA receptor.Nature,1980,283：92-94.

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