疼痛的生物學標志物研究新進展

李玄英，倪家驤

生物學標志物是研究各種環境(化學的、物理的和生物學的)因子對生物體作用所引起機體器官、細胞、亞細胞的生化、生理、免疫和遺傳等任何可測定的改變。近年來，隨著分子生物學和人類基因組計劃的進展，越來越多的生物學標志物被發現和應用于疾病早期診斷、預防和治療監控，例如腫瘤、類風濕、心臟病等，尋找和發現有價值的生物學標志物已成為目前各領域疾病研究的重要熱點。疼痛是一種不愉快的主觀體驗，伴隨著一定程度的組織損傷。然而，目前尚缺乏一種可以測量疼痛的實驗室指標，對疼痛的臨床評價主要是依靠臨床癥狀和患者的主訴。最近，人們通過新型、敏感、特異性的蛋白質分析方法對血、尿、腦脊液和活檢組織進行鑒定，試圖發現不同疼痛類型所伴隨的生物學標志物的變化。本文對有關方面的文獻進行綜述，以便為進一步探索客觀、有效的疼痛評價指標提供幫助。

1 頭面部痛

Harrington[1]對自1897年以來有關原發性偏頭痛的腦脊液生化指標改變的55篇論著進行綜述，被檢測的指標包括精氨酸酯酶活性、乙酰膽堿活性、腎上腺素、5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、緩激肽、激肽酶活性、腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)壓力、腦啡肽酶活性、葡萄糖、促腎上腺皮質激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)、鉀、鈣、銅、鋅、鎂、酪氨酸、天冬氨酸、血管內皮素-1、2-花生四烯酰甘油、細胞計數、總蛋白、清蛋白、少克隆帶、肌酸激酶BB亞型、嗜鉻粒顆粒A等。其中CSF的細胞數、總蛋白、葡萄糖和壓力與對照組相比無明顯差異；其他一些指標盡管在文獻中顯示了明顯差異，但這些物質在偏頭痛患者表達的特異性仍需進一步研究。在Edvinsson[2]對偏頭痛有關的生物學標志物的綜述中，一些文獻對偏頭痛發作時血漿中內源性阿片肽類物質進行了檢測，發現甲硫氨酸腦啡肽、β-內啡肽顯著升高，但另一些研究卻顯示二者沒有或僅有輕度改變。而且，雖然50%有先兆的偏頭痛發作時均伴有腦血流降低，表明血管運動功能紊亂，但在為數不多的文獻中，僅顯示水、鈉平衡異常，而血管緊張素的濃度并無明顯變化。另外，偏頭痛發作時，降鈣素基因相關肽(calcitonin gene related protein,CGRP)有顯著升高：CGRP入血可介導疼痛所伴隨的顱內血管擴張，當給予5-HT1B/1D受體激動劑(抗偏頭痛藥物舒馬曲坦)和特異性CGRP受體拮抗劑BIBN4096后，偏頭痛患者血漿CGRP恢復正常，同時頭痛癥狀緩解；舒馬曲坦抑制CGRP釋放是通過5-HT1D受體使細胞內鈣含量升高[3]。在叢集性頭痛發作期，Goadsby[4]發現CGRP和血管收縮腸肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)升高，并認為這表明發作時有腦干反射激活，該反射環路由三叉神經輸入和面神經的副交感神經輸出。隨著模型動物的建立，人們發現內源性L-精氨酸/一氧化氮(NO)通路和結構性一氧化氮合酶(constitutive nitric oxide synthase,cNOS)在硝酸甘油誘發的頭痛模型動物中上調[5]。

Strittmatter等[6]對三叉神經痛患者CSF的神經肽和單胺類物質進行測定，發現三叉神經痛患者CSF中去甲腎上腺素、5-HT降低，而神經肽Y水平升高。Edvinsson等[7]發現，在三叉神經節毀損時刺激三叉神經節后，頸靜脈血液內CGRP和P物質含量升高。顱內血管經頸外靜脈回流，神經肽Y、VIP和CGRP、P物質，分別被作為交感、副交感和感覺神經興奮的標志物[8]。因為自三叉神經節神經元發出的C纖維主要含有CGRP和P物質，而Aδ纖維主要含有CGRP和谷氨酸作為致痛物質，在神經節刺激結束后，血液內這兩種肽類物質濃度恢復正常。

由于不同時期診斷標準的差異，較難對這些研究結果進行評價和比較。Marchi等[9]認為，未來的研究設計應進行標準化，即具有前瞻性，記錄項目應包括：采集CSF的部位(腰椎、頸椎、經腹部)、時間、數量、檢測指標/檢測方法、樣本量和根據國際頭痛委員會最新版的頭痛鑒別診斷標準所確立的診斷、其他合并癥以及曾接受的治療等。而且，對照組的選擇亦應加以界定，比如原發性頭痛的緩解期或健康人群。

2 椎間盤相關性疼痛

與椎間盤病變相關的坐骨神經痛和肢體功能障礙是非常普遍的健康問題，由于可影響到工作能力，因此也是一個社會問題。一些學者認為，神經損傷可導致一些非特異性(與血組織屏障受損有關)和特異性(與神經組織損傷有關)生物學標志物的改變。1999年，Brisby等[10]研究了椎間盤突出癥患者CSF中的標志物，認為如果存在神經損傷，那么神經根周圍的CSF中的物質變化可能是潛在的疼痛標志物。結果表明，合并坐骨神經痛的腰椎間盤突出癥患者中，CSF神經纖維絲蛋白和S-100蛋白升高，表明軸突損傷和Schwann細胞損傷。神經纖維絲蛋白似乎是坐骨神經痛患者神經損傷的潛在標志物，而高水平的神經纖維絲蛋白與術后神經功能障礙有關。2002年，Brisby等[11]注意到，白介素8(IL-8)的升高與疼痛強度有關，并與較大的突出物有關；但是，白介素1β(IL-1β)、白介素6(IL-6)、干擾素(IFN)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、膠質纖維絲酸性蛋白、神經元特異性烯醇化酶與椎間盤突出引起的疼痛無關。Kuiper等[12]在研究椎間盤突出引起的疼痛中，認為椎間盤的損傷與膠原代謝增加有關。他們采用血清標志物，如I型前膠原羧基端肽(PICP)和Ⅰ型膠原C端肽(CTX)來監測膠原的代謝，這些標志物分別代表了I型膠原的合成和降解。通過測量PICP、CTX和接受腰椎間盤突出手術患者的背痛、下肢痛和功能障礙的關系，他們發現I型膠原合成增高(與高水平的PICP有關)，降解降低(與低水平的CTX有關)，這些標志物也代表了椎間盤組織的恢復。而且，在對實驗室數據和臨床資料分析的過程中發現，組織恢復與背痛或功能障礙的緩解有關。

2004年，Cornefjord等[13]采用CSF樣本來確定模擬臨床椎間盤突出癥的豬模型(n=20)中幾種與神經損傷、炎癥和疼痛有關的物質，包括四種神經結構蛋白(神經纖維絲蛋白、S-100蛋白、神經膠質原纖維酸性蛋白和神經元特異性烯醇化酶)、前炎癥細胞因子(IL-8)、P物質和痛敏肽(nociceptin)的表達水平。研究顯示，只有神經纖維絲蛋白和痛敏肽水平升高，這表明出現了脊神經根損傷以及疼痛相關系統的病變，也證實了炎癥痛和神經病理性疼痛具有不同的生物學物質。這些資料顯示了神經損傷(通過測量神經纖維絲蛋白水平)和疼痛標志物(痛敏肽水平)之間的相關性。

2006年，Balagué等[14]研究了坐骨神經痛患者血液中有關椎間盤代謝的生物學指標，測定了硫酸角質素、透明質酸酶、軟骨寡聚基質蛋白(COMP)的變化。在平均4.3年的隨訪中，所有分子指標均有升高。Yüceer等[15]檢測了椎間盤疾病患者血清中免疫球蛋白的變化，并未發現IgG、IgA、IgM有顯著改變。

3 其他神經病理性疼痛

帶狀皰疹后神經痛是與水痘-帶狀皰疹病毒感染相關的疼痛性疾病。年齡、性別、合并癥、前驅疼痛、部位、皰疹樣皮疹和皮損是皰疹發展為后遺神經痛的預測因素。許多研究者認為，IL-8和年齡是帶狀皰疹后遺神經痛的最佳預測因素，但還與疾病的時程和程度相關。2004年，Kotani等[16]觀察了170例非三叉神經帶狀皰疹引起的疼痛患者CSF中IL-8表達，來確定IL-8的升高是否能夠判斷患者是否出現后遺神經痛。這項研究將年齡和急性疼痛考慮在內，認為在皰疹完全結痂時測定的CSF中IL-8的濃度是預測患者是否出現后遺神經痛的良好指標。

炎癥是引起神經損傷和神經痛的一個重要原因。一些研究者認為，炎癥引起的神經病理性疼痛是由于炎癥介質IL-6和TNF-α的作用。Empi等[17]分析了疼痛性和非疼痛性神經病患者活檢神經組織樣本中TNF-α的表達和血清中TNF-α受體的表達水平，發現在疼痛性神經病患者髓鞘的Schwann細胞中TNF-α表達上調，而且在機械痛覺超敏的患者血清TNF-α受體也升高，說明全身TNF-α受體水平在疼痛的中樞處理機制方面起重要作用。2007年，üceyler等[18]在疼痛或非疼痛動物模型上檢測了前炎癥因子[TNF-α和白介素2(IL-2)]和抗炎因子[白介素4(IL-4)和白介素10(IL-10)]在蛋白水平和mRNA表達上的差異。結果顯示，前炎癥細胞因子和周圍神經病理性疼痛癥狀間具有相關性，而抗炎因子似乎有鎮痛作用。因此，細胞因子可作為神經病理性疼痛的一個標志物，并幫助我們決定是否采用細胞因子治療。

胱蛋白酶抑制劑C是一個胱蛋白酶抑制劑家族的半胱氨酸蛋白酶抑制劑，由星形膠質細胞和神經元所分泌，被認為可能是存在于人類CSF的疼痛標志物。在持續性疼痛的動物模型(大鼠)中，脊髓背角胱蛋白酶抑制劑C編碼基因表達上調[19]。

痛敏肽/胍啡肽是阿片樣受體(OLR-1)的神經肽配體，在模型動物的脊髓水平具有抗傷害作用，而在脊髓上水平具有傷害作用，是一種抗阿片分子。2006年，Raffaeli等[20]發現未接受嗎啡治療的慢性非癌痛患者CSF中痛敏肽含量增多。相反，在接受鞘內注射嗎啡的患者中，CSF中痛敏肽的含量降低。這項研究顯示，痛敏肽合成的升高是脊髓水平疼痛的反映，而嗎啡的鎮痛作用引起了痛敏肽合成降低。

總之，盡管目前人們對是否存在疼痛的生物學標志物仍有爭議，但隨著分子生物學技術的發展和臨床研究的進一步深入，將會進一步揭示疼痛的機制，針對不同疼痛類型的疼痛標志物的探討，亦將有助于頑固性疼痛的預防和治療。

1 Harrington MG.Cerebrospinal fluid biomarkers in primary headache disorders[J].Headache,2006,46(7):1075-1087.

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