蛋白酶激活受體2在骨癌疼痛發生發展中作用的研究進展

張文，劉丹，胡向陽，胡衛

(三峽大學醫學院，湖北宜昌 443002)

·綜述·

蛋白酶激活受體2在骨癌疼痛發生發展中作用的研究進展

張文，劉丹，胡向陽，胡衛

(三峽大學醫學院，湖北宜昌 443002)

蛋白酶激活受體2(PAR2)是G蛋白偶聯受體家族成員，由細胞內袢與C-末端、7個跨膜螺旋結構、N-末端與細胞外袢組成，廣泛分布于各個組織系統，包括表皮、心血管、免疫系統、外周與中樞神經系統等，通過跨膜信號轉導調節細胞的各種功能。骨癌疼痛大多數是由癌癥轉移到骨引起，常常伴隨骨相關事件發生，嚴重影響患者生存質量。活化的PAR2通過調節相關的特殊信號通路，如P物質、降鈣素基因相關肽、腦源性神經營養因子、瞬時感受器電位通道、絲裂原激活的蛋白激酶/細胞外信號調節激酶、N-甲基-D-天門冬氨酸受體、蛋白激酶A、蛋白激酶C、阿片受體等，參與骨癌疼痛痛覺敏化及痛覺信息的傳遞和調控。

蛋白酶激活受體2；骨癌疼痛；G蛋白偶聯受體；疼痛傳導通路

骨癌疼痛大多數是由癌癥如乳腺癌、肺癌、腎癌、前列腺癌等轉移到骨引起，常常伴隨骨相關事件的發生，嚴重影響患者的生存質量。炎癥、神經損傷、缺血、腫瘤誘導等多種因素相互整合導致疼痛的發生與維持[1]。目前，骨癌疼痛的治療方法包括藥物治療(非甾體抗炎藥、阿片受體鎮痛、二磷酸鹽類等)、放射性療法、局部手術和麻醉鎮痛等其他輔助治療。然而，這些療法仍然很難控制疼痛，并伴隨明顯的不良反應。蛋白酶激活受體2(PAR2)是蛋白酶激活受體(PARs)的一個亞型，能參與骨癌疼痛痛覺敏化以及痛覺信息的傳遞和調控[2]，其可能是治療骨癌疼痛的一個重要靶點。現將PAR2在骨癌疼痛發生發展中的作用研究進展情況綜述如下。

1 PAR2的生物學特性及胞內信號轉導作用

PARs是G蛋白偶聯受體(GPCRs)家族成員，其擁有4個亞型(PAR1～PAR4)。PAR2于1994年在鼠基因庫中首次被鑒定，由細胞內袢與C-末端、7個跨膜螺旋結構、N-末端與細胞外袢組成。胰蛋白酶、類胰蛋白酶、中性粒細胞彈性蛋白酶、激肽釋放酶等是PAR2內源性的激活肽，其中胰蛋白酶是PAR2最有效的激活劑[3]。當蛋白酶識別PAR2后，裂解N末端形成一個系鎖配體，與細胞外袢相互作用，激活PAR2，細胞內信號開始傳遞。研究[4]發現，PAR2在各個組織系統中廣泛分布，包括表皮、心血管、免疫系統、外周與中樞神經系統等，參與癌癥、炎癥、腸易激綜合征、慢性疼痛等多種疾病的發生發展過程。

PAR2介導細胞跨膜信號轉導，能夠引起胞內蛋白激酶C(PKC)、蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶D(PKD)等信號的活化，從而增強瞬時感受器電位V(TRP)離子通道家族成員瞬時感受器電位受體1(TRPV1)、瞬時感受器電位受體4和瞬時受體電位錨蛋白1亞型活性，導致Ca2+為主的跨膜流動，胞內Ca2+濃度增加，從而激活細胞外信號調節激酶(ERKs)/絲裂原激活的蛋白激酶(MAPKs)信號[5～7]，并上調前列腺素E、降鈣素基因相關肽(CGRP)和P物質(SP)表達。此外，活化的PAR2能激活磷酸脂酶C(PLC)介導的磷脂信號，誘導IKKα和IKKβ的磷酸化，激活NF-κB信號通路[8]。這些信號轉導通過調節細胞的各種功能，參與應對骨癌疼痛的各種刺激。

2 PAR2在骨癌疼痛發生發展中的作用

研究[3]表明，PAR2在外周神經系統(背根神經節(DRG)的小中型神經元)和中樞神經系統(小神經膠質細胞、星形膠質細胞、神經元和DRG的終端傳入纖維)中廣泛表達。Bao等[9]發現，PAR2在骨癌疼痛大鼠坐骨神經和背根神經節中表達上調，并伴隨相應的神經化學變化。Lam等[10]發現，將PAR2基因缺陷的骨癌疼痛大鼠與模型組相比，痛域明顯增加。活化的PAR2通過調節相關的特殊信號通路，如SP、CGRP、腦源性神經生長因子(BDNF)、TRPV1、ERKs/MAPKs 、N-甲基-D-天門冬氨酸受體(NMDA)、PKA、PKC和阿片受體(MOR)等，參與骨癌疼痛痛覺敏化及痛覺信息的傳遞和調控。

2.1 SP、CGRP SP和CGRP作為感覺神經元活化的一個標志，能促進初級傳入神經元釋放興奮性的谷氨酸與天冬氨酸，誘發痛覺過敏與超敏[11]。SP可以作用于神經激肽1受體(NK1R)，引起突觸后膜的緩慢去極化，消除Mg2+對NMDA受體的電壓依賴性阻斷，從而參與痛敏[12]。CGRP是一種致炎、致痛的初級傳入痛覺遞質，能夠非特異性增強脊髓背角神經元對興奮性氨基酸受體激動劑的作用[13]。在骨癌疼痛模型中，PAR2與CGRP、SP在DRG神經元中共表達，并且能促進SP、CGRP的釋放[14]。將腫瘤細胞注入髓腔后導致初級傳入神經元末梢CGRP上調，并且此現象能被PAR2抑制劑所抑制[15]。注射PAR2激動劑導致的持續性痛敏能也被CGRP與NK1R抑制劑減緩[12]。Chen等[16]用Western blotting法檢測到脊髓背角PAR2表達上調，后者能增強谷氨酸的活性，并且促進CGRP、SP的釋放。

2.2 BDNF BDNF是大腦區域包括皮層、海馬、脊髓中調節突觸可塑性的關鍵因子之一[8]，參與各種類型疼痛過程中中樞敏化的發生與維持[17]。大量動物實驗證明，BDNF能調節傷害性感受刺激在脊神經中的傳遞過程[18]。BDNF通過激活酪氨酸激酶受體B(TrkB)使突觸后膜NMDA磷酸化，NMDA受體通道開放時間延長[19]。另外，BDNF-TrkB能影響通過影響鉀離子-氯離子聯合轉運體2導致γ-氨基丁酸(GABA)受體氯離子通道開放，使GABA介導的神經傳遞的抑制作用減弱。另有研究[20]表明，骨癌疼痛能致BDNF在DRG的中小神經元表達上調，也有助于疼痛信號的傳遞。

PAR2受體能激活一些細胞內信號級聯反應，其中PLC介導的磷脂信號可能誘導IKKα和IKKβ的磷酸化，導致NF-κB的激活與核轉位。NF-κB信號通路的增強能促進BDNF在中樞神經的表達[21]。并且PAR2也能參與炎癥介質誘導小神經膠質細胞釋放BDNF的過程[19]。Bao等[20]的研究證明PAR2或者NF-κB的抑制劑能減弱脊髓背角BDNF的表達，參與減輕骨癌疼痛的痛敏行為，提示PAR2可能通過NF-κB-BDNF信號通路調節骨癌疼痛的敏化過程。

2.3 TRPV1 TRPV1是瞬時感受離子通道超家族，廣泛分布于脊髓、背根神經節、三叉神經節、迷走神經節、腦和一些非神經組織上。外源(辣椒素或乙醇)或內生(質子，pH<6.0，熱毒>43 ℃)的因素都可以激活TRPV1。TRPV1活化后，離子通道開放，大量鈣離子、鈉離子內流，神經末梢去極化，釋放興奮性氨基酸、神經肽類，如SP、神經激肽A、CGRP、血管活性腸肽等，不僅參與疼痛的探測與傳遞，而且參與整合誘發痛覺的各種刺激[22]。

TRPV1在DRG小直徑神經元中高表達，其表達TRPV1的DRG神經元中90%的都能表達PAR2[14]。研究[23]證明，骨癌疼痛大鼠DRG中的TRPV1表達增強，能誘發疼痛應答，并當抑制其表達時能減緩疼痛相關行為[24]。激活脊髓中TRPV1時能導致熱敏感和機械痛覺敏感，并且鞘內注射TRPV1拮抗劑能明顯減弱骨癌疼痛的痛敏行為[25]。對骨癌疼痛大鼠鞘內注射PAR2拮抗劑FSLLRY-NH2時，TRPV1的表達明顯減弱。Amadesi等[23]對骨癌疼痛大鼠注射PAR2激動劑時，能誘導老鼠痛敏，此現象能被TRPV1抑制劑或應用TRPV1基因缺乏老鼠抑制。另外也有研究[2]證明，PAR2能通過激活PLC，從而激活PKA和PKC，間接磷酸化TRPV1。

2.4 ERKs/MAPKs MAPK是細胞內的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在調節細胞信號傳導與基因表達中起關鍵作用。MAPK家族含有3個主要成員，即ERK、p38 MAPK、c-Jun 氨基末端激酶，參與不同信號級聯反應。近年許多研究表明，ERK/MAPK信號通路能激活3種激酶的級聯反應(Ras、Raf、MEK、ERK/MAPK)，將細胞外的各種信號通路傳遞至胞內，參與脊髓背角與DRG的痛覺信息的傳遞與調制。Wang等[26]用Western blotting法與免疫熒光證明，當骨癌疼痛大鼠脊髓背角的p-ERK和磷酸化環磷酸腺苷反應元件結合蛋白(p-CREB)表達增加，當鞘內注射ERK抑制劑后，能緩解骨癌疼痛的痛敏行為。

PAR2能通過很多機制激活ERK1/2 MAP激酶，其一是β-arrestins與激活的GPCRs在質膜上的相互作用，參與受體脫敏與內吞；另外，PAR2還能作為分子骨架促進ERK1/2信號分子在等離子體膜上的形成或促進轉移到核內。PAR2激動劑能促進PAR2、β-arrestins、Raf-1和激活的ERK1/2在等離子體膜形成的大分子量復合體，轉移入核，啟動含有CRE的基因進行轉錄，產生新的功能性蛋白維持痛敏[27]。

2.5 NMDA NMDA是一種離子型的谷氨酸受體，在脊髓背角淺層廣泛分布，參與痛覺信號的形成和維持。NMDA至少含有7個亞基，包括NR1亞基、NR2亞基(NR2A、NR2B、NR2C、NR2D)及NR3亞基(NR3A、NR3B)。NR2B亞基主要分布于脊髓背角Ⅰ、Ⅱ層和前腦，疼痛傳導密切相關的。神經系統中NMDA受體激活后可以激活神經型一氧化氮合酶(nNOS)，促進環鳥苷酸(cGMP)的合成，提高靶細胞內cGMP水平，形成NMDAR-nNOS/NO-cGMP信號轉導通路，調節疼痛信號和痛覺過敏。大量研究[28]證明，NR2B在骨癌疼痛的突觸傳遞、痛覺感知和中樞痛覺敏化形成等方面發揮了重要作用。Kawabata等[29]發現，鞘內注射PAR2激動劑能導致老鼠產生痛敏行為，并且能檢測一些神經活性物質在脊髓背角的表達，此現象能受到NMDA受體拮抗劑與NO抑制劑的抑制。

2.6 PKC、PKA PKA與PKC是參與多種信號轉導的重要蛋白激酶，能介導細胞的增值、凋亡、分裂。研究[30]表明，在外周感覺神經和脊髓中PKCγ mRNA、蛋白表達增多，cAMP-PKA信號通路的激活在大鼠骨癌疼痛產生和發展中起重要作用，并且抑制該信號能有效緩解疼痛。活化的PAR2能有效激活PKA與PKC。激光共聚焦證明，PAR2與PKA、PKC在DRG神經元中共表達，并且PAR2激動劑促進PKA與PKC酶催化亞基從體外培養神經元或HEK293細胞的細胞質向細胞膜移動[31]。PAR2結合到PLCβ，將膜上的脂酰肌醇4，5-二磷酸分解為二酰甘油(DAG)和1，4，5-三磷酸肌醇，后者能動員細胞內鈣庫釋放鈣離子到細胞質中與鈣調蛋白結合，而DAG在鈣離子的協同下激活PKCε。PAR2激動劑也能刺激神經元或HEK293 cAMP的形成，這最終激活PKA。

2.7 MOR 阿片類藥物(如嗎啡、芬太尼等)通過激活外源性或內源性阿片肽，與阿片受體結合，發揮鎮痛作用。大量研究[32]表明，骨癌疼痛模型的DRG中MOR表達下調，并且PAR2拮抗劑能明顯增強嗎啡的鎮痛作用和延長嗎啡鎮痛時程。Bao等[32]用1 mg/mL嗎啡腹腔注射骨癌疼痛大鼠，發現其不能改善痛覺增敏現象，但是當同時鞘內注射小劑量PAR2拮抗劑時，骨癌疼痛大鼠的痛域明顯加強，另外當給予MOR拮抗劑預處理后，PAR2拮抗劑的增強鎮痛效應明顯受到抑制。此外，PAR2激動劑還可能能通過TRPV1與MOR共同的通路參與骨癌疼痛的過程[2]。

綜上所述，PAR2在骨癌疼痛的發生、發展、調制和傳導過程中發揮重要作用。大量研究已經證實，抑制PAR2的表達與活性能有效緩解骨癌疼痛，這個過程與SP、CGRP、BDNF、TRPV1、MAPK/ERK、NMDA、PKA/PKC和MOR密切相關，特別是當與阿片受體類藥物聯用時能增加其療效，降低耐受。最近也有研究[25]表明，中藥能通過抑制PAR2通路對骨癌疼痛發揮鎮痛作用。因此，隨著對以PAR2為靶點治療骨癌疼痛機制的深入探討，能為骨癌疼痛的臨床治療與用藥提供新的思路與方法。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.47.032

R738.1

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1002-266X(2017)47-0098-04

國家自然科學基金資助項目(81503381)。

胡衛(E-mail: huwei-99@21cn.com)

2017-07-13)