A型肉毒素治療三叉神經(jīng)痛的作用機(jī)制研究及進(jìn)展

蘇秋羊　連亞軍△　蘇春賀

1)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南 鄭州 450052　2)鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院內(nèi)科，河南 鄭州 450014

三叉神經(jīng)痛(trigeminal neuralgia，TN)是一種累及三叉神經(jīng)一支或多支、反復(fù)出現(xiàn)的神經(jīng)性疼痛，疼痛性質(zhì)通常為累及一側(cè)面部、突然出現(xiàn)、持續(xù)時(shí)間短暫的針刺樣疼痛[1]，其發(fā)病機(jī)制仍不清楚，被廣泛接受的機(jī)制是血管對三叉神經(jīng)的慢性壓迫引起神經(jīng)纖維的脫髓鞘，受損的神經(jīng)纖維自發(fā)異常放電從而引起相應(yīng)神經(jīng)支配區(qū)域的痛覺。TN患者在病情早期可以使用一些抗癲癇藥物來緩解癥狀，然而隨著病情的發(fā)展，患者需要口服更高劑量的藥物，很多病人不能耐受因此帶來的不良反應(yīng)。A型肉毒素(botulinum neurotoxin-A，BONT-A))很早被廣泛用于治療肌張力障礙、慢性偏頭痛等疾病，臨床試驗(yàn)表明BONT-A可以安全有效地治療三叉神經(jīng)痛[2]。很長一段時(shí)間內(nèi)BONT-A的鎮(zhèn)痛作用被認(rèn)為是通過其肌松作用實(shí)現(xiàn)的，然而后來的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)其肌松作用的持續(xù)時(shí)間與疼痛緩解的持續(xù)時(shí)間存在分離現(xiàn)象，表明其鎮(zhèn)痛作用獨(dú)立于肌松作用。越來越多的研究表明其鎮(zhèn)痛作用機(jī)制涉及中樞和外周系統(tǒng)，與抑制多種離子通道的表達(dá)有關(guān)。

在本篇綜述中我們回顧了(trigeminal neuralgia，TN)的病因及病理生理學(xué)、BONT-A的組成結(jié)構(gòu)、鎮(zhèn)痛的作用機(jī)制以及注射治療可能引起的不良反應(yīng)。

1　TN的病因及病理生理學(xué)

經(jīng)典TN的病因仍不清楚，研究發(fā)現(xiàn)TN患者的面部疼痛側(cè)和非疼痛側(cè)均普遍存在神經(jīng)血管接觸[3]，并且發(fā)生接觸的血管主要為動(dòng)脈。與非疼痛側(cè)相比，疼痛側(cè)更容易發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維在解剖結(jié)構(gòu)上的改變，包括接觸部位的三叉神經(jīng)出現(xiàn)位移和(或)萎縮[3-4]。受壓迫的三叉神經(jīng)根出現(xiàn)脫髓鞘或者髓鞘化不良，它們自發(fā)異常放電從而引發(fā)燒灼樣的痛覺；雖然有些受損的感覺神經(jīng)元無自發(fā)異常放電，但在外界的刺激下可引發(fā)持續(xù)數(shù)秒甚至數(shù)分鐘的放電[5]，這一病理生理機(jī)制與TN患者的臨床表現(xiàn)一致。然而上述機(jī)制不能很好的解釋一些患者在接受微血管減壓術(shù)后疼痛很快得到緩解，因?yàn)樯窠?jīng)纖維的髓鞘再生過程是緩慢的，電生理研究顯示微血管減壓術(shù)后受壓迫的三叉神經(jīng)即刻恢復(fù)傳導(dǎo)，所以脫髓鞘和其導(dǎo)致的神經(jīng)傳導(dǎo)損害可能都參與了TN的形成[6]。一些患者在疼痛發(fā)作間期仍有持續(xù)的鈍痛，這可能與三叉神經(jīng)痛覺感受系統(tǒng)的中樞易化有關(guān)。

鈉離子通道在外周神經(jīng)系統(tǒng)疾病引起的疼痛中起重要的作用，至少包括Nav 1.7、1.8和1.9這三個(gè)離子通道，如在引起疼痛的神經(jīng)病中發(fā)現(xiàn)這三個(gè)鈉離子通道的功能獲得性錯(cuò)義突變[7]。一個(gè)Nav 1.7的變種損傷了慢激活電流并且觀察到相應(yīng)的三叉神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的過度興奮[8]。最新研究表明Nav1.6的功能獲得性突變可能同樣對TN的形成有貢獻(xiàn)[9]。

繼發(fā)性TN的病理生理機(jī)制與經(jīng)典的TN相似，病因依賴特定的結(jié)構(gòu)損傷，常見的病因包括多發(fā)性硬化和位于小腦橋腦池的占位病變[10]。

2　BONT-A的組成結(jié)構(gòu)

肉毒桿菌神經(jīng)毒素由厭氧類型的梭菌類細(xì)菌產(chǎn)生，共有7種血清型(A-G)，根據(jù)氨基酸的序列又可以分成大約40種亞型。在脊椎動(dòng)物體內(nèi)有上百種細(xì)胞類型，而肉毒桿菌神經(jīng)毒素僅與外周神經(jīng)末梢結(jié)合，尤其是支配骨骼肌和自主類膽堿能的神經(jīng)。肉毒桿菌神經(jīng)毒素初始被合成為一條多肽鏈，然后被裂解成為由一個(gè)二硫鍵連接的重鏈和輕鏈組成的成熟毒素，其重鏈通過與突觸前膜表面上的神經(jīng)節(jié)苷脂結(jié)合介導(dǎo)其進(jìn)入胞質(zhì)，然后進(jìn)入胞質(zhì)的核內(nèi)體，核內(nèi)體的酸性環(huán)境使二硫鍵裂解，進(jìn)一步輕鏈轉(zhuǎn)移至胞液。輕鏈?zhǔn)且环N具有蛋白水解活性的含有鋅離子的肽鏈內(nèi)切酶，可以裂解可溶性N-乙基馬來酰亞胺(Soluble N-ethylmaleimide，SNARE)蛋白。SNARE蛋白包括小突觸泡蛋白(vesicle-associated membrane protein or synaptobrevin，VAMP)、突觸體相關(guān)蛋白25(Synaptosomal associate protein of 25 kDa，SNAP25)以及突觸融合蛋白，這三種蛋白構(gòu)成了神經(jīng)胞吐過程的核心，上述三種蛋白任何一種的失活都會(huì)影響神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。不同類型的毒素特異作用于SNARE蛋白的不同組件，C型毒素裂解SNAP25和突觸融合蛋白，B型、D型、F型、G型僅作用于VAMP，而A型和E型裂解SNAP25[11]。不同血清型的毒素其輕鏈的作用時(shí)間不同，持續(xù)數(shù)天到數(shù)月不等。

3　BONT-A的作用機(jī)制

對于BONT-A的肌肉松弛作用已經(jīng)有了很好的認(rèn)識(shí)，所以不難理解其通過裂解SNARE蛋白影響介導(dǎo)疼痛的相關(guān)離子通道在細(xì)胞膜上的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其鎮(zhèn)痛作用。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究中觀察到BONT-A可以有效緩解中樞起源的疼痛，研究者開始關(guān)注BONT-A如何實(shí)現(xiàn)其中樞鎮(zhèn)痛作用，越來越多的研究表明BONT-A可以通過軸突轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)胞吞作用轉(zhuǎn)運(yùn)至中樞系統(tǒng)，然而這一過程發(fā)生的細(xì)節(jié)仍不清楚，包括轉(zhuǎn)胞吞發(fā)生的具體位置等。在下文回顧的實(shí)驗(yàn)研究中BONT-A表現(xiàn)出鎮(zhèn)痛作用，其作用機(jī)制與在外周抑制炎性介質(zhì)的釋放、Na通道的失活、抑制瞬時(shí)感受器電位(TRP)通道的表達(dá)、逆行軸突轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)胞吞作用有關(guān)。我們將逐一闡述。

3．1抑制外周炎性介質(zhì)的釋放CUI等[12]人發(fā)現(xiàn)皮下注射BONT-A的可以在皮下注射福爾馬林引起疼痛的第二階段(炎癥階段)減少大鼠的舔舐行為，而不會(huì)減少初始階段因福爾馬林直接刺激外周神經(jīng)末梢引起的舔舐行為，并且在選擇性緩解炎癥引起的疼痛的同時(shí)抑制福爾馬林引起釋放的谷氨酸鹽峰濃度的升高和減輕大鼠爪部的水腫，因此BONT-A的抗傷害感受被認(rèn)為與其在外周的抗炎作用有關(guān)。在人體實(shí)驗(yàn)中同樣觀察到BONT-A對辣椒素引起的疼痛有著抗傷害感受和抗炎作用[13]。上述效應(yīng)被認(rèn)為是毒素通過裂解外周感覺神經(jīng)末梢的SNAP-25從而抑制介導(dǎo)疼痛和炎癥介質(zhì)的釋放來實(shí)現(xiàn)的[14]。然而SCHULTE-MATTLER等[15]人同樣采用在人體上使用辣椒素誘發(fā)疼痛，未觀察到BONT-A明顯的抗炎或抗傷害感受作用，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異可能與毒素的注射方式或劑量不同有關(guān)。

在后續(xù)的相關(guān)研究中，BONT-A的鎮(zhèn)痛作用與其在外周的抗炎作用的關(guān)系沒有得到證實(shí)[16]，這些實(shí)驗(yàn)研究中BONT-A的抗傷害感受獨(dú)立于其在外周的抗炎作用。

3．2Na通道的失活Na電流一直備受研究者的關(guān)注，因?yàn)槠湓谟|發(fā)很多細(xì)胞發(fā)揮功能中扮演重要的角色，如信息傳遞、腺體分泌、肌肉收縮以及感覺。BONT-A可以抑制中樞和外周神經(jīng)元的Na電流，并且其抑制方式與河豚毒素、局麻藥以及抗癲癇藥物不同，這些藥物對Na電流的抑制存在濃度依賴性[17]。在大鼠的三叉神經(jīng)痛模型中，BONT-A通過抑制Nav1.7表達(dá)的上調(diào)來實(shí)現(xiàn)其鎮(zhèn)痛作用[18]。

3．3抑制TRP通道的表達(dá)瞬時(shí)感受器電位(transient receptor potential，TRP)通道是一個(gè)包含有很多種離子通道的大家族，其中有一類稱作熱感受通道的離子通道被認(rèn)為與慢性疼痛有關(guān)，通過調(diào)節(jié)其在細(xì)胞膜上的表達(dá)密度可以為一些疾病提供治療途徑，如慢性疼痛的病理狀態(tài)與這些離子通道的轉(zhuǎn)運(yùn)增多有關(guān)。熱感受通道在細(xì)胞表面上的表達(dá)受基本和受調(diào)控的囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)控制。一項(xiàng)在人類皮膚皮內(nèi)注射辣椒素誘發(fā)TN的實(shí)驗(yàn)中，皮下注射BONT-A可以減弱熱痛覺程度和減少疼痛范圍，而辣椒素作用于神經(jīng)末梢上的TRPV1受體，并且該受體借助依賴可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感因子附著受體(SNAREs)的胞外分泌轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜上，這一過程可以被BONT-A抑制，表明BONT-A通過作用于TRPV1受體來實(shí)現(xiàn)其鎮(zhèn)痛作用。WU 等[19]人采用大鼠眶下神經(jīng)的慢性壓迫損傷(Chronic Constriction Injury of the Infraorbital Nerve，ION-CCI)建立TN的動(dòng)物模型，觀察到在大鼠須墊皮下注射BONT-A可以減弱痛覺過敏，并且抑制了三叉神經(jīng)脊束核尾側(cè)亞核(Vc)中TRPA1、TRPV1以及TRPV2。ZHANG等[20]人在大鼠的顱外肌內(nèi)注射BONT-A，然后分別使用辣椒素和芥子油刺激位于硬腦膜上的相應(yīng)受體TRPV1和TRPA1，與對照組相比實(shí)驗(yàn)組的硬腦膜接受域的反應(yīng)減弱。以上的研究均提示BONT-A通過影響TRP通道在神經(jīng)纖維末端的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其抗傷害感受的作用。

3．4逆行軸突轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)胞吞作用BACH-ROJECKY等[21]人在大鼠一側(cè)腓腸肌反復(fù)注射酸性鹽來誘導(dǎo)產(chǎn)生“鏡像痛”，在其對側(cè)相應(yīng)部位出現(xiàn)對機(jī)械刺激的痛覺過敏，實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)這種疼痛為中樞起源，在同側(cè)腓腸肌局部注射利多卡因不能緩解對側(cè)的痛覺過敏，他們觀察到在同側(cè)后爪足墊皮下注射BONT-A可以減弱雙側(cè)的痛覺過敏，鞘內(nèi)注射BONT-A同樣可以觀察到上訴結(jié)果，說明BONT-A通過作用于中樞來實(shí)現(xiàn)其鎮(zhèn)痛作用，然后他們在同側(cè)的坐骨神經(jīng)注射可以阻斷軸索轉(zhuǎn)運(yùn)的秋水仙堿后未觀察到上訴結(jié)果的發(fā)生，表明外周注射的毒素經(jīng)過軸索逆行轉(zhuǎn)運(yùn)至中樞從而實(shí)現(xiàn)其抗傷害感受作用。在后續(xù)的研究中，MATAK等[22]人使用免疫組化技術(shù)證實(shí)了外周注射BONT-A后在脊髓層面發(fā)現(xiàn)裂解的SNAP-25。盡管關(guān)于肉毒素是否可以從注射位點(diǎn)通過逆行轉(zhuǎn)運(yùn)至中樞仍存在爭議，越來越多的研究支持這一觀點(diǎn)[19]。LACKOVIC等[23]人在大鼠顱骨周圍注射BONT-A后在其硬腦膜上證實(shí)有裂解的SNAP-25存在，考慮到硬腦膜和顱外三叉神經(jīng)支配區(qū)由各自的神經(jīng)元支配，提示肉毒素可能在三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)或者三叉神經(jīng)感覺核團(tuán)內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)胞吞作用。

4　不良反應(yīng)

注射BONT-A引起的不良反應(yīng)基本上都是可逆的，如肉毒素用于治療頸部肌張力障礙，可能會(huì)出現(xiàn)吞咽困難、頸部肌肉無力、吞咽時(shí)疼痛以及類似感冒的癥狀[24]。有時(shí)候注射部位會(huì)出現(xiàn)肌肉萎縮，可能與BONT-A反復(fù)的化學(xué)去神經(jīng)效應(yīng)有關(guān)[25]。

5　結(jié)語

越來越多的實(shí)驗(yàn)研究表明BONT-A通過作用于外周和中樞來實(shí)現(xiàn)其對TN的鎮(zhèn)痛作用，在外周它通過使Na離子通道失活和裂解SNAP-25抑制炎性介質(zhì)的釋放以及TRP通道在細(xì)胞膜上的表達(dá)，然后通過逆向軸突轉(zhuǎn)運(yùn)至中樞發(fā)揮相似的作用。而對于BONT-A在三叉神經(jīng)系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)胞吞作用及發(fā)生部位仍不清楚，并且無直接的證據(jù)證實(shí)這一過程的存在。此外TRP通道家族中其他離子通道是否參與TN的形成以及BONT-A是否可以抑制其在細(xì)胞膜上的表達(dá)仍不清楚。考慮到藥物治療TN可能帶來的不良反應(yīng)和擔(dān)心手術(shù)存在的風(fēng)險(xiǎn)，注射BONT-A或許是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，然而由于需要長期反復(fù)注射加上其相對高昂的價(jià)格，患者需要面臨因此帶來的的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在以后的研究中，隨著更好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的出現(xiàn)，對TN的病理生理機(jī)制進(jìn)一步的深入了解，我們或許可以更好的理解BONT-A治療TN的作用機(jī)制，可能為研發(fā)出有效治療TN的新型藥物提供契機(jī)。

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