電壓依賴性鈣通道阻滯劑在神經病理性疼痛中的應用

溫 爽,孫 濤

1 神經病理性疼痛概述

疼痛是人類共有而個體差異很大的一種不愉快的感覺，嚴重影響人類的身體健康。急性疼痛是一種保護性反應，是生物體所必須的，而以神經病理性疼痛為代表的慢性疼痛則是一種病理狀態[1]。神經病理性疼痛常常表現為自發性的疼痛,對冷、熱、機械等傷害性刺激產生痛覺過敏，對非傷害性刺激產生自發性燒灼痛、觸誘發痛和痛覺倒錯等,患者往往伴有焦慮、抑郁和睡眠障礙等[2]。然而Meta分析表明,神經病理性疼痛在普通人群中的發病率為7%～10%[3]，并且大多數患者就目前的治療手段沒能得到有效的緩解[4]。

神經病理性疼痛根據受累部位的不同可分為中樞性疼痛和周圍性疼痛。中樞性疼痛是由累及脊髓-丘腦通路或者后索內側丘系的原發性中樞神經系統疾病所引起，臨床常見的疼痛為腦卒中后疼痛、多發性硬化相關性疼痛，脊髓損傷性疼痛等。周圍神經系統損害根據病變部位可分為對稱性和非對稱性損害；對稱性損害常見于糖尿病性遠端多發性周圍神經病、代謝性神經病、副腫瘤綜合征、人類免疫缺陷病毒(HIV)/人類免疫缺陷綜合征 (AIDS)相關性多發性周圍神經病等；非對稱性損害見于卡壓性單神經病(如腕管綜合征等)、幻肢痛、三叉神經痛、糖尿病性單神經根病或神經病、帶狀皰疹后遺神經痛(PHN)等。

神經病理性疼痛的治療原則：①早期干預，積極對因治療；②有效緩解疼痛及伴隨癥狀，促進神經修復；③酌情配合康復、心理、藥物等綜合治療；④恢復機體功能，降低復發率，提高生活質量。這對提高NP的治療效果具有指導意義[5]。疼痛治療的目標是緩解疼痛、促進功能恢復，臨床中這些可以通過多次測定疼痛強度評分來評估。

神經病理性疼痛給患者身心帶來了巨大的痛苦，治療效果不佳，因此，人們一直在努力尋求更好的治療藥物。近年來，電壓依賴性鈣通道(Voltage-gated calcium channels,VGCC)已成為疼痛研究中的一大熱點，第一個應用于臨床治療疼痛的多肽類鈣通道阻滯劑ziconotide,已被美國FDA批準經蛛網膜下腔給藥用于慢性疼痛的治療。

2 VGCC的分類及分布

VGCC是電壓門控離子通道超家族的成員，根據其電生理特性可分為高電壓激活的鈣通道(包括 L、N、P/Q、R型)和低電壓激活的鈣通道 (T型)。亞型的特異性通道阻滯劑為獨特的藥理學功能奠定了基礎。例如，在中樞神經系統(CNS)中，L型鈣通道主要在基因表達調控中發揮著重要作用，大多數CNS中突觸的傳遞都是通過N、P/Q、R型鈣通道聯合發揮作用的，而T型鈣通道主要調控神經元內在的興奮性。

從結構上看，鈣通道由 α1、β、γ、α2δ 4個亞單位組成，α1亞單位在細胞膜上分為4條相似的重復區,每條重復區由螺旋式的6次跨膜片段和肽鏈組成,在第5和第6次跨膜片段之間有一親水性孔道區(pore loop,即P區),并且是電壓的感受器,決定了鈣通道的電生理特性,從而決定了不同的鈣通道亞型。VGCC α1亞基必須與β、α2δ、γ等輔助性亞基共同表達才能發揮完整的功能。β亞基對于高電壓激活鈣通道蛋白的膜轉位、電壓感受和通道開關具有重要調節作用。α2δ 亞基和 γ亞基的功能尚不清楚，有待于進一步研究。

目前，根據基因的相似程度，把已鑒定出來的10種α1亞基人為地分成3大類，分別為Cav1、Cav2和Cav3。Cav1 被進一步劃分為4種亞型，分別為Cav1.1、Cav1.2、Cav1.3、Cav1.4。Cav1.1特異表達在骨骼肌中；Cav1.2在心臟、平滑肌、胰腺、腎上腺和大腦中廣泛表達；Cav1.3主要存在于大腦中，在胰腺、腎臟、卵巢、耳蝸以及心肌組織包括竇房結中也有分布；Cav1.4僅存在于視網膜。Cav2 被進一步劃分為3種亞型，分別為Cav2.1、Cav2.2、Cav2.3，分別形成 P/Q 型、N型和 R型鈣通道。N 型VGCC主要分布于神經元，T、P/Q、R型VGCC不僅分布于神經元,還分布于心肌、骨骼肌、血管平滑肌細胞以及胰島B細胞等內分泌細胞。Cav3 被進一步劃分為3種亞型，分別為Cav3.1、Cav3.2、Cav3.3，從而形成了3種不同的T型鈣通道亞型。有些神經元如丘腦的接力神經核團、嗅球、杏仁核、大腦皮質、海馬、下丘腦、小腦和腦干等區域大量表達Cav3.1 mRNA。在嗅球、紋狀體、大腦皮質、海馬、丘腦網狀核上有Cav3.2及Cav3.3表達。脊髓及背根節神經元(Dorsal root ganglion,DRG)主要表達Cav3.2和 Cav3.3。但也有研究表明 Cav3.3 在大鼠的背根節神經元中也有少量的表達[6]。

3 VGCC阻滯劑與神經病理性疼痛

3.1 VGCC的內部結構與神經病理性疼痛

3.1.1 α2δ亞基與神經病理性疼痛 目前，鈣通道調節劑加巴噴丁和普瑞巴林廣泛用于治療糖尿病神經病變、藥物及放射引起的神經損傷、帶狀皰疹后遺神經痛、三叉神經痛等神經病理性疼痛。加巴噴丁可模擬神經遞質γ-GABA的作用，主要與α2δ亞基結合發揮作用，減少鈣離子內流，進而減少谷氨酸鹽、P物質等興奮性神經遞質的釋放來控制神經病理性疼痛[7]。Claudia等[8]在神經病理性疼痛模型的DRG/脊髓背角中，僅觀察到Cavα2δ1的顯著上調而無Cavα2δ2的上調。此外，在神經元組織(包括感覺神經元和脊髓神經元)中過表達Cavα2δ1的轉基因小鼠，在沒有任何可被加巴噴丁阻斷的神經損傷的情況下，顯示神經病理性疼痛狀態，例如觸覺異常性疼痛和熱痛覺過敏,表明Cavα2δ1上調可能在神經病理性疼痛發展中起關鍵作用[9-10]。Boroujerdi 等[11]研究結果表明，在髓鞘內注射 Cavα2δ1 亞基的抑制劑加巴噴丁可以顯著減輕痛覺超敏的發生。通過轉基因技術發現，在神經病理性疼痛中，加巴噴丁與α2δ-1的相互作用發揮抗傷害性作用[12]。但是，長期服用加巴噴丁可有嗜睡、眩暈、周圍性水腫、行走不穩、疲勞感等不良反應[13]。普瑞巴林是一種新型的治療神經病理性疼痛的藥物，已于2010年在我國上市，其與α2δ亞單位結合，減少興奮性異常的神經元突觸前膜鈣內流，使興奮性神經遞質釋放減少，進而控制疼痛[14]。普瑞巴林最常見的不良反應為輕到中度的頭暈、嗜睡、共濟失調，此外，還有一些發生率較低的不良反應，如外周水腫、體重增加、頭痛和口干。

3.1.2 VGCC相關肽腦衰反應調節蛋白2(Collapsin response mediator protein 2，CRMP2)與神經病理性疼痛 CRMP2廣泛分布于神經系統，表達量隨神經元位置不同而存在差異，研究表明，其在小腦、海馬和嗅球等處較為豐富。CRMP2是Cav2.2的一種調節因子，與Cav2.2結合后可增強其功能，引起鈣離子內流和多種神經遞質(如谷氨酸、P物質、降鈣素基因相關肽等)的釋放增加，增強對傷害感受的傳導作用。CRMP2過表達會增加細胞膜表面Cav2.2的數量及神經遞質的釋放，進而加重慢性疼痛、提高神經性傷害刺激的敏感性[15]。來源于Cav1.2的肽Ct-dis與CRMP2結合干擾CRMP2與Cav2.2的相互作用，抑制去極化誘導的鈣離子內流以及降鈣素基因相關肽等神經遞質的釋放，從而減弱在嚙齒類動物模型中藥物誘發的慢性疼痛[16-17]。Myr-tat-CBD3是來源于CRMP2的一種新型肽，研究表明，其可顯著減輕角叉菜膠誘導的熱超敏反應和逆轉大鼠后爪足底表面切口引起的術后痛[18]。相比加巴噴丁，在有效鎮痛劑量下，Myr-tat-CBD3不會產生運動損傷、癱瘓或認知缺陷。R9-CBD3-A6肽以濃度依賴性方式抑制Cav2.2-CRMP2相互作用，并減少Cav2.2的表達和去極化誘發的大鼠背根神經節中的Ca2+內流,且在24～72 h內連續皮下輸注R9-CBD3-A6K可逆轉觸覺異常性疼痛和持續疼痛，但不會造成運動損傷、焦慮、抑郁等[19]。由此可知，VGCC通道與腦衰反應調節蛋白2結合參與神經病理性疼痛的調節。

3.2 VGCC阻滯劑的應用與神經病理性疼痛 Cav1(L型)、Cav2.1(P/Q型)、Cav2.2(N型)、Cav2.3(R型)和Cav3(T型)鈣通道廣泛地分布在中樞和外周神經系統中。研究表明，Ca2+作為細胞內重要的第二信使，其內流可導致細胞膜的去極化，在疼痛的傳遞與調控中起著重要作用，并且可通過VGCC的運輸參與慢性疼痛狀態的維持。在中樞，神經遞質和內源性鎮痛物質的釋放都依賴于細胞內Ca2+濃度；在外周，鈣通道參與傷害性感受器的興奮和神經沖動沿A類和C 類纖維傳導，抑制鈣內流可提高感受器興奮閾值和降低神經沖動的傳導。近年來，N型和T型鈣離子通道作為分子靶標對新型鎮痛藥物的研發具有極高的價值。

3.2.1 N型VGCC阻滯劑與鎮痛 N型VGCC生理學特點是高電壓激活,較快速失活,電壓依賴性介于 L 型和其他高電壓激活的(P/Q、R型) VGCC之間。其在背根神經節及脊髓背角神經元的突觸部位大量分布,如密集分布于脊髓背角淺層(Ⅰ、Ⅱ層)的C和 Aδ傳入纖維軸突末梢；DRG神經元是感覺傳入的第一級神經元，脊髓背角是感覺信息傳入的門戶和整合的初級中樞,N型VGCC的這種分布特點為疼痛的傳導及調節提供了解剖學基礎。

ω-芋螺毒素(ω-conotoxin,ω-Ctx)是一類源于芋螺毒液的活性多肽，目前已發現十幾種ω-Ctx。其能與N 型VGCC α1亞基孔道區的胞外部分特異性結合，通過堵塞通道孔區來減少鈣電流發揮阻斷效應[20]。Jayamanne等[21]研究表明，鞘內注射Cav2.2阻斷劑ω-conotoxins，可以顯著減輕坐骨神經結扎引起的痛覺超敏反應。在動物模型中，芋螺毒素如GVIA、MVIIA和CVID具有對抗炎癥和神經病理性疼痛的鎮痛特性，其對患者同樣也會產生不良反應，如頭暈、惡心、眼球震顫、步態異常、尿潴留、記憶障礙和幻覺[22]。從地紋芋螺(Conus geographus)中分離出的27肽ω-Ctx GVIA是N型VGCC的特異性阻斷劑,能不可逆地阻斷N 型VGCC。該肽在體內的效力比結構相關肽MVIIA和CVID更大。當鞘內注射緩解大鼠神經病理性疼痛時，GVIA比CVID和MVIIA強3～4倍，比嗎啡強約40倍。然而，由于其對Cav2.2通道的不可逆抑制，預計在臨床環境中難以穩定給藥[23]。從致幻芋螺(Conus magus)中分離出的25肽ω-Ctx MVIIA(合成品名為SNX-111,通用名為 Ziconotide,商品名為Prialt。Elan公司),具有強效、有選擇性、可逆，長時間使用該藥物不會產生耐受性和成癮性的特點，是至今研究最多的鞘內注射治療疼痛的藥物之一。Ziconotide適用于不能耐受或拒絕其他治療方法(如全身性鎮痛藥、輔助治療、嗎啡鞘內注射等)的嚴重慢性疼痛患者。Jain等[24]報道了240例阿片類藥物耐受的非惡性(主要源自神經性)疼痛患者中有162例接受本品治療，78例給予安慰劑。與安慰劑比較，本品產生顯著的鎮痛作用；對鞘內注射嗎啡無效的頑固性疼痛患者，對本品也有顯著的鎮痛反應。根據患者主觀評估，藥物組和安慰劑組分別有43%和18%的患者得到中等至完全的疼痛緩解。但值得注意的是，Ziconotide治療窗窄，不良反應較多，包括頭暈、惡心、眼球震顫、步態異常、尿潴留、記憶障礙、幻覺等，限制了其在臨床中的應用。從貓芋螺(Conus catus)中分離出的ω-Ctx CVID(合成品名為AM336。Amrad 公司),由于其更高的選擇性和較好的安全性，預計CVID的不良反應較MVIIA減少[25]，可能成為更具有發展潛力的鎮痛新藥。

3.2.2 T型VGCC阻滯劑與鎮痛 T型VGCC的閾值電位接近于靜息膜電位(-70 mV)，因而在接近靜息電位(Near-resting)或閾下電位就可以活化，產生鈣內流并具有促進神經元鈣離子依賴性爆發性放電(Burst Firing)、神經元固有低幅震蕩(Low-amplitude intrinsic neuronal oscillation)和放大突觸信號的作用[26]。

T型鈣通道依據其α1亞基結構至少存在3種亞型：α1G(Cav3.1)、α1H(Cav3.2)和α1I(Cav3.3)。在動物體內注射N型鈣通道的抑制劑時可以鎮痛，選擇性敲除Cav3.2，可以對抗神經病理性疼痛和炎性疼痛[27]。Duzhyy等[28]發現，在糖尿病引起的痛覺超敏大鼠模型上，Cav3.2亞基在背根神經節細胞的表達顯著增加。carrageenan引起的炎性痛覺超敏小鼠Cav3.2亞基(而不是 Cav3.1 和 Cav3.3 亞基)在背根神經節細胞的表達顯著增加[29]，表明Cav3.2是背根神經節細胞中傷害性刺激信號處理的重要調節因素，可作為疼痛治療的特異性分子靶位。

早期應用的T型鈣通道阻滯劑如乙琥胺、阿米洛利等對T型鈣通道親和力較低，同時阻斷了其他類型離子通道，因而所需濃度往往很高，故應用范圍較小。在腹腔內注射T型鈣通道阻斷劑米貝地爾對糖尿病神經病理性疼痛大鼠的鎮痛作用實驗表明，米貝地爾能夠明顯減輕機械痛敏和熱痛敏，并且隨著劑量的增加而增強，持續時間也延長[30]。米貝地爾還具有阻滯電壓門控的鈉通道的作用,因此在臨床中的應用中仍需謹慎。新一代T型鈣通道阻滯劑TTA-P2和TTA-A2(優先與T型鈣通道相互作用)都在嚙齒動物疼痛模型中介導鎮痛作用[31-32]。Z123212是一種電壓依賴性鈉通道和T型鈣通道的混合阻斷劑，通過選擇性靶向這些通道的慢失活狀態來介導鎮痛作用[33]。在脊神經結扎(Spinal nerve ligation,SNL)的神經病理性疼痛大鼠模型上，ABT-639(一種親和力較低的新型選擇性T型鈣通道阻滯劑)可抑制機械誘發脊髓背角廣動力范圍神經元(既對傷害性刺激反應又對非傷害性刺激反應的非特異傷害性感受神經元)放電[34]，但ABT-639未能改善糖尿病性多神經病變患者的持續疼痛[35]。另一種T型鈣通道抑制劑Z944未能在Ⅱ期臨床試驗中顯示有效的止痛效果[36]。

4 展望

神經病理性疼痛的治療效果不佳，人們一直在努力尋找新的有效的治療靶位。近年來研究表明,電壓依賴性鈣通道阻滯劑在治療神經病理性疼痛中發揮重要的作用，然而，尚未發現選擇性高、不良反應小的藥物，進一步開發鈣通道亞型選擇性阻斷劑可能在疼痛治療中有重要意義。