卒中后中樞痛膠質細胞的作用和分子機制

王少帥， 張新玲綜述， 王君敏， 周思齊， 陳雪梅， 王 建校審

中樞性卒中后疼痛(central post stroke pain,CPSP)是一種腦血管意外后的慢性神經性疼痛綜合征[1]，多在出血或缺血性腦卒中后6個月出現，CPSP約占卒中患者發病率的1%～14%[2]，由相應的缺血或出血性病變影響脊髓丘腦通路而引起的神經性疼痛綜合征[3]，發病機制尚不清楚。其臨床特征通常表現為感覺障礙、持續性或間歇性疼痛以及痛覺過敏、超敏，且缺乏有效治療手段[4]。

1 CPSP發生發展的分子機制

目前關于CPSP發病機制的研究主要集中在神經炎癥、去抑制和中樞敏化等方面。有研究認為CPSP導致的痛覺超敏主要是由中樞去抑制導致丘腦過度激活引起的，而痛覺過敏則是由神經元去分化引起的中樞敏化[5]。研究發現腦卒中后神經炎癥可引起繼發性腦損傷，通過激活小膠質細胞、大腦常駐巨噬細胞以及募集外周血白細胞至周圍血腫區域[6]，釋放促炎細胞因子引發神經炎癥，造成腦水腫、血腦屏障破壞、神經功能損傷及鐵沉積[7]，參與CPSP的產生和維持。并且腦出血后神經元凋亡可誘導中性粒細胞和白細胞浸潤，進一步加重炎癥損傷。促炎因子也可通過神經元-膠質細胞相互作用調節疼痛反應[8]。隨著神經炎癥在神經學領域的廣泛研究，為CPSP作用機制的探索提供了新思路。

2 膠質細胞參與CPSP的發生發展(見表1)。

2.1 小膠質細胞 小膠質細胞是中樞神經系統(central nervous system，CNS)中主要的免疫細胞，在神經病理性疼痛的發病機制中起關鍵作用。活化的小膠質細胞可引發多種先天防御機制，包括毒性碎片的吞噬作用、抗原加工和呈遞以及多種細胞因子的釋放，促進CNS神經纖維的激活和敏化，導致疼痛傳遞增強[9]。此外，小膠質細胞激活產生的促炎細胞因子、活性氧中間體、蛋白酶和補體蛋白，造成神經元損傷。抑制小膠質細胞活化或增殖的靶向藥理學干預措施可減輕神經性、炎癥性和術后疼痛[10]，是CPSP疾病治療中的重要策略。

2.1.1 P2X7/P2X4受體 P2X4/P2X7受體(P2X4/P2X7receptors,P2X4R/P2X7R)均表達于小膠質細胞表面，可被三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)或嘌呤核苷酸激活[11]。腦出血后ATP激活P2X7R可直接促進IL-1β的下游分泌，促進Ca2+釋放導致谷氨酸能易化性降低，使大腦前扣帶回皮質和內側丘腦區神經元出現高興奮性導致CPSP產生[12]。丘腦出血后腦組織損傷，活化的小膠質細胞表面的P2X4R激活導致p38絲裂原活化蛋白激酶磷酸化，使腦源性神經生長因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)釋放，出現機械痛和熱痛敏異常[13]。因此認為小膠質細胞上P2受體家族的激活可能是導致CPSP痛覺過敏的原因。

2.1.2 CX3C趨化因子受體1(CX3CR1) CX3C趨化因子受體1(CX3C chemokine receptor 1，CX3CR1)主要表達于小膠質細胞[14]。研究發現在 CX3CR1 敲除小鼠中可觀察到神經元興奮性突觸后電位異常、突觸傳遞能力減弱及突觸重建缺陷等[15]，提示膠質細胞的激活常常伴隨神經元活性的改變。因此，對神經炎癥的治療要同時調節多種細胞共同發揮抗炎作用，緩解疼痛的產生。在腦出血的研究中發現使用CX3CR1的特異性抑制劑PLX3397可以有效剔除CNS的膠質細胞，從根本上抑制腦內膠質細胞的聚集以及外周免疫細胞的浸潤，緩解腦損傷[16]。

因此本綜述提出假設選擇CX3CR1的特異性抑制劑PLX3397剔除卒中后小膠質細胞是否也可以有效緩解CPSP的產生？小膠質細胞P2X4和P2X7受體和CX3CR1可能成為治療CPSP的潛在靶點。聚焦小膠質細胞可能成為治療CPSP的新方向。

2.2 星形膠質細胞 在CNS損傷疾病中，星形膠質細胞參與形成血腦屏障，限制炎性細胞進入腦實質，可抑制神經炎癥反應[17]。因此，研究CPSP模型中星形膠質細胞在神經炎癥中至關重要。

2.2.1 基質細胞衍生因子1(SDF1/CXCL12) CPSP模型中基質細胞衍生因子1(stromal cell-derived factor 1/chemokine C-X-C motif chemokine 12，SDF1/CXCL12)由活化的星形膠質細胞釋放，通過與其受體CXCR4信號結合，促進早期的神經元持續釋放促炎癥介質TNF-α、IL-6和IL-1β，激活小膠質細胞，并參與小膠質細胞-星形細胞-神經元相互作用引起的神經炎癥微環境維持CPSP[18]。

2.2.2 縫隙連接蛋白43(Cx43) 縫隙連接蛋白43(Cx43)是星形膠質細胞特異性連接蛋白，也可以作為星形膠質細胞激活的轉換分子，釋放ATP和谷氨酸等星形膠質細胞激活介質，導致炎癥反應產生[19]。腦出血時，血紅蛋白刺激Cx43磷酸化導致星形膠質細胞構象發生變化，下調Cx43從而抑制星形膠質細胞的增殖分化[20]。

2.2.3 G-蛋白偶聯受體(GPCRs) 星形膠質細胞表達多種G蛋白偶聯受體(GPCRs)， GPCRs的活化可影響突觸活動和可塑性，調節該信號可能有助于維持長期的神經性疼痛[21]。DHA是一類G蛋白偶聯受體的配體，在局灶性腦缺血后DHA可能是通過激活提高細胞存活率的信號級聯來實現細胞存活和長期修復，從而有效改善行為缺陷，減少梗死體積和水腫[22]。

2.2.4 白細胞介素-17(interleukin-17，IL-17) 研究發現在不同CNS炎癥狀態中可檢測到IL-17，并參與多發性硬化和自身免疫性腦脊髓炎相關的神經病理性疼痛[23]。IL-17A可以通過誘導小膠質細胞自噬相關蛋白5(autophagy related 5，ATG5)和ATG7的自噬，從而促進炎癥反應，也可以直接導致內皮細胞釋放趨化因子，從而增加白細胞遷移、血腦屏障通透性，造成大腦損傷[24]。

在腦卒中模型中星形膠質細胞上Cx43、GPCRs、IL-17均可參與神經炎癥反應或直接調節神經病理性疼痛，我們推斷星形膠質細胞上的多種分子靶點可能參與與調節CPSP的發生發展。

2.3 少突膠質細胞 少突膠質細胞約占全部膠質細胞的5%～10%[25]，脊髓損傷時少突膠質細胞過度增生釋放大量IL-33激活ST2受體介導的脊髓小膠質細胞與神經病理性疼痛細胞內信號傳導途徑[26]。腹腔注射重組IL-33可減輕脊髓脫髓鞘損傷，減少T細胞浸潤和促炎因子TNF-α在脊髓中的表達[27]。目前丘腦出血研究中少突膠質細胞是否參與CPSP的產生尚未見報道，通過研究少突膠質細胞表面不同分子靶點在疼痛中的作用，是CPSP的研究和治療提供新方向。

表1 膠質細胞參與疼痛的分子機制

3 小 結

本文綜述了3類膠質細胞參與疼痛的分子靶點及其與神經元之間的相互作用，闡明了膠質細胞參與CPSP的神經炎癥發病的機制，為CPSP的病理機制研究提供了新方向，為開發更為有效的CPSP藥物提供新的可能性，抗炎治療可能是腦出血后CPSP一種潛在的治療策略。鐵死亡、細胞自噬、焦亡是近年發現的新型細胞死亡形式。在腦出血后期，活化的小膠質細胞分解血紅蛋白產生過多亞鐵，引發神經炎癥反應[28]。鐵死亡是否參與CPSP的發生發展，值得深入探討。在創傷性腦損傷急性期，炎癥及焦亡相關蛋白(caspase-1、GSDMD)增加，消除caspase-1后可明顯抑制創傷性腦損傷引起的焦亡[29]。通過抑制細胞焦亡減輕神經病理性疼痛，同樣值得探討。另外，ICH后的細胞自噬可誘導小膠質細胞激活參與ICH后炎癥反應,通過調節細胞自噬功能可緩解疼痛癥狀[30]。在卒中后自噬是否參與和調節CPSP發生發展有待進一步研究。