血清炎癥因子水平與帕金森病伴疼痛的相關性研究

邵秋悅, 李則衡, 牛學斌, 滕 幸, 呼彪彪, 徐傳英, 崔桂云, 昝 坤

帕金森病(Parkinson disease,PD)是繼阿爾茨海默病之后的第二大常見的神經退行性疾病。除了運動癥狀外,PD的非運動癥狀如認知障礙、焦慮抑郁、自主神經功能障礙和慢性疼痛等也受到越來越多的關注。疼痛在PD患者中的患病率為40%～85%[1],這種致殘性的非運動癥狀不僅給患者及家屬帶來了巨大的痛苦,而且給社會造成極大的負擔。

PD的病理特征是在殘留的神經元細胞質中出現嗜酸性包涵體,即路易小體,α-突觸核蛋白是形成路易小體的重要成分,錯誤折疊的α-突觸核蛋白激活小膠質細胞釋放炎癥因子,導致炎癥應激和神經元死亡[2]。在PD患者出現臨床癥狀時,約60%的黑質神經元和80%的紋狀體多巴胺已經退化和耗盡,對PD患者的尸檢調查中,發現黑質中有活化的小膠質細胞和免疫反應[3],因此表明,神經炎癥是影響PD發病的重要因素。PD疼痛的機制尚不明確,近些年的研究發現,疼痛閾值的降低、痛覺傳導通路神經遞質功能的紊亂、神經炎癥等均可能參與了疼痛的發生[4,5]。臨床上PD患者腦脊液獲取困難,而PD患者的外周血中促炎細胞因子水平升高[6],進一步證實了PD與外周炎癥之間的聯系。

炎癥因子在PD動物模型中已被廣泛研究,然而,目前國內外關于炎癥因子和PD伴疼痛的臨床研究較少,因此,迫切需要了解炎性因子對PD伴疼痛的影響。本研究旨在研究血清炎癥因子水平和PD伴疼痛的相關性,為PD伴疼痛尋找可能的生物標志物。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2021年5月-2022年3月期間于徐州醫科大學附屬醫院神經內科帕金森病中心住院且符合入排標準的帕金森病患者90例(PD組)。納入標準:均符合2015年國際運動障礙協會(Movement Disorder Society,MDS)制定的PD診斷標準。排除標準:(1)其他錐體外系疾病,如MSA(多系統萎縮);(2)中樞神經系統疾病,如急性腦梗死、腦出血和腦炎;(3)服用非甾體類抗炎藥和糖皮質激素等影響免疫功能的藥物;(4)嚴重的肝腎疾病和其他可能影響外周血炎癥因子的免疫系統疾病;(5)不能配合完成研究的患者。此外,選擇同期在我院健康體檢中心體檢的88例年齡和性別匹配的健康人作為健康對照組(HC組)。本研究由徐州醫科大學附屬醫院倫理委員會批準(XYFY2021-KL243-01)。

1.2 研究方法 收集所有受試者的一般資料,包括年齡、性別、吸煙、飲酒、高血壓、糖尿病、受教育年限、病程等,采用統一帕金森病評定量表的第三部分(Unified Parkinson Disease Rating Scale Ⅲ,UPDRS-Ⅲ)和Hoehn-Yahr(H-Y分期)評估PD患者運動功能和疾病嚴重程度,并完善國王帕金森病疼痛量表(King’s Parkinson’s Disease Pain Scale,KPPS)的評估,根據KPPS量表的評分,我們進一步將PD患者分為PD不伴疼痛組(nPDP組)和PD伴疼痛組(PDP組)。所有患者均于入院后空腹采集靜脈血5 ml,采用12項細胞因子檢測試劑盒檢測白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-2(IL-2)、白細胞介素-4(IL-4)、白細胞介素-5(IL-5)、白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-8(IL-8)、白細胞介-10(IL-10)、白細胞介素-12p70(IL-12p70)、白細胞介素-17(IL-17)、干擾素-α(IFN-α)、干擾素-γ(IFN-γ)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平。該項目采用的是基于熒光微球技術的免疫“雙抗體夾心”方法,檢測試劑盒由瑞斯凱爾公司提供。

2 結 果

2.1 PD組和HC組一般資料及血清炎癥因子水平的比較 PD組和HC組在年齡、性別、吸煙、飲酒、高血壓、糖尿病和受教育年限方面沒有顯著差異。PD組血清IL-1β、IL-6、IL-17水平均顯著高于HC組,差異有統計學意義(P<0.01)。兩組間其他炎癥因子水平差異無統計學意義(見表1、圖1)。

圖1 HC組與PD組血清IL-1β、IL-6、IL-17水平比較**P<0.01

表1 HC組和PD組一般資料及血清炎癥因子的比較

2.2 nPDP組和PDP組的組間資料比較 進一步對PD組患者進行亞組分析,發現nPDP組和PDP組組間年齡、性別、吸煙、飲酒、高血壓、糖尿病、受教育年限、病程、H-Y分期、血清IL-6、IL-17水平均沒有統計學差異。UPDRS-Ⅲ評分(P=0.020)和IL-1β(P<0.001)差異有統計學意義,與nPDP組相比,PDP組的UPDRS-Ⅲ評分更高,血清IL-1β水平更高(見表2、圖2)。

***P<0.001。

表2 nPDP組和PDP組臨床特征及血清IL-1β、IL-6、IL-17水平比較

2.3 PD患者血清IL-1β、IL-6、IL-17與臨床特征的相關性分析 采用Spearman相關性分析發現,PD患者血清IL-1β水平與KPPS評分呈正相關(r=0.371,P<0.001),與年齡、性別、病程、受教育年限、H-Y分期、UPDRS-Ⅲ評分均無相關性。血清IL-6水平與年齡呈正相關(r=0.231,P=0.002),與性別、病程、受教育年限、H-Y分期、UPDRS-Ⅲ評分、KPPS評分均無相關性。血清IL-17水平與年齡、性別、病程、受教育年限、H-Y分期、UPDRS-Ⅲ評分、KPPS評分均無相關性(見表3、圖3)。

圖3 PD組血清IL-1β水平與KPPS評分的相關性散點圖

表3 PD患者血清IL-1β、IL-6、IL-17與臨床特征的相關性

2.4 PD患者發生疼痛影響因素的Logistic回歸分析 以是否存在疼痛癥狀為因變量(是=1,沒有=0),先將各指標進行單因素Logistic回歸分析,結果顯示,UPDRS-Ⅲ評分、IL-1β是 PD 伴疼痛的影響因素(P<0.05)。繼續行多因素Logistic 逐步回歸分析顯示,UPDRS-Ⅲ評分較高、血清IL-1β水平較高是PD伴疼痛的危險因素(P<0.05)(見表4)。

表4 血清IL-1β水平與PD伴疼痛的二元Logistic回歸分析

2.5 血清IL-1β診斷PD伴疼痛的ROC曲線 進一步分析了血清IL-1β對PD伴疼痛的診斷效能,我們繪制ROC曲線,結果顯示,血清IL-1β診斷PD伴疼痛的曲線下面積(AUC) 0.741,95%CI0.640～0.842,P<0.001。血清IL-1β診斷PD伴疼痛的最佳截斷值為2.815(pg/ml),靈敏度為93.6%,特異度為44.2%(見圖4)。

圖4 血清IL-1β診斷PDP的ROC曲線

3 討 論

疼痛是PD的一種常見的非運動癥狀,對患者的生活質量有很大的影響,甚至比運動癥狀影響更大[7]。一個患者可能有幾種不同類型的疼痛癥狀,導致對疼痛的診斷和治療受限。因此,迫切需要了解PD相關疼痛的病理生理機制,尋找可能的生物標志物,這對于PD相關疼痛的治療,改善患者生活質量有著至關重要的作用。

本研究在比較PD組和HC組血清炎癥因子水平時發現,與HC組相比,PD組血清IL-1β、IL-6、IL-17水平更高,這與Green等的研究結果一致[8,9]。既往PD動物模型研究表明,α-突觸核蛋白過度表達發生在多巴胺能神經元變性、死亡以前,會引發黑質紋狀體中小膠質細胞的激活,造成炎癥因子水平增加[3]。IL-1β是IL-1家族的一員,由活化的單核巨噬細胞產生,目前研究已經證實,IL-1β在PD患者中通過谷氨酸興奮性毒性引發炎癥級聯反應,并直接導致神經元死亡[10]。IL-6是調節免疫細胞分化和成熟的促炎因子,參與中樞神經系統疾病的病理生理過程[11]。IL-17是一種由Th17細胞產生的關鍵促炎因子,與炎癥的發病機制有關。RORγT是促進 Th17 細胞分化并產生 IL-17的關鍵轉錄因子,IL-1β通過IRF4通路刺激RORγT的產生,IL-6可通過信號轉導gp130的酪氨酸殘基誘導STAT3激活,STAT3可以誘導RORγt的表達,因此IL-1β和IL-6可以促進IL-17的產生[12]。外周過度的免疫炎癥反應導致血腦屏障受損,免疫細胞和炎癥因子滲入大腦,小膠質細胞、星形膠質細胞激活,并釋放其他炎癥介質,有助于增強神經炎癥,介導神經退行性疾病的發生和進展[13]。由于PD患者在臨床中腦脊液獲取困難,而外周與神經炎癥存在一定關系,所以我們選擇研究外周炎癥在PD中的作用。

目前PD相關疼痛的機制并不明確,主要包括以下幾種:第一,PD伴疼痛患者可能存在基底節功能障礙,基底神經節可以整合傳入的傷害性信息,在疼痛回避和傷害行為中起到積極作用?；坠澏喟桶纺苌窠浽ド窠浿鋾е翽D疼痛的調控系統功能障礙[14]。第二,PD伴疼痛患者神經遞質水平下降,多巴胺是調節疼痛感知的關鍵神經遞質,參與了島葉皮質介導的鎮痛作用。多巴胺水平下降會使患者疼痛閾值下降,進而導致疼痛[15,16]。第三,神經免疫。目前已有研究表明丘腦底核是調節疼痛處理和感知的基底神經節回路的有效通路點[17]。Park等的研究發現PD疼痛模型小鼠丘腦底核可見小膠質細胞的激活[18],膠質細胞異常激活后,釋放與疼痛相關的炎癥介質,引起神經免疫性炎癥,從而參與疼痛的調控[19]。

我們研究PD組血清IL-1β水平與疼痛的關系發現,PDP組血清IL-1β水平高于nPDP組,血清IL-1β與KPPS量表評分呈正相關,PDP患者血清IL-1β的高表達表明IL-1β可能參與了PD相關疼痛的病理生理過程。IL-1β是一種促炎細胞因子,目前研究證實其在持續慢性疼痛狀態中升高[20]。IL-1β是疼痛通路中USP5和Cav3.2通道相互作用上調的上游觸發因子[21]。之前的一些研究表明炎癥組織部位的疼痛敏感性增強是由于免疫細胞局部釋放痛覺感受器敏化劑,包括前列腺素E2和神經生長因子等。IL-1β不僅可以誘導痛覺感受器敏化劑的合成,還可以快速激活痛覺感受器以產生動作電位并誘導疼痛超敏反應。IL-1β 可以通過作用于辣椒素受體(TRPV1)直接敏化痛覺感受器,也可以通過提高前列腺素合成間接敏化痛覺感受器誘發疼痛。TRPV1與人體痛覺的產生密切相關,可以調節 Ca2+內流,觸發神經末梢釋放神經肽類和興奮性氨基酸,最終引起大腦皮質痛覺的形成。IL-1β還能以p38絲裂原激活蛋白激酶(p38 MAP激酶)依賴的方式起作用,通過緩解抗河豚毒素電壓門控鈉通道的靜息緩慢失活來增加痛覺感受器的興奮性[22]。此外,IL-1β可以刺激環氧化酶COX-2的表達[23],而COX-2的抑制是非甾體抗炎藥(NSAIDs)鎮痛作用的基礎。本研究通過二元Logistic回歸分析顯示,血清IL-1β水平較高是PD伴疼痛的危險因素。繪制ROC曲線顯示,血清IL-1β診斷PD伴疼痛的曲線下面積(AUC)為 0.741,即血清IL-1β對PD伴疼痛診斷具有一定的價值,可能成為診斷PD伴疼痛的生物學標志物。

目前,國內外鮮有血清IL-1β與PD伴疼痛相關研究的報道。本研究的局限之處在于:樣本量較少,而且我們的研究是橫斷面研究,不能夠說明血清IL-1β和PD伴疼痛的因果關系,未來的研究應進一步增加樣本量,并進行縱向研究,以提高我們的研究結果的可信度,為PD相關疼痛的病理生理機制和診斷治療提供重要線索。