郭依寧，于忠楊，冷錦紅

(1.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)研究生學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110032；2.青島市第六人民醫(yī)院肝病科，山東 青島 266000；3.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，遼寧 沈陽(yáng) 110032)

痛性糖尿病周?chē)窠?jīng)病變(painful diabetic peripheral neuropathy,PDPN)是糖尿病常見(jiàn)并發(fā)癥[1]，能促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，抑制神經(jīng)再生，引起觸覺(jué)和疼痛過(guò)敏，產(chǎn)生肢體震顫、下肢感覺(jué)異常等。感覺(jué)神經(jīng)病變是其最常見(jiàn)的類型,感覺(jué)異常有麻木、蟻行、觸電感等，疼痛是40%的患者初次就診的原因,其中約20%的患者疼痛感超過(guò)6個(gè)月[2]，疼痛常發(fā)生在夜間，以自發(fā)性疼痛、痛覺(jué)過(guò)敏、感覺(jué)喪失為特征，疼痛劇烈、持續(xù)，嚴(yán)重干擾患者的生活質(zhì)量[3]。目前，PDPN病因機(jī)制尚不明確，除了神經(jīng)激素生長(zhǎng)因子缺乏和細(xì)胞外基質(zhì)重塑，還可能與軸突萎縮、脫髓鞘、周?chē)窠?jīng)纖維的丟失有關(guān)[4]。鑒于其病因復(fù)雜，目前尚缺乏對(duì)PDPN有效的治療方法，通常在正?？刂蒲堑那闆r下以緩解癥狀的藥物為主來(lái)控制病情。衛(wèi)星膠質(zhì)細(xì)胞(satellite cell，SGC)的激活與周?chē)窠?jīng)疼痛有關(guān)，SGC上的嘌呤受體以及相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)可能對(duì)PDPN產(chǎn)生影響。為探明PDPN與SGC的關(guān)系，以便為PDPN的治療提供依據(jù)，本文就SGC與周?chē)窠?jīng)元的作用機(jī)制加以綜述。

1 SGC的生物學(xué)特征與功能

SGC是周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)中重要的膠質(zhì)細(xì)胞，不僅存在于感覺(jué)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，還存在于交感神經(jīng)節(jié)和副交感神經(jīng)節(jié)中。SGC由神經(jīng)嵴細(xì)胞衍生而來(lái)，其特征是圍繞單個(gè)神經(jīng)元的細(xì)胞鞘，每個(gè)SGC只接觸1個(gè)神經(jīng)元，SGC鞘與相關(guān)的神經(jīng)元質(zhì)膜之間的細(xì)胞外間隙僅為20 nm，使得神經(jīng)元和SGC之間有密切的相互作用和有效的信號(hào)傳導(dǎo)。SGC包圍神經(jīng)元的細(xì)胞體,并滋養(yǎng)和保護(hù)神經(jīng)元[5-6]。而疼痛的發(fā)生主要起始于感覺(jué)神經(jīng)節(jié),它包含感覺(jué)神經(jīng)元和SGC。神經(jīng)疼痛綜合征與SGC激活狀態(tài)有關(guān)，與中樞膠質(zhì)細(xì)胞相似，SGC激活有以下幾點(diǎn)：(1)膠質(zhì)反應(yīng)：上調(diào)膠質(zhì)標(biāo)志物如膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)形態(tài)變化，包括膠質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的肥大、增殖和修飾。在靜息狀態(tài)下，SGC表達(dá)較低水平的GFAP，在損傷周?chē)窠?jīng)后，SGC激活標(biāo)志物GFAP，引起GFAP的高表達(dá)；(2)三磷腺苷(adenosine triphosphate，ATP)、趨化因子受體和半通道的上調(diào)：當(dāng)神經(jīng)受到損傷時(shí)，細(xì)胞內(nèi)ATP增加，激活縫隙連接半通道，釋放神經(jīng)遞質(zhì)，參與Ca2+濃度變化，谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體下調(diào)，增加谷氨酸的高表達(dá)，引起初級(jí)傳入神經(jīng)元的強(qiáng)烈興奮，誘發(fā)慢性神經(jīng)病理性疼痛[7-10]。

神經(jīng)元胞體之間缺乏突觸聯(lián)系以及神經(jīng)元與周?chē)鶶GC之間的緊密相連表明神經(jīng)元-SGC通路可能在傳入信號(hào)傳導(dǎo)中具有重要作用。因此，了解神經(jīng)元中的體細(xì)胞與周?chē)腟GC如何進(jìn)行交流，SGC如何影響神經(jīng)元活動(dòng)，以及如何在病理?xiàng)l件下促進(jìn)感覺(jué)神經(jīng)元慢性疼痛的產(chǎn)生是非常重要的。

2 SGC參與PDPN的作用機(jī)制

2.1SGC與ATP之間的信號(hào)交流當(dāng)神經(jīng)元受到刺激時(shí)，SGC上的縫隙連接蛋白通道以受控方式將ATP從細(xì)胞中釋放出來(lái)。ATP是體內(nèi)的一種能源物質(zhì)，還是內(nèi)源性調(diào)節(jié)免疫不可或缺的物質(zhì)。SGC外 ATP 是整個(gè)炎癥級(jí)聯(lián)中的重要信號(hào)分子,作為一種危險(xiǎn)信號(hào),導(dǎo)致炎性體活化、中性粒細(xì)胞趨化、細(xì)胞通透性增強(qiáng)、細(xì)胞內(nèi)外離子濃度失衡，引起外周神經(jīng)血管擴(kuò)張,并對(duì)幾種信號(hào)聯(lián)級(jí)進(jìn)行微調(diào)，影響中樞、周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)的病理?yè)p傷[11-12]。釋放大量的ATP會(huì)影響SGC內(nèi)Ca2+濃度，Ca2+通過(guò)嘌呤受體進(jìn)入SGC內(nèi)形成鈣波。在Ca2+成像中發(fā)現(xiàn)，給予Ca2+阻斷劑后，SGC與神經(jīng)元中Ca2+濃度阻斷，典型鈣波消失。在給予ATP酶后發(fā)現(xiàn)SGC中Ca2+濃度下降[13]，而周?chē)窠?jīng)細(xì)胞中Ca2+濃度沒(méi)有發(fā)生變化。這一現(xiàn)象表明，ATP是SGC與周?chē)窠?jīng)元之間進(jìn)行傳導(dǎo)的重要生物學(xué)遞質(zhì)。此外，SGC還維持著周?chē)窠?jīng)其他離子濃度變化。當(dāng)周?chē)窠?jīng)興奮時(shí)，細(xì)胞外K+濃度升高，SGC和周?chē)窠?jīng)元通過(guò)K+-ATP通道激活，使K+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，維持細(xì)胞的穩(wěn)定。當(dāng)神經(jīng)損傷時(shí)，炎性因子的浸潤(rùn)以及ATP大量釋放使得該通道表達(dá)減少，細(xì)胞外K+濃度高表達(dá)，引起神經(jīng)元的去極化，進(jìn)一步加重神經(jīng)病理性損傷，這也可能是PDPN發(fā)生的重要環(huán)節(jié)[14-15]。因此，ATP是SGC與神經(jīng)元進(jìn)行信息交流的重要神經(jīng)遞質(zhì)，膠質(zhì)細(xì)胞與周?chē)窠?jīng)的信息交流可通過(guò)ATP信號(hào)通路調(diào)節(jié)，對(duì)維持周?chē)窠?jīng)元內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)十分重要[16]。

2.2嘌呤2X7受體(purinergic2X7receptor,P2X7R)對(duì)SGC信號(hào)通路的調(diào)節(jié)嘌呤受體P2廣泛參與神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，其中P2X7R主要在神經(jīng)元和SGC中表達(dá)，是以 ATP 作為配體的陽(yáng)離子門(mén)控通道，ATP是其唯一的天然激動(dòng)劑。研究發(fā)現(xiàn)，P2X7R具有促炎作用，當(dāng)發(fā)生神經(jīng)損傷時(shí)，SGC被背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion,DRG)中釋放的ATP通過(guò)P2X7基因編碼的P2X7R激活[17]，引起炎性因子釋放、炎性小體積聚并增強(qiáng)相鄰神經(jīng)元的興奮性，參與神經(jīng)性疼痛的發(fā)生和維持。

LI等[18]研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)系統(tǒng)病理?yè)p傷后，SGC中P2X7R與其標(biāo)志物GFAP高表達(dá)，激活SGC誘使其釋放細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)；SGC釋放的TNF-α能增強(qiáng)DRG神經(jīng)元的興奮性，增加周?chē)窠?jīng)元對(duì)炎癥細(xì)胞刺激的敏感性；并發(fā)現(xiàn)在糖尿病組大鼠DRG中P2X7 mRNA、GFAP、TNF-α的表達(dá)水平明顯上調(diào)。LI等[18]還發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，敲除P2X7R基因的小鼠對(duì)機(jī)械性疼痛和熱敏感痛敏感性顯著降低；相反，伴隨炎性疼痛損傷，SGC中P2X7R表達(dá)增加。此外，P2X7R的拮抗劑可以抑制神經(jīng)性疼痛大鼠的疼痛行為。在使用P2X7R阻斷劑BBG 20 min后，能減少SGC和巨噬細(xì)胞釋放炎性因子白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、TNF-α，明顯改善神經(jīng)損傷后的結(jié)構(gòu)異常，減少細(xì)胞死亡，周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)因痛覺(jué)傳導(dǎo)傷害性感受器的活性缺失而緩解神經(jīng)病理性疼痛。因此，P2X7R拮抗劑可抑制DRG中與SGC活化相關(guān)的P2X7R的上調(diào)，從而降低IL-1β、TNF-α和GFAP的表達(dá)，起到鎮(zhèn)痛作用[19]。

另外，URSU等[20]在基因水平上研究發(fā)現(xiàn)，P2X7R對(duì)人類疼痛敏感性存在重要作用，對(duì)神經(jīng)損傷小鼠的研究顯示，疼痛相關(guān)性基因組的單倍型區(qū)塊位于P2X7R基因內(nèi)，小鼠P2X7R的功能喪失是傷害性測(cè)試不敏感的重要原因。在乳房切除術(shù)后疼痛和骨關(guān)節(jié)炎婦女中發(fā)現(xiàn)，P2X7R基因多態(tài)性與疼痛敏感性相關(guān)；在PDPN患者中發(fā)現(xiàn)，攜帶GOF SNP rs1718119(Ala348Thr)等位基因的患者疼痛評(píng)分高出平均水平，并且P2X7R能介導(dǎo)細(xì)胞凋亡參與免疫應(yīng)答反應(yīng)[21]。在由炎癥介導(dǎo)、免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的胰腺和引流淋巴結(jié)中發(fā)現(xiàn)，P2X7R是導(dǎo)致免疫應(yīng)答的重要激活因子；敲除P2X7R基因小鼠的中樞系統(tǒng)中凋亡的淋巴細(xì)胞明顯減少，提示P2X7R的激活促進(jìn)淋巴細(xì)胞凋亡[22]。這些研究說(shuō)明，在SGC中表達(dá)的P2X7R在疼痛中起到主導(dǎo)作用，提示PDPN患者可受益于抗P2X7R的治療。

2.3SGC縫隙連接蛋白表達(dá)與功能調(diào)控在感覺(jué)神經(jīng)節(jié)中，感覺(jué)神經(jīng)元不會(huì)形成電或化學(xué)突觸，因?yàn)槊總€(gè)體細(xì)胞都被 SGC包裹。而在相鄰的2個(gè)SGC之間存在縫隙連接蛋白，它是維持神經(jīng)元周?chē)汉蜕窠?jīng)屏障化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)重要組成部分，并通過(guò)從SGC中釋放的生物活性分子以及介導(dǎo)ATP-P2X7R信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)影響神經(jīng)元的功能[23]。

縫隙連接蛋白connexin是獨(dú)特的跨膜蛋白，它是人體組織進(jìn)行細(xì)胞間信息交流、能量代謝的一種特殊膜通道結(jié)構(gòu),通道的開(kāi)閉受膜電位、pH值、游離Ca2+濃度等的調(diào)節(jié),并直接作用于相鄰細(xì)胞間ATP、葡萄糖、Na+、K+、Ca2+等物質(zhì)的傳遞。Connexin是已知在2個(gè)相鄰SGC之間形成的半通道,允許小親水性分子通過(guò)細(xì)胞雙層?？p隙連接通過(guò)傳遞信號(hào)分子如谷氨酸、ATP和第二信使緩沖SGC外Na+和K+的濃度，并在相鄰細(xì)胞之間提供能量來(lái)促進(jìn)SGC間聯(lián)系[24]。其中connexin的亞型43(connexin43，Cx43)主要參與神經(jīng)損傷的發(fā)生、發(fā)展。

ZHANG等[25]認(rèn)為，逆轉(zhuǎn)Cx43上調(diào)可能是治療神經(jīng)性疼痛的有效治療方法。番茄紅素注射治療骨神經(jīng)部分結(jié)扎的小鼠發(fā)現(xiàn)，用TNF-α刺激培養(yǎng)的SGC能降低Cx43表達(dá)，而使用番茄紅素處理后的SGC能上調(diào)Cx43表達(dá)，并改善機(jī)械過(guò)敏。另外，TNF-α體內(nèi)刺激也會(huì)直接下調(diào)Cx43表達(dá)[26]。因此，通過(guò)上調(diào)SGC中Cx43的表達(dá)可能會(huì)抑制SGC的激活，減少神經(jīng)性疼痛。 ZHANG等[25]還發(fā)現(xiàn)其他亞型 Cx32和Cx26存在于大鼠坐骨神經(jīng)中，而且它們的相對(duì)表達(dá)會(huì)在神經(jīng)損傷后發(fā)生改變，這些特異性表達(dá)可能在糖尿病神經(jīng)病變進(jìn)展中起作用[27]。長(zhǎng)期高血糖可通過(guò)激活磷酸激酶信號(hào)通路，促進(jìn)Cx43的磷酸化而抑制SGC之間的信號(hào)通訊，內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞不同功能喪失，加重糖尿病神經(jīng)痛并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。

有研究發(fā)現(xiàn)了SGC上的另一種縫隙連接蛋白pannexin，其可能與葡萄糖代謝密切相關(guān)[28-29]?？p隙連接通道pannexon是由pannexin的6個(gè)亞基組成的，是縫隙連接半通道的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目前有3種pannexin類型:pannexin-1(Panx1)、pannexin-2 (Panx2)和pannexin-3 (Panx3)。Pannexin形成的縫隙連接通道在結(jié)構(gòu)上類似于Cx43通道,二者均由6個(gè)亞基組成，均有1個(gè)共同的質(zhì)膜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括4個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域、2個(gè)細(xì)胞外環(huán)、1個(gè)細(xì)胞質(zhì)環(huán)和N、C端面對(duì)細(xì)胞質(zhì)[30]。

在細(xì)胞膜上，pannexon大多保持封閉狀態(tài)，以防止神經(jīng)元細(xì)胞裂解[31]。因?yàn)锳TP-P2X7R與Panx1有密切的相互作用，Panx1蛋白通道的開(kāi)放由P2X7的活性調(diào)控,當(dāng)SGC缺血損傷時(shí),細(xì)胞內(nèi)ATP釋放，激活P2X7R引起Panx1通道開(kāi)放,大量ATP從缺血組織中釋放可以促進(jìn)SGC內(nèi)Ca2+局部自發(fā)性釋放及傳導(dǎo)，導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流引起細(xì)胞死亡。Panx1功能的失調(diào)引起巨噬細(xì)胞死亡或促炎性M1型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M2型巨噬細(xì)胞，并使高水平的ATP和一磷腺苷水解[32]，加重周?chē)窠?jīng)細(xì)胞炎癥進(jìn)展。這些研究共同證實(shí)了Panx1在神經(jīng)炎癥中的作用，Panx1 的激活是不可逆,它會(huì)調(diào)節(jié)SGC功能，最終導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞裂解死亡。目前需要更多的研究來(lái)確定Panx1激活在生理環(huán)境中的作用機(jī)制。使用基因敲除小鼠將大大擴(kuò)展Panx1對(duì)周?chē)窠?jīng)炎癥的作用機(jī)制研究[33]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

SGC環(huán)繞在感覺(jué)神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元周?chē)?是產(chǎn)生和維持疼痛重要的參與者。在神經(jīng)損傷的疼痛過(guò)程中，SGC釋放出神經(jīng)遞質(zhì)ATP，激活P2X7R，導(dǎo)致縫隙通道蛋白的表達(dá)增多，對(duì)周?chē)窠?jīng)痛發(fā)揮重要作用。細(xì)胞外核苷酸對(duì)SGC嘌呤受體的激活可以參與到感覺(jué)傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)中。此外，與其他膠質(zhì)細(xì)胞一樣，SGC維持離子穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)，在介導(dǎo)免疫應(yīng)答反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。因此，SGC在治療各種病理性神經(jīng)病癥(包括炎性和神經(jīng)性疼痛、神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性改變等疾病)中的藥理作用可能成為治療疼痛新的研究靶點(diǎn)。