施任怡 蔡楊乾 杜俊英 房軍帆 梁 宜

（浙江中醫(yī)藥大學第三臨床醫(yī)學院針灸神經生物學實驗室，杭州 310053）

近年來，惡性腫瘤的發(fā)生率呈逐年上升的趨勢，嚴重危及人類生命。然而，隨著癌癥診療技術的進步，癌癥病人的生存時間明顯延長, 癌痛逐漸成為影響癌癥病人生活質量的主要原因之一。據統(tǒng)計約有40%早中期癌癥病人和90%晚期癌癥病人都在經歷中度或重度疼痛；且有高達70%的癌癥痛病人疼痛并未得到充分的緩解[1]。骨癌痛是晚期癌癥病人最常見的疼痛，也是腫瘤發(fā)生骨轉移時最常見的癥狀之一。目前的治療方法還不能完全有效控制骨癌痛，因此針對骨癌痛的預防和控制是癌癥治療的一大難題，仍需進一步深入研究骨癌痛的發(fā)生發(fā)展機制。近年研究提示P2X受體參與了腫瘤發(fā)生和發(fā)展[2]。P2X受體介導的嘌呤信號在癌癥發(fā)生、腫瘤生長及其誘發(fā)痛覺敏化中起著至關重要的作用[3]。P2X受體是一種三磷酸腺苷(adenosin triphosphate,ATP)的門控離子通道，主要包括七個亞型。已有研究證明，其中P2X3、P2X4、P2X6、P2X7受體參與骨癌痛的產生和維持過程，且存在不同的調制機制[4～6]。故本文將圍繞P2X受體在骨癌痛的產生和維持中的作用及其可能機制進行闡述，為今后治療骨癌痛提供新的研究思路和方法。

1.P2X受體的結構和分布特點

（1） P2X受體結構特點：到目前為止，已有七個P2X (P2Xl-7)被克隆，并被認定為P2X受體家族成員。P2X受體各亞型具有相同的一般結構：由胞內的N末端和C末端，兩個跨膜區(qū)和一個細胞外環(huán)組成[7]。其中細胞外環(huán)包含有10個保守的半胱氨酸殘基，以二硫鍵互相連接，細胞外環(huán)上含有ATP結合位點和相應的激動劑、拮抗劑和調節(jié)劑的作用位點。P2X受體七個亞型的氨基酸序列之間有35%～48%的同源性，其氨基酸殘基數從379到595個不等[8]。據既往研究表明P2X受體氨基端較羧基端短，羧基末端長度不相同，最短的是P2X6，有25個殘基，P2X7則擁有240個殘基[9]。P2X受體可形成同聚體或異聚體的ATP門控非選擇性陽離子通道，被ATP激活后可以引起Na+、Ca2+內流和K+外流，但對Ca2+的通透性最大[10]。目前認為P2X受體屬寡聚蛋白類，其受體亞基數量從3個到6個不等[11,12]。

（2）P2X受體分布特點：P2X受體不同亞型在中樞神經系統(tǒng)和外周神經系統(tǒng)均有分布，并且無論在中樞或是外周神經系統(tǒng)中，P2X受體主要表達在神經元細胞和神經膠質細胞。由于P2X受體對傷害性、炎癥性和病理性疼痛的傳導都是必不可少的，因此在參與疼痛轉導的感覺神經節(jié)、背根神經節(jié)(dorsal root ganglion, DRG)和脊髓后角神經元均能檢測到P2X受體（見表1）。

2.P2X受體介導骨癌痛

有研究報道，ATP及其作用的P2X受體廣泛分布于與傷害性信息傳遞有關的外周或中樞神經細胞中，它們與傷害性刺激的感受及傳遞密切相關。越來越多的研究證實，ATP介導的嘌呤信號在癌癥疼痛的發(fā)生中起著至關重要的作用[22]。由于在腫瘤微環(huán)境中，ATP的釋放不僅能夠促進癌細胞的轉移和浸潤，而且能促進神經細胞和免疫細胞刺激物的產生[23]。有學者發(fā)現，在MRMT-1乳腺癌細胞致骨癌痛模型中，ATP在神經元和神經膠質細胞（主要是脊髓星形膠質細胞）集中釋放，從而激活P2X受體，介導大鼠疼痛相關行為的產生[24]。綜上所述，進一步說明了P2X受體在骨腫瘤生長、癌細胞轉移和浸潤、疼痛因子的釋放，最終介導骨癌痛產生這一過程中起著重要的作用。現有的研究報道顯示，參與骨癌痛發(fā)生和發(fā)展的P2X受體主要有P2X3及其異聚體P2X2/3、P2X4、P2X6、P2X7受體。

表1 P2X受體各亞型在中樞和外周神經系統(tǒng)的分布

（1）P2X3和P2X2/3受體：在P2X受體中，與疼痛關系最為密切的是P2X3受體，ATP主要通過同聚P2X3受體和異聚P2X2/3受體參與痛覺及傷害性信息傳遞，并參與骨癌痛的感知。研究發(fā)現，骨癌痛模型中，MRMT-1癌細胞釋放出ATP引起骨傳入神經高表達P2X3和P2X2/3受體，進一步促進脊髓水平的中樞敏化引起骨癌痛的形成[25]。也有學者發(fā)現骨癌痛后DRG神經元中P2X3受體mRNA表達升高，在接種癌細胞后的第14、21天顯著增多[4]。Gilchrist等[26]報道，骨癌痛小鼠趾部皮膚降鈣素基因相關肽(calcitonin generelated peptide,CGRP)免疫陽性的C纖維上P2X3受體表達上調，增加C纖維對ATP誘發(fā)疼痛的反應性，促進骨癌痛的形成。而使用P2X3和P2X2/3受體選擇性拮抗劑A-317491可以減輕大鼠骨癌痛模型的炎癥性和神經性疼痛[27]。也有文獻報道，鞘內持續(xù)注射P2X3受體反義寡核苷酸2 d后，可明顯減輕大鼠足底注射α，β-meATP引起的機械痛覺過敏，同時背根神經節(jié)的P2X3受體蛋白水平顯著降低。口服或者鞘內注射高選擇性P2X3和P2X2/3受體拮抗劑AF-353可減輕大鼠骨腫瘤引起的疼痛，但對骨腫瘤引起的骨質破壞無作用[28]。這些研究提示P2X3受體和異聚P2X2/3受體在骨癌痛的傷害性信息傳遞中起重要作用。

（2）P2X4受體：有研究表明，P2X4受體參與了神經病理性疼痛和炎性痛的產生和維持，同時脊髓P2X4受體特異性存在于小膠質細胞表面，參與了大鼠骨癌痛的產生[29]。任春光[30]等報道，骨癌痛模型中，脊髓背角小膠質細胞中P2X4受體陽性細胞數表達在術后第6～18 d呈進行性上升趨勢，鞘內注射TNP-ATP（P2X1-4受體抑制劑）后，骨癌痛大鼠的機械性觸誘發(fā)痛降低。P2X4受體基因敲減，同樣可有效對抗骨癌痛導致的痛覺過敏。這些研究結果提示，脊髓小膠質細胞P2X4受體參與了大鼠脛骨癌痛的產生和維持。

（3）P2X7受體：以往研究證明，P2X7受體激活不僅能促進疼痛因子釋放，而且能通過腫瘤的生長、浸潤和血管化最終導致骨癌痛的產生。Huang等[31]發(fā)現，脛骨注射Walker 256癌細胞后的第3～14 d，骨癌痛大鼠延髓頭端腹內側(rostroventral medulla,RVM)中小膠質細胞和星形膠質細胞上的P2X7 mRNA和蛋白水平上調；RVM中注射P2X7受體拮抗劑BBG或P2X7受體基因si RNA可以抑制RVM中P2X7受體表達，起到鎮(zhèn)痛作用。有文獻報道，腹腔注射P2X7受體特異性拮抗劑A-839977可緩解骨癌痛大鼠疼痛行為[32]。

但是，骨癌痛作為一種機制復雜而獨特的慢性痛，P2X7受體在其中的作用研究也有相反的結論。Hansen等[33]人研究發(fā)現，P2X7受體缺陷的BALB/cJ小鼠對骨癌痛易感，而且皮下注射選擇性的P2X7受體拮抗劑A438079 (300 μmol/kg)后，均不能減輕骨癌痛小鼠的痛行為。有學者認為，在小鼠骨癌痛模型中，P2X7受體不參與骨癌誘發(fā)痛覺敏化的發(fā)生和發(fā)展。考慮可能與大、小鼠骨癌痛條件下膠質細胞不同的激活情況有關。

值得一提的是，經Park等[34]人研究發(fā)現，在骨癌痛小鼠脊髓背角中P2X6受體表達顯著上調，提示P2X6受體可能介入小鼠骨癌痛的脊髓機制。綜上所述，P2X3、P2X4、P2X6受體與骨癌痛的產生和維持最為密切，而P2X1和P2X5受體與骨癌痛的研究目前未見相關報道，但不排除兩者存在關聯的可能性，有待更系統(tǒng)性的研究。

3.P2X受體參與骨癌痛的機制研究

目前對于P2X受體介導骨癌痛的機制研究主要涉及到P2X3、P2X4、P2X7受體，其他類型受體由于缺乏相關研究證據，暫時還不清楚其參與骨癌痛的內在機制。

（1）P2X3受體參與骨癌痛的可能機制：目前P2X3受體參與骨癌痛的作用機制主要被認為與鈣敏感蛋白(visinin-like protein 1, VILIP -1)、核轉錄因 子 (nuclear transcription factor-κB, NF-κB)、 溶 血磷脂酸受體1 (LPA receptor subtype 1, LPAR1)、阿片受體（μ-阿片受體）有關。Liu等[35]研究發(fā)現在大鼠骨癌痛模型DRG神經元上VILIP-1被激活后促進其氨基末端與P2X3受體的C-末端直接作用，增加P2X3受體在細胞膜上的表達與功能；過表達VILIP-1增加正常大鼠功能性P2X3受體的表達。亦有文獻報道，在骨癌痛大鼠的脊髓中NF-κB可與P2X3受體相互作用實現對P2X3受體表達的調制[36]。鞘內注射 NF-κB p65 shRNA 慢病毒或者 PDTC（NF-κB抑制劑）可以逆轉P2X3受體高表達，從而降低骨癌痛大鼠機械痛。近期有相關研究表明，LPAR1通過激活其下游Rho/ROCK信號，引起細胞膜上相關Ca2+通道活性增強或敏感性增高，進而促使Ca2+內流增大，參與P2X3受體介導的骨癌痛；VPC32183（LPAR1抑制劑）可以阻斷α，β-meATP誘導的自發(fā)痛行為；并且鞘內注射BoTXC3（Rho抑制劑）、Y27632（ROCK抑制劑）可以瞬時翻轉P2X3受體介導骨癌痛大鼠機械痛下降和自發(fā)痛行為[37]。Chizhmakov等[38]人報道，P2X3受體可能通過降低阿片受體（μ-阿片受體）的敏感性促進癌性疼痛的產生。而相關的研究表明骨癌痛模型中，μ-阿片受體表達減少，功能減弱是通過磷脂酶C (phospholipase C, PLC)的活化實現的。由上述討論可見，P2X3受體介導骨癌痛的具體機制目前僅局限于相關受體、蛋白分子和核轉錄因子與P2X3受體的相互作用，而其他物質是否參與P2X3受體介導的骨癌痛有待進一步證實。

（2）P2X4受體參與骨癌痛的可能機制：目前研究結果顯示，Toll樣受體4 (Toll-Like Receptor-4,TLR4)的活化、腦源性神經營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)大量釋放參與脊髓背角的小膠質細胞中P2X4受體介導骨癌痛的產生和維持。最新的研究報道，脊髓背角的小膠質細胞中P2X4受體的激活受TLR4的調制，但TLR4并不直接作用于P2X4受體，而是通過作用于p38 MAPK信號轉導通路，從而激活P2X4受體；使用TLR4 siRNA能降低p-p38 MAPK蛋白表達，阻斷P2X4受體以及痛覺過敏的產生。同樣的，鞘內注射SB203580（p38 MAPK抑制劑）可以有效緩解P2X4受體活化誘導的機械痛覺過敏[5]。另外，研究者還發(fā)現，脊髓背角小膠質細胞上P2X4受體被激活后，促使BDNF大量釋放，引起感覺超敏導致骨癌痛；P2X4R siRNA可以抑制BDNF，緩解骨癌痛大鼠機械痛[39]。后期的進一步研究表明BDNF的釋放，能促使BDNF與其特異性受體結合，進一步調控神經元N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA）功能，從而實現骨癌痛的產生[40]。此外，結合前期關于P2X4受體參與神經性病理性疼痛的機制報道，BDNF的大量釋放，可以抑制脊髓背角神經元胞內氯化物的產生[41]。因此筆者認為BDNF作為重要中介物質，在P2X4受體介導的骨癌痛中發(fā)揮重要作用。除此之外，也有文獻報道，纖維連接素和核苷酸結合寡聚蛋白2 (nucleotide-binding oligomerization domain containing2,NOD2)可以引起P2X4受體mRNA表達增加，表明纖維連接素和NOD2可能也參與了P2X4受體的上調[42,43]。綜上所述，脊髓背角小膠質細胞中P2X4受體經證實參與骨癌痛的產生和維持，但是筆者認為在中樞和外周神經系統(tǒng)中的其他部位的P2X4受體可能也參與了骨癌痛的產生及維持且具有不同的作用機制，還需要進一步研究和確證。

（3）P2X7受體參與骨癌痛的可能機制：從文獻資料的闡述中了解到，P2X7受體參與骨癌痛主要是通過骨質破壞、免疫細胞釋放的各種細胞因子最終引起初級感覺神經元興奮性的改變，從而介導骨癌痛的產生。骨質破壞主要是由腫瘤細胞的浸潤促進了破骨細胞的生成，抑制成骨細胞分化，打破了骨溶解與骨再生的平衡所致。而目前研究表明，P2X7受體在成骨細胞和破骨細胞上均有分布，且其參與骨癌痛的作用機制也有所不同：成骨細胞上P2X7受體通過激活PI3K/Akt、NFATc1、ROCK和VEGF等信號通路促進早期腫瘤的發(fā)展和成骨細胞的損傷，分別阻斷其信號通路能有效抑制成骨細胞的損傷，促進骨再生，減輕骨質破壞[44～46]；破骨細胞上的P2X7受體能上調RANKL（轉錄因子NFκB配體）的表達，增強骨吸收和溶骨性病變[47]；除此之外，P2X7受體在免疫細胞上通過在高濃度的ATP激活作用下，釋放大量的促炎癥因子，如IL-1β、IL-6和IL-18等，這些細胞因子均可興奮初級感覺神經元，介導痛覺過敏或痛覺超敏[48]。P2X7受體在炎性痛和神經病理性疼痛中的作用已有大量深入的研究，而在骨癌痛中的作用機制研究相對較少，以期更深入的研究。

4.結語

目前，針對骨癌疼痛機制的研究是腫瘤相關研究中最迫切需要解決的問題之一。大量文獻研究顯示P2X受體可能是介導腫瘤生長和癌痛的共同作用靶點，拮抗該受體既可以起到抑制腫瘤生長浸潤的作用，又可以有效地緩解骨癌痛。但是，癌性疼痛不僅僅是神經病理性疼痛、炎性疼痛兩者的結合，因此對P2X受體激活在骨癌痛調制機制中的作用還需做更加全面的探究；另外，P2X7受體在骨癌痛中的作用目前尚處于初始階段，相關的研究報道相對較少，對于P2X7受體在其中的作用也較有爭議，需要更多相關的研究和探索來進一步闡明。