鄢文佳，孫莉

0 引言

嗎啡是治療癌癥或非癌癥患者中重度疼痛的一線用藥[1]。然而，長時間持續(xù)應用嗎啡可能導致嗎啡耐受，主要表現(xiàn)為嗎啡鎮(zhèn)痛效果逐漸降低，需要增加藥物劑量才能達到同等的鎮(zhèn)痛效果，同時不良反應發(fā)生的概率和嚴重程度大大增加。這限制了嗎啡作為一種有效鎮(zhèn)痛藥物在臨床上的應用。嗎啡耐受的機制十分復雜，涉及多種因素。除了已知的神經元機制之外，近年來研究表明[2-3]神經膠質細胞，特別是小膠質細胞和星形膠質細胞，已成為嗎啡耐受潛在的重要機制。然而，神經膠質細胞在嗎啡耐受中的作用仍未闡明。本文綜述了最近的相關研究進展，討論小膠質細胞和星形膠質細胞參與嗎啡耐受的機制及其防治方案。

1 阿片類藥物對神經膠質細胞的調節(jié)

1.1 神經膠質細胞激活

中樞神經系統(tǒng)神經膠質細胞是調節(jié)神經系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的非神經元細胞，介導和調節(jié)疼痛的持續(xù)狀態(tài)。長期應用嗎啡導致中樞神經系統(tǒng)膠質細胞活化，抑制脊髓膠質細胞激活可以減弱嗎啡耐受。大量研究證實神經膠質細胞參與嗎啡耐受，但與嗎啡耐受相關的膠質細胞存在部位目前仍有爭議。既往研究發(fā)現(xiàn)伏隔核、中腦導水管周圍灰質、中腦腹側被蓋區(qū)膠質細胞激活有助于嗎啡耐受形成[4-6]。然而，最新研究表明嗎啡耐受所引起的膠質細胞激活主要發(fā)生在脊髓水平，未觀察到大腦神經膠質細胞活化[2,7]。

星形膠質細胞和小膠質細胞在嗎啡耐受中發(fā)揮不同作用。脊髓小膠質細胞只參與嗎啡耐受形成的過程，對其維持無影響[8]。小膠質細胞抑制劑米諾環(huán)素預先給藥可以延緩大鼠嗎啡耐受的形成，但重復給藥并不能逆轉已經出現(xiàn)的嗎啡耐受[9]。

1.2 神經炎性反應

近十年研究表明，嗎啡引起神經膠質細胞介導的神經炎性反應[10]?；罨纳窠浤z質細胞合成并釋放大量膠質介質，如細胞因子、趨化因子、生長因子、蛋白酶等，進而促進膠質細胞間及膠質細胞-神經元之間的相互作用。促炎細胞因子白細胞介素-1β（IL-1β）、白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、趨化因子CCL2和CXCL1是被廣泛研究的膠質介質[11-12]。膠質介質水平升高的同時，小膠質細胞表面標志物Iba1、ATP受體（P2X4R、P2X7R）和Toll樣受體4（TLR4）及星形膠質細胞表面標志物GFAP表達增加。膠質介質可以有力地調節(jié)脊髓突觸傳遞。在突觸前水平、趨化因子P物質、谷氨酸和降鈣素基因相關肽（CGRP）等釋放增加，從而增強興奮性突觸傳遞，或者部分通過抑制抑制性突觸傳遞導致脊髓神經元興奮性增加，即中樞敏化，從而引發(fā)和維持嗎啡耐受[2,13]。存在于植物中的多酚化合物白藜蘆醇具有神經保護、抗癌、抗炎等作用。白藜蘆醇可以逆轉嗎啡輸注過程中促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α表達增加[14]。TNF-α與其受體TNFRs結合，調節(jié)TNF-α介導的炎性反應信號轉導。進一步研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可能通過減少大鼠脊髓中組蛋白去乙酰化酶HDAC1表達，逆轉TNF-α及其受體TNFR1表達增加，從而恢復嗎啡的鎮(zhèn)痛作用。對于長期使用嗎啡的患者，預先應用白藜蘆醇可以作為臨床疼痛輔助治療[15]。

促炎細胞因子和抗炎細胞因子均參與嗎啡耐受的形成和維持。IL-10和轉化生長因子-β（TGF-β）是強大的抗炎細胞因子，具有廣泛的生物學作用。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠鞘內持續(xù)注射嗎啡可增加脊髓促炎細胞因子的表達、降低IL-10的水平?？拱d癇藥物加巴噴丁與嗎啡合用時可以使這些變化最小化，且能被抗IL-10抗體逆轉。因此加巴噴丁可以增強嗎啡抗傷害性感受作用[16]。脂氧素是內源性脂肪氧合酶衍生的類花生酸，可以在炎性反應中起到“制動信號”的作用。脂氧素A4穩(wěn)定合成類似物LXA4ME通過上調抗炎細胞因子IL-10和TGF-β1的表達抑制小膠質細胞及星形膠質細胞活化[17]。

2 小膠質細胞參與嗎啡耐受的可能機制及治療

2.1 Toll樣受體4的有關研究

先天性免疫系統(tǒng)調節(jié)中樞神經系統(tǒng)內阿片類藥物的作用。Toll樣受體4（TLR4）是一種體內固有的免疫受體，主要分布在小膠質細胞上，被認為是嗎啡引起小膠質細胞活化和脊髓神經炎性反應的關鍵介質之一。阿片類藥物與TLR4的脊髓分化因子-2（MD-2）結合，觸發(fā)下行信號通路、激活NLRP3炎性小體，通過Toll/白細胞介素-1受體（TIR）識別內在的危險信號，產生促炎性反應信號[18-19]。熱休克蛋白（HSP）是TLR4的內源性激動劑，嗎啡誘導神經元釋放HSP70，激活小膠質細胞并觸發(fā)TLR4介導的炎性反應，導致p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）氧化磷酸化和NOD樣受體家族蛋白3（NLRP3）炎性小體活化介導的嗎啡耐受。Qu等研究發(fā)現(xiàn)降糖藥格列本脲可以通過抑制HSP70釋放，減弱嗎啡耐受[20]。抑制TLR4基因表達或阻斷TLR4下游信號均可導致阿片類藥物鎮(zhèn)痛強度及持續(xù)時間明顯增加[21-22]。然而，TLR4在嗎啡耐受中的作用也受到質疑。在TLR4突變體和TLR4無效小鼠中，嗎啡引起的耐受性并沒有改變。TLR4可能不是阿片類藥物引起鎮(zhèn)痛耐受所必需的介質[23]。

2.2 ATP與ATP受體（P2X4R、P2X7R）的有關研究

ATP是細胞外調節(jié)多種細胞過程的信號轉導分子，包括突觸傳遞、傷害感受性信號傳遞、細胞凋亡等。長期應用嗎啡促進神經系統(tǒng)內ATP釋放，細胞外ATP與細胞表面ATP受體結合后誘導p38 MAPK氧化磷酸化，進而合成和釋放促炎細胞因子[3,24]。

P2X屬于ATP門控非選擇性陽離子通道受體，包括1-7亞型。P2X4R主要通過激活小膠質細胞，增加小膠質細胞遷移參與嗎啡耐受。Horvath等發(fā)現(xiàn)P2X4R反義寡核苷酸抑制嗎啡所致的P2X4R表達增多，同時減少Iba1和μ受體的表達，抑制嗎啡耐受[25]。但小膠質細胞表面是否存在μ受體仍有爭議[7]。P2X7R主要分布在小膠質細胞。嗎啡通過Scr蛋白酪氨酸激酶作用于μ受體，增強P2X7R活性、誘導嗎啡耐受。P2X7R羧基端的酪氨酸Y382-384介導嗎啡對P2X7R活性的調節(jié)，靶向作用于該位點減弱嗎啡耐受且不影響P2X7R的正常功能[26]。

嗎啡使TLR4和P2X4通路相互作用介導小膠質細胞激活并釋放IL-1β。嗎啡通過TLR4增加IL-1β合成，同時通過P2X4R促進IL-1β釋放。而且嗎啡通過TLR4內化作用增加P2X4R表達[24]。

2.3 p38 MAPK的有關研究

絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）是一組被不同細胞外刺激激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，調控多種生理活動，如大腦神經元的可塑性、神經元凋亡、炎性反應等。MAPK分為4個亞族：p38、JNK、ERK1/2、ERK5，分別表達于不同細胞類型、形成不同的MAPK級聯(lián)通路。其中p38表達于小膠質細胞、JNK主要表達于星形膠質細胞。長期應用嗎啡誘導膠質細胞MAPK活化，通過調節(jié)下游信號分子，如瞬時受體電位香草酸1（TRPV1）、IL-1β、IL-6、TNF-α等，調節(jié)脊髓突觸傳遞，誘導脊髓背角傷害性神經元興奮性增加，即中樞敏化作用，從而導致嗎啡耐受[27-28]。

在小膠質細胞中，IL-1β的前體通過NLRP3炎性小體產生成熟的IL-1β。天然產物原花青素通過抑制IL-1β、NLRP3炎性小體活化和p38 MAPK氧化磷酸化，減弱嗎啡耐受[28]。單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）是一種細胞能量感應分子，可調節(jié)能量平衡和代謝應激，并參與調控神經炎性反應。AMPK活化能抑制MAPK信號轉導[29-30]。研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍通過增加AMPK氧化磷酸化抑制嗎啡誘導的p38 MAPK氧化磷酸化、促炎細胞因子和TLR-4的表達上調。因此二甲雙胍抑制嗎啡誘導的小鼠脊髓小膠質細胞活化，減弱慢性嗎啡耐受[31]。利多卡因通過抑制脊髓p38 MAPK氧化磷酸化、上調細胞因子信號抑制物SOCS水平，從而抑制神經炎性反應、減弱嗎啡耐受[32]。中藥芍藥苷也是通過抑制p38 MAPK信號通路、下調促炎性因子，抑制脊髓小膠質細胞激活[33]。

3 星形膠質細胞參與嗎啡耐受的可能機制及治療

3.1 星形膠質細胞表面受體的有關研究

星形膠質細胞表面存在與嗎啡耐受相關的受體，如阿片受體、煙堿型乙酰膽堿受體（nAChRs）、N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA受體）等。但是μ阿片受體是否存在于脊髓膠質細胞仍有爭議[7,34]。Tsai等研究人員發(fā)現(xiàn)中藥白藜蘆醇預先給藥通過下調NMDAR亞基NR1、NR2的表達和神經炎性反應，減弱大鼠嗎啡耐受。白藜蘆醇調節(jié)NMDAR的表達可能與突觸后致密物質-95蛋白減少有關[14]。α7 nAChRs存在于星形膠質細胞表面，其活化后增加細胞內Ca2+水平，通過Nrf2和NF-κB通路相互作用介導抗炎性反應[35]。進一步研究星形膠質細胞上nAChRs的功能，有利于對nAChRs與嗎啡耐受之間關系的認識。

3.2 三磷酸腺苷敏感的鉀（KATP）通道和JNK信號通路的有關研究

KATP通道分布于全身多個組織，是通過調節(jié)膜興奮性來匹配細胞能量平衡的既定藥物靶點。細胞內ATP/ADP水平調控KATP通道的活性。當細胞內ATP處于高水平時，KATP通道關閉、細胞膜去極化；ADP處于高水平時，KATP通道開放、細胞膜超極化。Cao等研究發(fā)現(xiàn)，KATP開放劑cromakalim預先給藥后通過抑制JNK氧化磷酸化，劑量依賴性地抑制嗎啡誘導的星形膠質細胞活化，導致IL-1b釋放減少，從而減弱慢性嗎啡耐受[27]。Marcus等證實JNK信號在嗎啡耐受中發(fā)揮至關重要作用。SP600125抑制JNK信號通路，從而延遲嗎啡耐受[36]。

3.3 細胞外信號調節(jié)激酶的有關研究

細胞外信號調節(jié)激酶（ERK）是一種MAPK。嗎啡誘導降鈣素基因相關肽（CGRP）合成，其作用于星形膠質細胞表面CGRP受體后激活ERK，接著導致促炎細胞因子的合成和釋放增加，從而誘導嗎啡耐受[37]。瑞舒伐他汀是臨床上常用的降脂藥，近來研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物也具有抗炎作用。Li等研究發(fā)現(xiàn)，當嗎啡耐受已經建立時，瑞舒伐他汀通過減少ERK42/44活化及TNF-α、IL-1β表達，抑制脊髓星形膠質細胞活化，重塑嗎啡的鎮(zhèn)痛作用[38]。

3.4 NMDAR-NR1/Ca2+/PKC通路的有關研究

谷氨酸所介導的星形膠質細胞與神經元間Ca2+信號轉導是調控痛覺的一條重要通路。星形膠質細胞可通過谷氨酸調控Ca2+通道，反饋并影響神經元的興奮性、調節(jié)突觸的傳遞，此信號轉導過程又可反作用于星形膠質細胞[39]。星形膠質細胞表面存在離子型谷氨酸受體NMDA受體。嗎啡通過NMDA受體激活下游的鈣調蛋白（CaM），使細胞膜上電壓門控Ca2+通道開放，引起細胞內Ca2+增加，進而激活PKC和一系列抗阿片類藥物功能的神經肽，使阿片受體功能失調、作用下降，導致阿片類藥物耐受[40]。有研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素和嗎啡同時使用可以明顯抑制脊髓中NMDA亞基NR1和蛋白激酶PKCγ的表達，從而減弱嗎啡耐受[41]。

小膠質細胞和星形膠質細胞被認為是中樞神經系統(tǒng)中阿片類藥物耐受相關的細胞因子的主要來源，而且存在多種與神經元相同的受體和信號轉導通路。神經膠質細胞通過其表面的受體和離子通道與嗎啡發(fā)生作用，引起神經炎性反應。膠質細胞產生的膠質介質可以誘導脊髓背角中傷害性神經元過度興奮，介導神經膠質細胞-神經元的級聯(lián)反應，進而參與嗎啡耐受的形成。

神經膠質細胞介導的神經炎性反應是一個復雜的分子系統(tǒng)，多個神經膠質細胞亞群可能共同參與嗎啡耐受的發(fā)生發(fā)展。識別相關的病理性神經膠質細胞亞群及神經解剖部位，對于了解長期應用阿片類藥物可能導致的神經退行性改變非常重要。除了利用細胞表面標志物Iba1和GFAP免疫染色定位部分相關神經膠質細胞，也可以應用流式細胞儀和RNA測序等方法研究膠質細胞激活的詳細信息，有助于確定更有用的生物標志物及發(fā)現(xiàn)新的嗎啡耐受相關的信號轉導通路。進一步深入研究嗎啡耐受機制有助于發(fā)現(xiàn)嗎啡耐受藥物治療的新靶點，開發(fā)和使用能提高阿片類藥物臨床療效的輔助用藥，如神經膠質細胞、膠質介質的抑制劑等。目前關于嗎啡耐受的機制及其治療的研究大多是在動物模型的基礎上完成的，亟需通過大量隨機對照臨床試驗，為抑制嗎啡耐受的有效措施提供更有力的證據。