席凱文，耿鑫，余化霖，邊慧

(1昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，昆明650032；2昆明醫(yī)科大學(xué))

根據(jù)國(guó)際疾病分類定義，持續(xù)或復(fù)發(fā)時(shí)間超過3～6個(gè)月的疼痛稱為慢性疼痛。由于慢性疼痛持續(xù)時(shí)間超過一般組織愈合恢復(fù)時(shí)間，并且失去生理傷害性感受警示作用，成為需要干預(yù)的損傷機(jī)制。慢性疼痛非常常見，歐洲約有20%人口患有慢性疼痛[1]，美國(guó)有超過1億慢性疼痛患者。慢性疼痛發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜，主要包括傷害性感受疼痛、外周敏化、中樞敏化等[2]。最近研究表明，鈣-鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)在神經(jīng)系統(tǒng)定位于疼痛處理區(qū)域，脊髓背根神經(jīng)節(jié)中CaMKⅡ活化在慢性疼痛發(fā)生和維持中起重要作用[3]。通過抑制CaMKⅡ活性能有效緩解甚至逆轉(zhuǎn)神經(jīng)性疼痛、炎癥痛和癌性骨痛，這為治療慢性疼痛提供了新方向，靶向CaMKⅡ藥物及技術(shù)將可能為慢性疼痛提供新治療手段。本文對(duì)CAMKⅡ在慢性疼痛中的作用及機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為慢性疼痛治療提供新思路。

1 CaMKⅡ的結(jié)構(gòu)和激活機(jī)制

CaMKⅡ是一種多功能鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，廣泛存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、新陳代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，CaMKⅡ通常由α、β、γ、δ 4種基因編碼而成[4]。研究表明，CaMKⅡ全酶由12個(gè)單體聚合而成，全酶分子質(zhì)量為300～700 kU，單體分子質(zhì)量為50～62 kU。每個(gè)CaMKⅡ單體都是由催化結(jié)構(gòu)區(qū)、自動(dòng)調(diào)節(jié)區(qū)、中心結(jié)合區(qū)構(gòu)成，催化結(jié)構(gòu)區(qū)位于N-末端，與其相鄰的是自動(dòng)調(diào)節(jié)區(qū)，末端是中心結(jié)合區(qū)。自動(dòng)調(diào)節(jié)區(qū)是整個(gè)激酶分子最復(fù)雜部位，包括N端自身抑制區(qū)、C段鈣/鈣調(diào)蛋白結(jié)合區(qū)、自身磷酸化位點(diǎn)(Thr286、Thr287)[5]。靜息狀態(tài)下，催化結(jié)構(gòu)區(qū)與N段自身抑制區(qū)重疊，封閉催化結(jié)構(gòu)區(qū)與底物或者ATP結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)鈣或鈣調(diào)蛋白與C端鈣/鈣調(diào)蛋白結(jié)合區(qū)結(jié)合時(shí)，CaMKⅡ構(gòu)象發(fā)生改變，N端自身抑制區(qū)釋放催化區(qū)結(jié)合位點(diǎn)，并且在Thr286/287處發(fā)生自磷酸化，Thr286位點(diǎn)自磷酸化又能促進(jìn)酶單體相互磷酸化，使其具有捕捉鈣調(diào)蛋白能力，從而促進(jìn)全酶活化[6]。自磷酸化能夠增強(qiáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)域與鈣/鈣調(diào)蛋白親和力及阻斷抑制域發(fā)揮抑制作用，從而產(chǎn)生激酶自主活性[7]。

2 CaMKⅡ與慢性疼痛

2.1 CaMKⅡ與外周神經(jīng)痛 外周神經(jīng)痛是指由外周神經(jīng)組織損傷或病變導(dǎo)致的神經(jīng)性疼痛，目前常見神經(jīng)痛模型包括神經(jīng)瘤模型、慢性壓迫性損傷(CCI)模型、背根神經(jīng)部分切斷(PDR)模型、脊神經(jīng)結(jié)扎(SNL)模型等。Hasegawa等[8]在大鼠單側(cè)L5SNL誘導(dǎo)的神經(jīng)痛模型中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用KN93抑制CaMKⅡ活性后可降低DRG神經(jīng)元中胞質(zhì)型磷脂酶A2(cPLA2)磷酸化水平和易位，緩解SNL誘導(dǎo)的異常性疼痛和痛覺過敏；離體研究顯示，在ATP刺激損傷的DRG神經(jīng)元中，CaMKⅡ和cPLA2磷酸化水平明顯增高，此升高通過初級(jí)傳入神經(jīng)元中嘌呤能離子通道型受體3(P2X3受體)/嘌呤離體通道型受體2/3和電壓依賴性Ca2+通道介導(dǎo)。Dai等[9]在CCI大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，術(shù)后脊髓背角淺層CaMKⅡ蛋白表達(dá)量和CaMKⅡ磷酸化水平明顯增高，術(shù)前或術(shù)后第1～3天鞘內(nèi)注射CaMKⅡ抑制劑KN93能有效減緩異常性疼痛和痛敏發(fā)生和發(fā)展，顯著降低大鼠甲醛實(shí)驗(yàn)Ⅱ期傷害行為。同樣在CCI模型中，研究者發(fā)現(xiàn)術(shù)后異常性疼痛和熱痛覺過敏可持續(xù)28 d左右，鞘內(nèi)注射CaMKⅡ抑制劑AIP能顯著減輕CCI手術(shù)誘導(dǎo)的痛覺過敏[10]。不同慢性疼痛疾病模型研究結(jié)果均表明，CaMKⅡ在外周神經(jīng)痛發(fā)生及發(fā)展中起重要作用。

2.2 CaMKⅡ與中樞神經(jīng)痛(CNP) CNP是指由中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷或病變導(dǎo)致的神經(jīng)性疼痛，分為脊髓相關(guān)疼痛和腦相關(guān)疼痛。CNP通常由各種原發(fā)性疾病導(dǎo)致，如脊髓損傷、腦卒中后、多發(fā)性硬化等[11]。Crown等[12]在脊髓T10段挫傷大鼠神經(jīng)痛模型中發(fā)現(xiàn)，背角神經(jīng)元中CaMKⅡ磷酸化表達(dá)明顯增加，與脊髓損傷誘導(dǎo)的異常性疼痛和痛覺過敏變化水平一致；鞘內(nèi)注射CaMKⅡ抑制劑KN93后，能有效減輕脊髓損傷誘導(dǎo)的異常性疼痛和痛覺敏感；脊髓損傷后，損傷脊髓背角神經(jīng)元過度興奮，引起痛覺敏感，應(yīng)用CaMKⅡ抑制劑KN93后能降低脊髓背角神經(jīng)元高敏感性。Gwak等[13]研究發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷導(dǎo)致的CNP與CaMKⅡ活化有關(guān)，脊髓損傷后背角神經(jīng)元中活性氧(ROS)過度表達(dá)是導(dǎo)致神經(jīng)痛重要因素之一，ROS過度表達(dá)刺激CaMKⅡ表達(dá)和活化；給予ROS清除劑苯基-N-叔丁基硝酮(PBN)治療后，有效減輕脊髓損傷誘導(dǎo)的異常性疼痛和脊髓痛敏，CaMKⅡ活化同樣受到抑制；鞘內(nèi)注射CaMKⅡ抑制劑KN93后，脊髓損傷誘導(dǎo)的異常性疼痛和痛敏有明顯緩解，證明ROS過度表達(dá)引起神經(jīng)性疼痛通過CaMKⅡ介導(dǎo)實(shí)現(xiàn)。

2.3 CaMKⅡ與炎癥性疼痛 炎癥性疼痛是指由創(chuàng)傷、細(xì)菌或病毒感染等引起組織損傷導(dǎo)致炎癥時(shí)產(chǎn)生的疼痛，通常與組織損傷導(dǎo)致的外周性感覺神經(jīng)元過度興奮有關(guān)，其特征為痛覺過敏和異常性疼痛[14]。目前，炎癥性疼痛模型是通過在皮膚黏膜或體內(nèi)注射刺激性化學(xué)物質(zhì)，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生局部炎癥和疼痛，常見刺激性化學(xué)物質(zhì)包括辣椒素、福爾馬林、角叉菜膠和完全弗氏佐劑(CFA)等[15]。Fang等[16]在大鼠左側(cè)足底注射3%辣椒素誘導(dǎo)炎癥性疼痛，發(fā)現(xiàn)大鼠脊髓腰段(L3-L6)CaMKⅡ蛋白和CaMKⅡ磷酸化蛋白表達(dá)量明顯增高，且表達(dá)增加主要集中在脊髓淺表背角和較深層胞體中；而后鞘內(nèi)給予CaMKⅡ抑制劑KN93，辣椒素誘導(dǎo)的異常疼痛和痛覺過敏癥狀明顯好轉(zhuǎn)；中樞敏化是注射辣椒素后產(chǎn)生異常性疼痛和痛覺過敏的基礎(chǔ)，而CaMKⅡ是傷害性背角神經(jīng)元中樞敏化關(guān)鍵蛋白，其在中樞敏化作用機(jī)制類似于在長(zhǎng)時(shí)常增強(qiáng)(LTP)。Luo等[17]在小鼠足底注射CFA誘導(dǎo)炎癥性疼痛模型，發(fā)現(xiàn)CaMKⅡ磷酸化水平表達(dá)增加，鞘內(nèi)注射CaMKⅡ抑制劑后可劑量依賴性延緩和逆轉(zhuǎn)注射CFA誘導(dǎo)的異常疼痛和痛覺過敏，認(rèn)為其作用機(jī)制為阻斷了CaMKⅡ信號(hào)通路從而緩解炎癥性疼痛。Wang等[18]在炎癥性疼痛模型小鼠鞘內(nèi)注射α2去甲腎上腺素受體激動(dòng)劑可樂定，發(fā)現(xiàn)其有效緩解炎癥性疼痛的機(jī)制與抑制CaMKⅡThr286位點(diǎn)自磷酸化有關(guān)。上述研究結(jié)果均表明，CaMKⅡ在炎癥性疼痛中的重要作用。

2.4 CAMKⅡ與癌性骨痛 癌性骨痛是指由骨原發(fā)性腫瘤或癌癥骨轉(zhuǎn)移引起的骨疼痛，是慢性疼痛中最難控制和最嚴(yán)重疼痛之一[19]，其疼痛特征為持續(xù)性自發(fā)疼痛，且隨時(shí)間推移逐漸加重，疾病末期隨意肢體運(yùn)動(dòng)均能誘發(fā)劇烈疼痛。有報(bào)道稱，約有75%惡性腫瘤晚期患者飽受癌性骨痛折磨，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量[20]。Liu等[21]將骨肉瘤細(xì)胞植入C3H/HeJ小鼠右股骨髓內(nèi)誘導(dǎo)骨癌痛行為，發(fā)現(xiàn)脊髓細(xì)胞中CaMKⅡ磷酸化表達(dá)水平顯著增高，而鞘內(nèi)注射CaMKⅡ抑制劑KN93后，骨癌相關(guān)疼痛行為有效減輕，且脊髓細(xì)胞中CaMKⅡ磷酸化表達(dá)水平下降，認(rèn)為CaMKⅡ在癌性骨痛發(fā)生和發(fā)展中起重要作用。Hu等[22]在Walker256乳腺癌細(xì)胞誘導(dǎo)大鼠骨癌痛模型中發(fā)現(xiàn)，術(shù)后鞘內(nèi)注射CaMKⅡ抑制劑AIP能顯著延緩腫瘤細(xì)胞移植誘導(dǎo)的異常性疼痛和痛敏進(jìn)展。趨化因子受體CXCR4通過激活脊髓神經(jīng)元和脊神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在癌性骨痛中起重要作用，而CAMKⅡ/CREB信號(hào)通路是重要下游轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，由趨化因子受體CXCR4介導(dǎo)的CaMKⅡ/CREB信號(hào)通路在癌性骨痛發(fā)展中起重要作用。Chen等[23]在研究中同樣證實(shí)，將Walker256細(xì)胞注入脛骨腔后，脊髓中CaMKⅡ/CREB信號(hào)通路激活，而抑制CaMKⅡ/CREB信號(hào)通路能有效緩解腫瘤細(xì)胞注射誘導(dǎo)的異常性疼痛和痛覺過敏。

綜上所述，疼痛尤其是慢性疼痛作為一種疾病，已經(jīng)越來越受到醫(yī)療工作者重視，CaMKⅡ在神經(jīng)病理性疼痛、炎癥性疼痛、癌性骨痛發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用；抑制CaMKⅡ活性能有效緩解慢性疼痛，表明CaMKⅡ可能成為將來慢性疼痛治療的一個(gè)重要靶點(diǎn)。