杜 寧 李 嫻 樊碧發(fā) 邵 蕊

（1河北省唐山市第二醫(yī)院麻醉科，唐山 063000；2衛(wèi)生部中日醫(yī)院疼痛科，北京 100029；3華北理工大學中醫(yī)學院, 唐山 063000）

世界衛(wèi)生組織 (World Health Organization,WHO)列出針刺可用于40余種疾病的治療，疼痛屬其中之一[1]。針刺可靠的鎮(zhèn)痛作用已經(jīng)得到廣泛的認同和應用。電針鎮(zhèn)痛，是指首先通過毫針刺入腧穴后，再用電針儀通過毫針輸入電流而達到鎮(zhèn)痛目的。電針鎮(zhèn)痛的相關機理，以往研究發(fā)現(xiàn)多與以下幾方面有關：①神經(jīng)通路的調(diào)節(jié)[2,3]；②對神經(jīng)化學機制的調(diào)節(jié)[4]；③對于體內(nèi)鎮(zhèn)痛物質(zhì)分泌的調(diào)節(jié)[5～7]等。而近年來，對于針刺鎮(zhèn)痛作用機制的研究，已經(jīng)到了細胞、分子水平乃至基因蛋白水平。本文則對于近年來與電針鎮(zhèn)痛作用相關的細胞信號轉(zhuǎn)導通路研究進展進行總結。

本文選擇MAPK （其中包括P38 MAPK、JNK、ERK信號通路） 和海馬NO-cGMP-PKG信號通路為例，主要原因為目前針刺鎮(zhèn)痛相關信號轉(zhuǎn)導通路研究較少，而這兩條通路研究相對較多，所以以這兩條信號通路為例進行論述。

一、基于絲裂原活化蛋白激酶MAPK (mitogen-activated protein kinase) 信號通路[8]的針刺鎮(zhèn)痛作用機制研究

MAPKs廣泛地分布在細胞內(nèi)的一種蛋白激酶，不僅參與細胞的生長、發(fā)育、分裂分化，而且介導外周及中樞神經(jīng)，參與痛敏的形成[9]。其家族成員包括ERK （胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶） 、P38 MAPK、JNK/SAPK和ERK5。其家族成員將細胞外刺激通過轉(zhuǎn)錄的方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎麅?nèi)反應[10]。

MAPK信號通路參與基因表達調(diào)控，細胞增殖和凋亡等生理反應，且發(fā)現(xiàn)其在神經(jīng)元可塑性調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用。病理狀態(tài)下外周傷害性信號通過傳入神經(jīng)元傳入脊髓背角，引起興奮性氨基酸和SP表達增多，導致傷害性神經(jīng)元胞膜發(fā)生持續(xù)性去極化，Ca2+大量內(nèi)流。內(nèi)流的Ca2+激活細胞內(nèi)的Ca2+依賴性蛋白激酶，比如CaMK, PKA和PKC等。細胞內(nèi)大量的信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)生改變最后都匯集于MAPK信號通路。MAPK信號通路能夠激活cAMP反應元件結合蛋白 (cAMP response element binding protein, CREB)，引起基因的表達發(fā)生改變，最終導致神經(jīng)元的功能改變。

1.P38 MAPK信號通路

MAPK信號轉(zhuǎn)導通路錯綜復雜，有多條通路并行。P38 MAPK信號轉(zhuǎn)導通路是其中一條。細胞內(nèi)具有高度保守性[11]的三肽模體“T-G-Y”結構—P38 MAPK，是一條經(jīng)典細胞通路，不僅參與細胞炎癥反應、細胞凋亡反應，而且對于疼痛信息的傳導也是一條非常重要的通路[12]。當外界環(huán)境受到刺激時，如物理化學因素或炎性因子等，蛋白激酶級聯(lián)反應刺激該通路發(fā)生磷酸化，進而引起一系列細胞反應[13]。

P38 MAPK細胞通路對于痛覺過敏的炎性疾病的研究中具有重要的研究價值[14]。其調(diào)節(jié)疼痛的機制是通過TRPV1、CGRP、SP而發(fā)揮作用，該通路對于疼痛的調(diào)節(jié)不僅包括外周敏化還包括中樞敏化。P38 MAPK通過調(diào)節(jié)多種疼痛介質(zhì)參與中樞敏化的調(diào)節(jié)，疼痛介質(zhì)如：BDNF、IL -1β、COX-2、TNF-α 等。

P38主要分布在SDH和膠質(zhì)細胞[15]，電針可直接抑制P38磷酸化[16]，又可通過抑制P38及其下游信 號ATF/CREB 抑制 TRPV1、TNF-α、1L-1β和COX-2表達，從而抑制炎性疼痛[17]。另外，在CFA誘導的炎性疼痛中，p38不僅在SDH，而且在中腦導水管周圍灰質(zhì)(PAG)和延髓頭端腹內(nèi)側核（RVM）均有表達，提示p38介導了疼痛調(diào)制下行通路興奮。

動物實驗研究中，電針治療組有效提高疼痛模型組大鼠的痛閾，電針可以抑制該通路的磷酸化，從而提高大鼠的痛閾值[18,19]。研究者研究遠近配穴針刺對自體髓核移植腰痛大鼠機械縮爪閾和脊髓中p38絲裂原活化蛋白激酶(P38 MAPK)及環(huán)磷酸腺普(CAMP)表達的影響中發(fā)現(xiàn)遠部取穴、近部取穴和遠近配伍取穴電針均能對內(nèi)源性髓核刺激導致的腰痛模型大鼠7d內(nèi)痛閾和脊髓P38 MAPK、cAMP（除遠穴組外）表達產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，同時發(fā)現(xiàn)遠近配穴電針使得髓核源性神經(jīng)病理性痛大鼠痛自術后3a起逐漸升高，發(fā)揮了針刺鎮(zhèn)痛效應。這一效應與其調(diào)節(jié)脊髓中P38 MAPK和cAMP的表達結果基本一致[20]。電針可以通過調(diào)節(jié)慢性痛中膠質(zhì)細胞膜受體、細胞因子、神經(jīng)營養(yǎng)因子、細胞內(nèi)信號通路的活動，抑制膠質(zhì)細胞的激活起到鎮(zhèn)痛作用[21]。有報道，在慢性神經(jīng)痛模型中，電針減輕疼痛的同時，可抑制脊髓背角I-II板層星形膠質(zhì)細胞TNF-β mRNA和IL-1β mRNA表達，激活脊髓背角和背根節(jié)的生長抑素（非阿片神經(jīng)膚）和膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)及其受體家族(GFR) β-1系統(tǒng)[22]，顯著上調(diào)脊髓軸突導向因子Eph-B3蛋白和基因及Eph-Bl基因表達[23]，下調(diào)脊髓OX-42/GFAP/基質(zhì)金屬蛋白 (MMP)-9 /MMP-2/ TNF- α/IL-1 β的活性。在慢性炎癥痛模型中，電針可以激活脊髓內(nèi)源性孤啡膚受體系統(tǒng)，下調(diào)脊髓磷酸化P38 MAPK/ATF-2 /VR-1通路，抑制脊髓背角SP/NK-1受體表達和腰段脊髓背角(I-IV板層)c-fos標記的神經(jīng)元異常活動。

臨床電針分娩鎮(zhèn)痛的研究中，其是一種安全有效、操作簡單、對母嬰無創(chuàng)傷的非藥物治療方法。在針刺鎮(zhèn)痛領域，MAPKs是較為重要的研究對象，P38 MAPK信號通路可被應激刺激激活，對疼痛發(fā)生、發(fā)展起著重要的作用。P38 MAPK與分娩鎮(zhèn)痛的關系，從基因水平及細胞分子學水平為電針分娩鎮(zhèn)痛提供科學依據(jù)[24]。

研究發(fā)現(xiàn)，P38 MAPK可以激活一些致痛因子，還能通過調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和蛋白翻譯在疼痛的發(fā)生與維持中發(fā)揮作用。大鼠后肢足底注射辣椒素，會激活大鼠注射周圍組織和脊髓P38 MAPK，腹腔、皮下和鞘內(nèi)注射P38 MAPK抑制劑 (SD-282) 能減輕試驗動物的痛覺過敏，提示外周和脊髓的P38 MAPK都參與辣椒素誘導的熱痛覺過敏調(diào)節(jié)。Jin等通過脊神經(jīng)結扎(spinal nerve ligation, SNL)模型研究神經(jīng)病理性疼痛發(fā)現(xiàn)損傷側脊髓背角小膠質(zhì)細胞中的P38 MAPK磷酸化陽性蛋白明顯增多，持續(xù)時間超過3周，提示脊髓小膠質(zhì)細胞中的p38MAPK激活對神經(jīng)病理痛的發(fā)生和維持有重要意義。背根神經(jīng)節(jié)和脊髓小膠質(zhì)細胞中P38 MAPK的表達后期時間上表現(xiàn)出重疊性，提示二者在神經(jīng)病理性疼痛的后期都有重要意義。COX2 （環(huán)氧化酶-2）， iNOS（誘導型一氧化氮合酶）和多種細胞因子都在小膠質(zhì)細胞中表達，P38 MAPK可能就是通過這些神經(jīng)遞質(zhì)或者調(diào)制在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上參與疼痛調(diào)節(jié)。深入研究P38 MAPK在疼痛敏化中的作用機制，可以為疼痛性疾病提供新的治療靶點。

2.JNK（c-Jun氨基末端激酶）信號通路

JNK通過激活MAPK激酶激酶/ MAPK 激酶/MAPK 的 途徑實現(xiàn)[25]。TAK1(TGF-β-activated kinase c-TAK1)作為MAPKKK成員之一，是外周神經(jīng)損傷后誘導機械痛覺過敏產(chǎn)生的必要因素[26]。

c-jun是即刻早期基因 (immediate early genes,IEGs) 家族中的成員，細胞在受到各種刺激（如神經(jīng)損傷），尤其是細胞因子的刺激時，可激活細胞內(nèi)第二信使如cAMP，引起相應節(jié)段神經(jīng)元c-jun表達，使位于細胞中的c-jun, c-Fos蛋白的絲氨酸和蘇氨酸磷酸化，形成異源二聚體jun/fos或同源二聚體jun/jun。JNK不但能使c-Jun磷酸化還可增加其轉(zhuǎn)錄活性，主要以c-Jun為底物并提高激活蛋白-1(AP-1) 的轉(zhuǎn)錄活性，其他底物包括激活轉(zhuǎn)錄因子-2(ATF-2) ，Ets樣轉(zhuǎn)錄因子-1 (Elk-1)、人類抑癌基因p53和活化T細胞核因子 (NFAT4)等。

JNK在慢性疼痛的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用。通過對大鼠進行造模形成坐骨神經(jīng)損傷大鼠模型，電針針刺環(huán)跳穴，分為深刺組及淺刺組，觀察不同組對于大鼠L4-L5脊髓c-jun磷酸化的蛋白表達，結果針刺對脊髓p-JNK和p-c-jun表達水平均有下調(diào)，對于JNK信號通路有一定的抑制作用[27]。電針可通過降低JNK1/2及下游的c-jun基因來降低COX-2。

3.ERK信號通路（見圖1）

ERK通路的經(jīng)典傳遞途徑是：Ras-Raf-MEKERK途徑，在痛覺信息傳遞中具有重要的作用[28]。

對于該通路的相關針刺鎮(zhèn)痛機理的研究，主要是軀體的炎性痛和神經(jīng)病理性疼痛。通過對CFA致炎性痛大鼠ERK1/2磷酸化水平的影響，觀察p-ERK1/2陽性細胞的表達情況，結果表明，電針治療組p-ERK1/2陽性細胞明顯降低，電針發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用與ERK信號通路有關[29]。

脊髓ERK活化可促進中樞敏化。電針通過抑制ERK1/2及其下游的CREB降低環(huán)氧合酶-2 (cyclooxygenase-2, COX-2)和神經(jīng)激肽1，從而抑制CFA誘導的炎性疼痛[30]。PI3K作為第二信使，通過作用于其下游的PKA以及ERK通路介導多種細胞信號級聯(lián)反應，在炎性疼痛中發(fā)揮一定作用[31]。

研究顯示[32]電針頸夾脊穴對神經(jīng)根型頸椎病CSR (cervical spondylotic radiculopathy)大鼠具有明顯的鎮(zhèn)痛作用，通過 ERK信號通路調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞自噬，抑制神經(jīng)細胞凋亡以修復損傷神經(jīng)根可能是實現(xiàn)其鎮(zhèn)痛作用的重要機制。電針分娩鎮(zhèn)痛的研究中發(fā)現(xiàn)電針能有效降低大鼠脊髓ERK通路信號分子 Raf (Rapidly Accelerated Fibrosarcoma)、ERK 、CREB (cAMP-response element binding protein) 蛋白與基因表達及提高靶器官子宮肌層組織DYN蛋白與基因表達，可能就是電針鎮(zhèn)痛的作用機制之一。

圖1 ERK信號轉(zhuǎn)導通路[8]

觀察電針華佗夾脊穴對佐劑性關節(jié)炎大鼠脊髓背角內(nèi)磷酸化ERK表達的影響，從信號轉(zhuǎn)導的角度研究電針鎮(zhèn)痛可能的作用機制。研究表明，完全福氏佐劑致炎癥痛大鼠痛閾明顯降低，脊髓背角內(nèi)p-ERK表達明顯增加，經(jīng)過電針夾脊穴治療后，治療組大鼠與模型組大鼠相比痛閡明顯提高，對傷害性機械性刺激的疼痛敏感性下降，同時脊髓背角內(nèi)p-ERK表達明顯減少，表明ERK磷酸化增加在疼痛發(fā)生以及電針夾脊穴鎮(zhèn)痛過程中也同樣起著重要作用。電針可能通過調(diào)節(jié)佐劑性關節(jié)炎大鼠脊髓背角內(nèi)p-ERK表達水平從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛效果。電針華佗夾脊穴可明顯緩解佐劑性關節(jié)炎大鼠炎性痛，提高痛閾，而ERK可能為電針鎮(zhèn)痛中一個重要的信號轉(zhuǎn)導分子，其磷酸化在炎癥痛敏及電針鎮(zhèn)痛過程中起重要作用[33]。

4.ERK5信號通路

目前發(fā)現(xiàn)ERK5上游信號分子為MEK5，與ERK5的作用具有高度特異性。已有研究表明病理性疼痛下ERK5信號通路被激活[34]。ERK5信號轉(zhuǎn)導通路被激活后，對其轉(zhuǎn)錄因子CREB繼續(xù)激活，進而將疼痛信號在大腦腦脊液接觸核進行傳導[35]，肖純等[36]從背根神經(jīng)節(jié)角度研究也得出相同的結論。目前有關 ERK5 信號通路在疼痛領域的研究相對較少，而從針刺鎮(zhèn)痛角度研究的尚未見報道，有待于今后的深入研究。

二、基于海馬NO-cGMP-PKG信號通路[37]（見圖2）的針刺鎮(zhèn)痛作用機制研究

圖2 海馬NO-cGMP-PKG信號通路傳導路徑[37]

以往研究表明海馬多與記憶、學習有關。但研究發(fā)現(xiàn)海馬與疼痛感知與調(diào)控有密切關系，電針刺激海馬后，其顆粒細胞層內(nèi)的敏感神經(jīng)細胞使其痛閾升高。NO是一種脂溶性氣體分子，在神經(jīng)元之間彌散進行信息傳遞，參與痛覺過敏等生理及病理生理過程。

NO參與外周及中樞水平的痛覺調(diào)制。免疫組織化學實驗發(fā)現(xiàn)nNOS, cGMP的分布具有很大的相似性。EAA是傷害性刺激初級傳入的重要神經(jīng)遞質(zhì)，它主要是通過NMDA受體發(fā)揮信號傳導作用，NMDA受體是傳導脊髓傷害刺激的重要受體。當機體受到傷害性刺激后，初級傳入釋放興奮性氨基酸 (excitatory aminoacid, EAA)激活脊髓背角神經(jīng)元的N-甲基-D天冬氨酸 (N-methyl-D-aspartic acid,NMDA) 受體，進而使受體通道開放，促進Ca2+內(nèi)流。在細胞內(nèi)，內(nèi)流的Ca2+與鈣調(diào)蛋白(CaM)偶聯(lián)，共同作用于NOS，以分子氧和L-Arg為底物，產(chǎn)生NO。NO就通過擴散而作用于鄰近細胞，或者直接作用于其所在細胞，結合到胞漿可溶型sGC血紅素模體上，使酶發(fā)生變構效應而被激活，進而把GTP轉(zhuǎn)化為cGMP，從而增加cGMP，進一步激活cGMP依賴的PKG，從而使海馬傷害感受性神經(jīng)元興奮，把傷害性信息進一步傳向腦中樞，即脊髓水平的NO通過NO-cGMP-PKG信號通路參與傷害性信息的傳遞過程。

通過用手術線結扎坐骨神經(jīng)造成病理性神經(jīng)痛模型，觀察正常組、模型組、電針2 Hz組、電針2 Hz/15 Hz組、電針100 Hz組，慢性壓迫性損傷 (chronic constriction injury, CCI) 大鼠痛行為反應變化以及電針對海馬神經(jīng)型一氧化氮合酶 (neuronal Nitric Oxide Synthas, NOS)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase, iNOS)、細胞內(nèi)蛋白激酶G (protein kinase G, PKG) 基因表達的影響，測定足底機械痛閾和熱痛閾的變化及熒光定量RTPCR法檢測海馬組織nNOS、iNOS、PKG基因的表達。與正常組比，電針2 Hz組、2 Hz/15 Hz組、100 Hz組動物的痛閾顯著升高。結果表明電針“足三里”-“陽陵泉”穴區(qū)能明顯升高CCI大鼠的痛閾，該作用可能與其下調(diào)海馬nNOS、PKG 基因表達水平有關，海馬細胞NO／PKG信號通路可能參與電針鎮(zhèn)痛的累積效應[38]。以上研究顯示海馬NO-cGMP-PKG信號通路與針刺鎮(zhèn)痛有一定的相關性。

三、小結

MAPKs信號通路及海馬NO-cGMP-PKG信號通路參與疼痛的一系列過程，對疼痛的信號轉(zhuǎn)導過程起到重要作用。針刺鎮(zhèn)痛在細胞間傳導的分子機制非常復雜，若想明確闡明電針鎮(zhèn)痛機理，信號通路上相關的基因蛋白表達的深入研究，更有助于闡明針刺鎮(zhèn)痛效應的機制。

從已有的研究來看，MAPKs信號通路及海馬NO-cGMP-PKG信號通路探討針刺鎮(zhèn)痛機制尚存在諸多不足，如疼痛模式研究較為單一固定，目前主要是軀體炎性痛和神經(jīng)病理性疼痛，其次研究深度不夠，對通路的信號傳遞研究較少。應拓寬研究領域，深入研究信號通路在疼痛過程中的作用方式。目前針刺鎮(zhèn)痛應用于各種急慢性疼痛中[39～42]，針刺鎮(zhèn)痛的相關信號轉(zhuǎn)導通路研究較少，本文從以上幾個通路概述目前研究現(xiàn)狀，以期為疼痛性疾病提供新的治療靶點。