李闊韜 李順堂 藍(lán)玲 唐梅 龔健古 譚國鶴

神經(jīng)病理性疼痛(neuropathic pain，NPP)是臨床上較為常見的慢性疾病，常由中樞或周圍神經(jīng)系統(tǒng)的機械性損傷、病毒感染、腫瘤壓迫或浸潤及遺傳疾病等原因引起，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性增高與功能紊亂[1]。臨床上具有痛覺過敏與異常性疼痛、病程較長等特征，嚴(yán)重影響患者的身心健康。NPP的發(fā)生機制通常包括中樞與外周敏化、炎性介質(zhì)與細(xì)胞因子釋放紊亂、下行抑制系統(tǒng)失能和脊髓膠質(zhì)細(xì)胞活化等[2]。當(dāng)神經(jīng)損傷或周圍炎性反應(yīng)發(fā)生時，背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion，DRG)、脊髓和大腦相關(guān)疼痛感受區(qū)的感覺神經(jīng)元中的多種受體、神經(jīng)遞質(zhì)及結(jié)構(gòu)蛋白均可在轉(zhuǎn)錄和翻譯時發(fā)生改變，從而誘發(fā)并維持NPP[3]。

表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)是一種單鏈跨膜糖蛋白，屬于酪氨酸激酶型受體，在其配體表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)的激活后可發(fā)生一系列的生物學(xué)效應(yīng)，調(diào)控神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞激活、炎性介質(zhì)釋放和中樞敏化等過程，從而參與調(diào)控組織損傷后的痛覺易化，大量研究表明EGFR參與了NPP發(fā)生發(fā)展的調(diào)控過程[4-5]。本文概述了近年來對EGFR及其信號通路在疼痛中的相關(guān)研究，以期為進(jìn)一步研究NPP防治提供新思路。

1 EGFR信號通路

EGFR是一條單鏈跨膜糖蛋白，由胞外結(jié)合功能域、跨膜功能域及胞內(nèi)功能域三部分組成，屬于酪氨酸激酶型受體。EGFR在生物體內(nèi)分布廣泛，在EGF及其他相應(yīng)配體的作用下可以促使細(xì)胞DNA合成與有絲分裂[6]。經(jīng)典的EGFR信號通路主要包括三條通路，分別為磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路、Ras蛋白/Raf蛋白激酶/甲乙酮(methyl ethyl ketone，MEK)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)通路和JAK(just another kinase)激酶/信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(signal transducer and activator of transcription，STAT)通路[7]。在有關(guān)哺乳動物的神經(jīng)系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)，EGFR可通過上述三條信號通路分別參與調(diào)節(jié)突觸的形成與可塑性[4]。

其中，PI3K/AKT/mTOR信號通路可以通過激活核糖體S6Ks激酶參與蛋白質(zhì)翻譯與編碼的起始過程，進(jìn)而可以通過促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的增殖與分化過程影響NPP的發(fā)生[8]；Ras/Raf/MEK/ERK信號通路則主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和凋亡，由于MEK/ERK復(fù)合體是環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)轉(zhuǎn)錄因子的高效激動劑，且星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖與分化過程在MEK/ERK途徑下顯著增強，因此它還參與神經(jīng)敏化等過程[9]；JAK/STAT信號通路不僅調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化與凋亡，還在炎性疼痛中發(fā)揮重要作用[5，10]。因此，EGFR信號通路不僅與細(xì)胞的增殖分化及調(diào)亡密切相關(guān)，也可誘導(dǎo)NPP的發(fā)生與發(fā)展。

2 EGFR信號通路在NPP中的作用

EGFR廣泛存在于神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，與肺癌腦轉(zhuǎn)移、神經(jīng)纖維瘤病、腦缺血/再灌注損傷、阿爾茨海默病等疾病相關(guān)[11]。EGFR信號通路在臨床病例中被證實參與疼痛的發(fā)生，EGFR及其下游的相關(guān)通路可通過激活小膠質(zhì)細(xì)胞和突觸重塑等方面增強神經(jīng)元興奮性，進(jìn)而導(dǎo)致中樞敏化引起NPP[12-13]?，F(xiàn)已有大量研究表明EGFR通路在NPP中發(fā)揮重要的作用，但具體分子機制尚不清楚，且在臨床治療過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有藥物的副作用較大，故仍需進(jìn)一步探究。理想的動物疼痛模型對還原NPP發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵機制至關(guān)重要，眾多學(xué)者通過構(gòu)建多種NPP動物模型更進(jìn)一步地探尋到了疼痛治療的新靶點。

其中，坐骨神經(jīng)慢性壓迫損傷(chronic constriction injury，CCI)模型[4，9，14-15]、脊神經(jīng)結(jié)扎(spinal nerve ligation，SNL)模型[5，8，16-17]、脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)模型[8，18-20]、福爾馬林致痛模型[5，20-22]及癌性神經(jīng)病理性疼痛(malignant neuropathic pain，MNP)模型[5，11-12，23-24]在NPP的研究中應(yīng)用最為廣泛，以下將依次介紹EGFR信號通路在上述NPP相關(guān)動物模型中的具體作用及機制(表1)。

表1 EGFR信號通路及其受體抑制劑在NPP相關(guān)動物模型中的作用

2.1 EGFR信號通路在CCI模型中的作用CCI模型在NPP的研究中應(yīng)用最廣，通過結(jié)扎坐骨神經(jīng)總干可使有髓鞘神經(jīng)纖維選擇性損傷，但仍保留大量傳遞疼痛的C類纖維，使動物在術(shù)后出現(xiàn)自發(fā)性疼痛與感覺異常等表現(xiàn)[15]。此外，CCI造模后的軸突損傷處會發(fā)生異位放電，且結(jié)扎線處出現(xiàn)炎性因子大量釋放，進(jìn)而提高異位敏感度。

神經(jīng)損傷誘發(fā)的DRG與脊髓內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞改變對NPP的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要。結(jié)扎大鼠的坐骨神經(jīng)干后，其術(shù)側(cè)腰髓4-6節(jié)段(lumbar segments of spinal cord L4-6，L4-6)內(nèi)PI3K與AKT表達(dá)顯著增加，背角處Ⅱ?qū)由窠?jīng)元中的興奮性突觸后電位(excitatory postsynaptic potential，EPSP)增強，α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異唑丙酸(alphaamino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionicacid，AMPA)受體增加且其GluA1亞基與突觸蛋白發(fā)生磷酸化，通過中樞敏化誘發(fā)NPP[4]。使用渥曼青霉素(wortmannin)阻斷PI3K信號后，脊髓內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞明顯減少，且神經(jīng)元的PSP被抑制，可以緩解疼痛。在CCI大鼠模型的脊髓背角處，mTOR作為microRNA-101的下游靶點，在神經(jīng)損傷后表達(dá)上調(diào)；通過使用microRNA-101類似物可競爭性抑制mTOR發(fā)揮的作用，進(jìn)而降低白細(xì)胞介素-6(interleukin- 6，IL-6)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等細(xì)胞炎性因子水平，降低機械性痛覺過敏和熱痛覺感受異常[14]。綜上可見，PI3K/Akt/mTOR信號通路在脊髓內(nèi)參與坐骨神經(jīng)損傷導(dǎo)致的NPP的發(fā)生。

此外，CCI術(shù)后大鼠脊髓背角的P35與磷酸化細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(phosphorylated extracellular regulated protein kinases，pERK1/2)在膠質(zhì)細(xì)胞中均出現(xiàn)時間依賴性表達(dá)上調(diào)，通過鞘內(nèi)給予MEK/ERK激酶抑制劑U-0126可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化和促炎細(xì)胞因子(IL-1β和IL-6)釋放，故可推測MEK/ERK通路在炎性疼痛中發(fā)揮重要的作用[9]。

值得注意的是，ERK不僅可以通過促炎作用誘發(fā)疼痛，還能通過刺激小膠質(zhì)細(xì)胞釋放強啡肽A抑制疼痛。對CCI小鼠模型鞘內(nèi)注射ERK激動劑烏頭草提取物異塔拉定后，其脊髓內(nèi)的小膠質(zhì)細(xì)胞中p38、pERK1/2與強啡肽A水平明顯增加，同時出現(xiàn)對NPP的劑量依賴性抑制作用；但當(dāng)使用ERK1/2抑制劑U0126-EtOH后，可再次誘發(fā)機械性疼痛[15]。

2.2 EGFR信號通路在SNL模型中的作用脊神經(jīng)結(jié)扎模型作用持續(xù)時間長，在不傷及DRG與周邊神經(jīng)的前提下，離斷或結(jié)扎動物的L5和/或L6段脊神經(jīng)，造成坐骨神經(jīng)部分損傷，可較好地模擬臨床上常見的灼燒性NPP表現(xiàn)[16]。炎性因子的激活在中樞敏化中發(fā)揮著重要作用，而中樞敏化則可以較好地解釋該模型誘導(dǎo)的痛覺超敏和異常疼痛現(xiàn)象。

在SNL大鼠模型的DRG中發(fā)現(xiàn)EGFR呈輕度表達(dá)上調(diào)[1]。研究表明通過激活A(yù)KT與mTOR均可促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞的生長并抑制細(xì)胞自噬，進(jìn)而引發(fā)疼痛[8]。此外，在L5節(jié)段脊神經(jīng)結(jié)扎的大鼠脊髓與DRG中發(fā)現(xiàn)磷酸化蛋白激酶B(phosphorylated protein kinase B，pAKT)和AKT在術(shù)后12 h表達(dá)升高，通過鞘內(nèi)給予PI3K抑制劑渥曼青霉素、LY-294002或AKT抑制劑CAS-681281-88-9、(-)-魚藤素(deguelin)均可抑制原有神經(jīng)損傷所致的熱痛過敏與機械痛過敏[5]。

對大鼠L5節(jié)段脊神經(jīng)進(jìn)行結(jié)扎，其同側(cè)脊髓背角內(nèi)神經(jīng)元的pERK1/2表達(dá)迅速增加，術(shù)后第2天給予MEK1抑制劑PD-98059，NPP癥狀明顯緩解，表明ERK在神經(jīng)元中的早期激活是由神經(jīng)損傷所致的中樞敏化引起的[5]。此外，在大鼠術(shù)后第7天給予MEK抑制劑U-0126，也可抑制NPP的機械性疼痛過敏表現(xiàn)。但值得注意的是，脊髓損傷后的pERK即刻性表達(dá)上調(diào)僅出現(xiàn)于脊髓背角處的淺表神經(jīng)元內(nèi)；而在術(shù)后1～3 h 則發(fā)現(xiàn)pERK在小膠質(zhì)細(xì)胞中廣泛表達(dá)；直至第14天時，星形膠質(zhì)細(xì)胞中的pERK表達(dá)量明顯超過神經(jīng)元與小膠質(zhì)細(xì)胞，進(jìn)而通過神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的增殖與分化誘導(dǎo)NPP[16]。

周圍神經(jīng)損傷后小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)JAK的激活也會促使成纖維細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖與分化，并通過調(diào)節(jié)其功能影響神經(jīng)組織重塑。應(yīng)用JAK激酶抑制劑AG-490抑制SNL大鼠模型中星型膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的JAK/STAT3信號通路，可見其機械性疼痛和熱痛覺過敏表現(xiàn)明顯緩解[17]。最近的研究表明，STAT3在小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的極化過程中也起著重要作用，通過這些細(xì)胞潛在的“替代激活”作用，對神經(jīng)損傷造成的NPP也起到保護(hù)性作用[5]。

2.3 EGFR信號通路在SCI模型中的作用脊髓損傷常由于外傷、腫瘤和血栓等引起，而SCI模型中常見的脊髓挫傷、壓迫及橫斷模型則可較好地模擬上述臨床表現(xiàn)。其中，Allen在早期建立的脊髓背側(cè)損傷模型最為常用，通過垂直打擊顯露在外的硬脊膜致使急性脊髓挫傷，此法簡單易行，且其損傷與NPP的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[18]。

SCI大鼠模型的脊髓背角內(nèi)磷酸化哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(phosphorylated mammalian target of rapamycin，pmTOR)水平明顯升高，使用雷帕霉素等PI3K抑制劑可降低pmTOR、磷酸化核糖體蛋白S6激酶(phosphorylatedribosomal protein S6 kinase，pS6K1)和磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶(phosphorylated phosphatidylinositol 3-kinase，pPI3K)的表達(dá)，并提高機械性疼痛閾值[18]。此外，褪黑素可增加自噬激活蛋白的表達(dá)，通過降低PI3K/AKT/mTOR通路對細(xì)胞自噬的抑制作用來延緩SCI誘導(dǎo)的大鼠脊髓內(nèi)原代神經(jīng)細(xì)胞的凋亡過程[8]。從凍干金銀花中提取的多酚物質(zhì)可分別從mRNA與蛋白質(zhì)水平抑制PI3K/AKT/mTOR通路，將其應(yīng)用在該模型中可阻止一氧化氮和前列腺素E2誘導(dǎo)的持續(xù)性炎性疼痛[19]。另外，應(yīng)用PI3K抑制劑黃酮類化合物阻斷脊髓背角Ⅰ-Ⅳ層神經(jīng)元中Aδ與C類神經(jīng)纖維的PI3K/AKT途徑，同樣可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞中IL-1和TNF-α的釋放[20]。綜上可見，PI3K/AKT/mTOR信號通路對SCI誘導(dǎo)的疼痛有較好的調(diào)節(jié)作用，可通過抑制該通路的活化及上、下游因子的釋放，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中緩解神經(jīng)病理性損傷引發(fā)的痛覺過敏反應(yīng)。

2.4 EGFR信號通路在福爾馬林致痛模型中的作用使用福爾馬林溶液注射于動物單側(cè)足背皮下的致痛模型中可見動物出現(xiàn)雙相痛敏(舔足、屈腿或跛行)表現(xiàn)，其中Ⅰ時相疼痛行為主要由C類纖維傳導(dǎo)興奮引起，而Ⅱ時相疼痛表現(xiàn)則由外周炎性反應(yīng)和中樞敏化引起，故可較好地模擬人類組織急性損傷所致的NPP[25]。

足部炎性反應(yīng)可以導(dǎo)致大鼠脊髓背角內(nèi)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ層神經(jīng)元中pAKT與pmTOR的表達(dá)上調(diào)，而在鞘內(nèi)分別給予PI3K、AKT及mTOR抑制劑LY-294002、渥曼青霉素和雷帕霉素后，Ⅱ時相疼痛表現(xiàn)均會被明顯抑制，表明PI3K/AKT/mTOR通路可通過中樞敏化作用使脊髓內(nèi)神經(jīng)元興奮性增高，并在炎性因子作用下誘發(fā)NPP[21]。

當(dāng)外周組織受到炎性因子刺激后，相應(yīng)節(jié)段脊髓背角神經(jīng)元內(nèi)的ERK也會發(fā)生磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)中樞及外周敏化過程；但當(dāng)鞘內(nèi)注射U-0126或PD-98059這兩種MEK抑制劑后，NPP誘發(fā)的超敏反應(yīng)得以緩解[5]。疼痛的發(fā)生過程除受到脊髓與DRG調(diào)控外，還受到腦內(nèi)的星形膠質(zhì)細(xì)胞影響。谷氨酸轉(zhuǎn)運體-1(glutamate transporter-1，GLT-1)作為AKT和ERK的下游活性調(diào)控因子，應(yīng)用其激動劑LDN-212320可降低GLT-1和ERK磷酸化水平，進(jìn)而抑制海馬和扣帶回前皮質(zhì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖與活化，明顯降低炎性反應(yīng)誘發(fā)的傷害性疼痛表現(xiàn)[22]。福爾馬林致痛模型中，Ⅰ、Ⅱ時相疼痛分別代表化學(xué)物質(zhì)直接刺激感覺神經(jīng)元引起其對傷害性刺激的信息傳遞過程和外周炎性反應(yīng)導(dǎo)致炎性因子釋放及中樞下行抑制功能的減退過程，而當(dāng)前鮮有EGFR通路在疼痛感知信息轉(zhuǎn)導(dǎo)層面的研究，故亟需在該領(lǐng)域做進(jìn)一步探索。

2.5 EGFR信號通路在MNP中的作用MNP是臨床上最為常見的慢性疼痛之一，其病因與形成機制復(fù)雜多變，常合并多種因素，如腫瘤壓迫、神經(jīng)浸潤、放/化療損傷等，是臨床治療的難點。其中，腫瘤細(xì)胞植入誘導(dǎo)的MNP模型能夠很好地模擬腫瘤壓迫或浸潤神經(jīng)等現(xiàn)象[24]。

EGFR信號通路與腫瘤的發(fā)生密切有關(guān)，腫瘤的生長及炎性浸潤可誘發(fā)NPP，故應(yīng)用表皮生長因子受體抑制劑(epithelial growth factor receptor inhibitor，EGFR-I)在抗癌的同時也可緩解疼痛[24]。在小鼠骨癌疼痛模型中，單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)與細(xì)胞表面趨化因子受體2(CC Chemokine Receptor 2，CCR2)結(jié)合能夠激活PI3K和AKT，并在PI3K/AKT信號通路中誘導(dǎo)神經(jīng)損傷或炎性反應(yīng)引起的NPP[5]。另外在該模型中，脊髓背角內(nèi)mTOR與pmTOR磷酸化水平增加，但在DRG內(nèi)則無此現(xiàn)象，表明背角內(nèi)神經(jīng)元可能是PI3K/AKT/mTOR通路調(diào)控NPP的主要場所。在卵巢癌中可通過激活PI3K/AKT途徑調(diào)控子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞內(nèi)的氧化還原酶活性、糖皮質(zhì)激素水平、基礎(chǔ)代謝率及免疫功能，誘發(fā)不可逆的組織炎性損傷和MNP[12]。將圍產(chǎn)期大鼠暴露于雙酚A(bisphenol A，BPA)環(huán)境下，可見其子代的輔助性T細(xì)胞17(thelper 17 cell，Th17)/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)比例上調(diào)，但應(yīng)用mTOR抑制劑雷帕霉素后Th17、Tregs比例恢復(fù)正常，也表明mTOR在促炎反應(yīng)中具有重要作用[11]。

此外，EGFR信號通路還可對腫瘤化療藥物產(chǎn)生的疼痛副作用產(chǎn)生影響。奧沙利鉑(oxaliplatin)是臨床上常見的化療藥物，但在應(yīng)用后會出現(xiàn)NPP相關(guān)癥狀，通過對大鼠腹腔注射奧沙利鉑誘發(fā)急性NPP模型，在注射后第2天，其脊髓內(nèi)磷酸化信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(phosphorylated signal transducer and activator of transcription 3，pSTAT3)表達(dá)水平明顯升高，而在給予JAK/STAT3信號通路抑制劑AG-490后大鼠的機械性疼痛表現(xiàn)得到改善，且其脊髓膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)IL-6等促炎細(xì)胞因子水平降低[23]。此外，通過脛骨內(nèi)接種腫瘤細(xì)胞制造的腫瘤壓迫與浸潤模型中發(fā)現(xiàn)，大鼠術(shù)后3周內(nèi)脊髓中時間依賴性的NRG1、ErbB2與p-ErbB2表達(dá)增加，而應(yīng)用STAT1抑制劑PD-168393治療則可顯著減輕疼痛樣表現(xiàn)，表明JAK/STAT信號通路可能參與了MNP的發(fā)生過程[24]。

綜上所述，NPP是困擾著廣大患者和醫(yī)師的一個重要難題，嚴(yán)重影響著人們的生活質(zhì)量。周圍神經(jīng)中的EGFR及其下游信號通路在NPP調(diào)控中具有重要的作用，通過阻斷該通路可以有效地干預(yù)疼痛，可作為NPP的治療重要靶點及藥物篩查方向。但目前該信號通路相關(guān)藥物應(yīng)用于臨床的療效欠佳，且EGFR信號通路對于NPP的研究主要集中在DRG或脊髓的層面，而對于大腦相關(guān)疼痛感受區(qū)的功能或結(jié)構(gòu)改變方面仍鮮有研究，EGFR及其下游信號通路在腦內(nèi)調(diào)控NPP的具體作用及機制還不甚明了，尚待進(jìn)一步研究。