劉樹華 王若琳 陳桐瑩 趙宇 王世浩 張桂鑫 黃宏興 萬雷*

1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院，廣東 廣州 510405 2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第六臨床醫(yī)學(xué)院，廣東 深圳 518034 3.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院，廣東 廣州 510375

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)是一種以骨骼強(qiáng)度下降為特征的骨骼疾病，其特點(diǎn)是骨量丟失、骨微結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而增加骨脆性和骨折的風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。2018年一項(xiàng)涉及全國11個(gè)省份44個(gè)縣的OP流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，65歲以上的人群中患OP的概率高達(dá)32.0%，女性發(fā)病率為51.6%[3]。OP初期的臨床表現(xiàn)往往不明顯，常常被人忽略，因此OP被認(rèn)為是“寂靜的疾病”，隨著骨量下降和骨微結(jié)構(gòu)的破壞，患者開始出現(xiàn)骨痛、脊柱變形，甚則出現(xiàn)骨質(zhì)疏松性骨折[4]。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)OP患者骨量丟失達(dá)到12%時(shí)就有可能會出現(xiàn)骨痛癥狀，以局限性腰背痛多見，這種疼痛往往會在變換體位、長時(shí)間行走、負(fù)重活動后加重[5-6]。疼痛是骨質(zhì)疏松癥最可怕的并發(fā)癥之一，大約85%的骨質(zhì)疏松癥患者遭受骨痛的困擾[7]。疼痛同樣是OP最直接、最明顯的癥狀，是OP患者就診的主要原因之一。Kazuki等[8]對113例OP伴腰痛患者使用Pain DETECT問卷進(jìn)行疼痛類型調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該群患者中有85%表現(xiàn)為傷害性疼痛，15%表現(xiàn)為神經(jīng)性或混合性疼痛。雖然在OP的治療中，臨床醫(yī)師對骨密度的變化情有獨(dú)鐘，但就患者而言，關(guān)注疼痛可能更有意義。對此，本文就OP慢性疼痛的類型的研究進(jìn)展作一簡要綜述，并闡述參與OP慢性疼痛的其中一條途徑：溶酶體-VNUT-ATP，希望對OP慢性疼痛的治療及基礎(chǔ)研究有所幫助。

1 骨質(zhì)疏松癥慢性疼痛的危害

OP慢性疼痛往往是長期存在的，國際疼痛研究協(xié)會將以下兩種情況定義為慢性疼痛，分別是：①組織急性損傷后疼痛持續(xù)存在且超過1個(gè)月；②疼痛反復(fù)作且時(shí)間超過3個(gè)月[9]。不論是單純的OP疼痛還是OP引起的骨折都容易發(fā)展成慢性疼痛。

有調(diào)查顯示，慢性疼痛是影響日常生活活動能力(activities of daily living，ADLs)的重要因素，30%～50%遭受慢性疼痛的患者的ADLs評分出現(xiàn)不同程度的下降，而且約1/4的慢性疼痛患者遭受著失眠的困擾，此外，慢性疼痛也會導(dǎo)致不良情緒的發(fā)生[10-11]。單純的OP疼痛并不危及生命，但會從生理、心理和精神上嚴(yán)重影響患者，導(dǎo)致運(yùn)動功能喪失、身體殘疾和自卑，同時(shí)會誘發(fā)抑郁癥和焦慮癥[12]。OP患者若治療不及時(shí)，會導(dǎo)致患者對閾下刺激異常敏感，誘發(fā)異常性疼痛，即痛覺超敏[13]。一旦造成痛覺超敏，患者所承受的疼痛將會被放大，形成一個(gè)惡性的循環(huán)，嚴(yán)重影響OP患者的生存質(zhì)量。

2 骨質(zhì)疏松癥慢性疼痛的機(jī)制及疼痛類型

目前引起OP疼痛的具體機(jī)制仍未被闡明，綜合目前的研究，主要原因有以下幾點(diǎn)：①破骨細(xì)胞活性增加；正常狀態(tài)下，成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞的活性處于平衡狀態(tài)，OPG/RANK/RANKL就是此平衡的重要調(diào)節(jié)通路之一。OP狀態(tài)下，破骨細(xì)胞的活性增加，骨質(zhì)被破壞，大量刺激因子被釋放，進(jìn)而誘發(fā)疼痛；②隨著OP進(jìn)展，骨強(qiáng)度降低，在機(jī)械應(yīng)力的作用下發(fā)生微骨折，這種疼痛主要發(fā)生在勞累之后；③OP會導(dǎo)致骨骼畸形，肌肉與骨骼的生物力學(xué)發(fā)生變化，加之老年人肌肉力量減退，肌肉受力異?；蜷L期處于緊張狀態(tài)會造成肌肉疲勞、痙攣和疼痛；④隨著骨強(qiáng)度進(jìn)一步下降，一旦OP患者發(fā)生脆性骨折，會產(chǎn)生劇烈的疼痛；⑤骨小梁微細(xì)結(jié)構(gòu)斷折后，微血管發(fā)生改變，導(dǎo)致微血管破裂，形成血竇，而使內(nèi)部壓力增高，進(jìn)而誘發(fā)疼痛[14-15]。

大腦感受疼痛，需要產(chǎn)生痛覺信號，而痛覺信號產(chǎn)生的機(jī)制是有區(qū)別的，一種是神經(jīng)回路正常，傷害感受器感受到傷害性刺激而向中樞傳遞，此類疼痛為傷害感受性疼痛；另一種是周圍神經(jīng)或中樞神經(jīng)受損，病變的神經(jīng)在其末端自發(fā)地釋放刺激信號，此類疼痛稱為神經(jīng)病理性疼痛[16]。

骨骼受周圍神經(jīng)系統(tǒng)密集支配，在骨膜中感覺神經(jīng)纖維呈漁網(wǎng)狀排列來檢測皮質(zhì)骨的機(jī)械性刺激或化學(xué)因子的刺激。研究證實(shí)，支配骨骼的感覺神經(jīng)纖維主要有以下兩種：①原肌球蛋白受體激酶A陽性感覺神經(jīng)纖維；②降鈣素基因相關(guān)肽表達(dá)陽性的感覺神經(jīng)纖維，這些感覺神經(jīng)并不會因?yàn)槟挲g的增加而減少，但是隨著OP患者骨量的下降，支配骨骼的感覺神經(jīng)纖維反而越來越密集，這可能是OP疼痛產(chǎn)生、加重和遷延的重要原因[17]。

OP不論骨折發(fā)生與否都可誘發(fā)疼痛，骨代謝失衡下，破骨細(xì)胞活躍，其細(xì)胞膜上的V-ATPase蛋白被激活，釋放H+至細(xì)胞外，完成骨吸收的同時(shí)，也造就了一個(gè)酸性環(huán)境，感覺神經(jīng)元上的傷害感受器受到pH降低的影響，會過度表達(dá)瞬間受體電位香草素1(TRPV1)和酸敏離子通道3(ASIC-3)，進(jìn)而引起疼痛。因此，部分學(xué)者認(rèn)為OP疼痛是骨吸收痛，而長期的刺激會使傳入神經(jīng)及中樞神經(jīng)敏化，進(jìn)一步加重OP疼痛[18]。當(dāng)OP引起骨折時(shí)，局部組織受損，局部釋放大量因子，刺激骨膜上感覺神經(jīng)并誘發(fā)疼痛，同樣會敏化支配骨骼的初級傳入神經(jīng)[19]。因此，神經(jīng)敏化在OP患者中十分常見，研究表明，與皮膚或肌肉損傷相比，骨骼損傷似乎更容易導(dǎo)致中樞敏化[20]。

雖然目前沒有直接證據(jù)說明OP或骨質(zhì)疏松性骨折會直接損傷周圍神經(jīng)，但作為對誘發(fā)疼痛一系列病理?xiàng)l件的反應(yīng)，N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid，NMDA)受體和小膠質(zhì)細(xì)胞會被激活。正常情況下，NMDA受體被Mg2+阻斷，然而，在持續(xù)的刺激下，這種保護(hù)機(jī)制會被移除，從而引發(fā)神經(jīng)病理性疼痛[13]。小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中固有的免疫細(xì)胞，具有兩面性，當(dāng)神經(jīng)元細(xì)胞急性損傷時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞被激活而獲得吞噬功能，這種吞噬功能可以減輕繼發(fā)性損傷，同時(shí)使受損組織得到修復(fù)，但在慢性炎癥中，小膠質(zhì)細(xì)胞被長期激活，反倒會加重神經(jīng)損傷，因此小膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)性疼痛機(jī)制的核心參與者，同時(shí)也是中樞敏感化的主要原因，是治療慢性疼痛狀態(tài)的潛在靶標(biāo)[21-22]。

因此，OP慢性疼痛除了包含傷害感受性疼痛，也有可能與神經(jīng)病理性疼痛密切相關(guān)，若治療不及時(shí)會導(dǎo)致周圍神經(jīng)及中樞神經(jīng)敏化，進(jìn)一步加重OP慢性疼痛[23]。

3 溶酶體-VNUT-ATP在OP慢性疼痛中的作用

3.1 三磷酸腺苷參與慢性疼痛

三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)是參與生化途徑的自由能來源，研究發(fā)現(xiàn)，ATP不僅是生命活動所需能量的直接來源，ATP及其水解產(chǎn)物還可以作為細(xì)胞間信使，調(diào)節(jié)各種生理和病理現(xiàn)象，同時(shí)ATP可以充當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)，在神經(jīng)元之間傳導(dǎo)沖動，與慢性疼痛的形成密切相關(guān)[24-25]。

當(dāng)骨組織受損時(shí)，骨基質(zhì)會釋放大量刺激因子，其中包括神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)、細(xì)胞炎癥因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)、前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)、ATP、降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)等，這些因子都會導(dǎo)致疼痛的發(fā)生。而且組織損傷和短期炎癥導(dǎo)致急性疼痛時(shí)，一些特異性蛋白分子高表達(dá)，包括TRPV1受體蛋白、Nav l.8通道蛋白和P2X3受體蛋白，P2X3是P2X受體家族中的一員，ATP可以與P2X3蛋白特異性結(jié)合，傳導(dǎo)下游信號，相關(guān)研究證實(shí)，ATP和P2X3受體與疼痛的產(chǎn)生和傳遞密切相關(guān)[26]。此外，ATP可以誘導(dǎo)脊髓背角處小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，ATP被證實(shí)參與神經(jīng)病理性疼痛的增強(qiáng)和傳遞，阻斷嘌呤能化學(xué)傳遞是控制神經(jīng)病理性疼痛的有效手段[27]。另外，Takahiro等[20]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，脊髓背角(SDH)神經(jīng)周圍ATP含量增加會導(dǎo)致痛覺超敏。

綜上所訴，ATP參與傷害感受性疼痛及神經(jīng)病理性疼痛的產(chǎn)生，減少ATP的釋放對慢性疼痛具有治療效果。

3.2 ATP的轉(zhuǎn)運(yùn)需要VNUT和溶酶體

雖然ATP是屬于小分子物質(zhì)，但帶有高度的負(fù)電荷，不能通過自由擴(kuò)散的方式直接穿透細(xì)胞膜作用于細(xì)胞外受體，目前已知ATP至少可以通過3種不同的途徑從細(xì)胞中釋放至細(xì)胞外：胞吐作用、通道介導(dǎo)的釋放和細(xì)胞破裂。胞吐是釋放ATP的其中一個(gè)方式，而釋放ATP需要載體，細(xì)胞內(nèi)含有大量的囊泡，幾乎所有細(xì)胞中的所有囊泡中都包含ATP，但不同類型的囊泡ATP的含量有著顯著的差異。

喹啉是吖啶衍生物，對ATP有很高的親和力，溶酶體關(guān)聯(lián)膜蛋白1(LAMP1)是一種高度糖基化的溶酶體膜糖蛋白，可標(biāo)記溶酶體，Jung等[28]通過對背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元進(jìn)行喹啉染色和LAMP1共染色，發(fā)現(xiàn)溶酶體含有大量的ATP，證實(shí)了溶酶體是ATP的重要載體，進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)不同溶酶體中ATP含量差異較大，可能與溶酶體種類不同有關(guān)。溶酶體是一種細(xì)胞器，除成熟的紅細(xì)胞外，在所有的動物細(xì)胞中均有分布，其功能是降解蛋白質(zhì)和細(xì)胞器，在吞噬和自噬中發(fā)揮重要作用，最近研究發(fā)現(xiàn)，與普通溶酶體相比，分泌型溶酶體的額外功能是能夠調(diào)節(jié)胞吐作用，其ATP含量更高[29-30]。

ATP進(jìn)入溶酶體需要特定的通道蛋白，囊泡核苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(vesicular nucleotide transporter，VNUT)是SLC17有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族中最后一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的成員，也稱為SLC17A9，VNUT在ATP的儲存與釋放中起核心作用[31]。VNUT在各種細(xì)胞中廣泛表達(dá)，包括神經(jīng)元細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等。敲除VNUT后小鼠脊髓背角神經(jīng)元通過囊泡釋放ATP的主要機(jī)制被取消，神經(jīng)病理性疼痛及痛覺敏化被明顯抑制，而且這種敲除并不會影響小鼠的生理感覺[20]。不僅如此，敲除VNUT的小鼠，它們在體重、身體大小、形態(tài)學(xué)、食物和水的攝入量、運(yùn)動活動、呼吸交換率以及在開闊場地和迷宮中行為均與正常小鼠無明顯差別[32]。

氯膦酸鹽是第一代無氮雙膦酸鹽(non-nitrogen bisphosphonate，NNBP)，1969年被發(fā)現(xiàn)后一直用于治療OP，在使用中發(fā)現(xiàn)氯膦酸鹽還有很好的鎮(zhèn)痛作用，通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氯膦酸鹽是一種對VNUT選擇性強(qiáng)且有效的抑制劑，能抑制神經(jīng)元釋放ATP，減輕嘌呤能化學(xué)傳遞引起的炎癥性疼痛和神經(jīng)病理性疼痛，與目前治療神經(jīng)病理性疼痛的一線用藥(普瑞巴林等)相比，它的療效更強(qiáng)、起效更快、持續(xù)時(shí)間更長[27]。通過研究氯膦酸鹽對VNUT的作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，VNUT需要Cl-作為變構(gòu)激活劑，而氯膦酸鹽會與Cl-共同競爭變構(gòu)調(diào)節(jié)位點(diǎn)，從而介導(dǎo)了一種完全可逆的抑制作用[31]。研究發(fā)現(xiàn)，氯膦酸鹽的鎮(zhèn)痛作用更加體現(xiàn)在對神經(jīng)病理性疼痛的抑制上，靜脈注射氯膦酸鈉可使神經(jīng)病理性疼痛減輕約60%[27]。

VNUT與液泡質(zhì)子ATP酶(V-ATPase)發(fā)生能量偶聯(lián)。V-ATPase廣泛分布在真核細(xì)胞的質(zhì)膜和各種膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞器，其本質(zhì)是一種質(zhì)子泵，通過水解ATP提供能量，H+會被轉(zhuǎn)運(yùn)至囊泡內(nèi)，形成pH梯度及電壓梯度，不同的囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對這兩種電化學(xué)梯度的需求不同。研究發(fā)現(xiàn)，對于溶酶體上的VNUT蛋白，轉(zhuǎn)運(yùn)帶負(fù)電荷的ATP的主要驅(qū)動力是電壓梯度，而pH梯度提供次要驅(qū)動力，相反，SLC18亞家族成員主要依靠pH梯度運(yùn)輸帶正電荷的底物(如單胺和乙酰膽堿)[33]。

在V-ATPase提供電壓梯度的驅(qū)動力下，ATP通過VNUT多聚體蛋白通道轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體中，然后通過胞吐的方式將ATP釋放至細(xì)胞外，ATP在細(xì)胞外會迅速被堿性磷酸酶水解成ADP、AMP及腺苷，而ATP、AMP、腺苷分別會激活感覺神經(jīng)的P2X受體、P2Y受體及P1受體，進(jìn)而向中樞傳遞痛覺[34]。氯膦酸鹽相對于目前常使用的含氮雙膦酸鹽，其抗骨質(zhì)疏松的效果較弱，但是可以借鑒氯膦酸鹽的鎮(zhèn)痛機(jī)制，用于研發(fā)兼顧良好的抗骨吸收和鎮(zhèn)痛作用的抗骨質(zhì)疏松藥物。

4 小結(jié)

現(xiàn)階段引起OP慢性疼痛的具體機(jī)制仍未闡明，OP慢性疼痛中既包括了傷害感受性疼痛，同時(shí)可能存在神經(jīng)病理性疼痛，若治療不充分，可能誘導(dǎo)疼痛超敏，進(jìn)一步導(dǎo)致疼痛持續(xù)和加重。長期遭受慢性疼痛的患者，其患抑郁、焦慮等精神疾病的概率增加，治療時(shí)應(yīng)當(dāng)關(guān)注患者的心理狀態(tài)。

目前抗骨質(zhì)疏松癥的藥物主要分為抑制骨吸收和促進(jìn)骨形成兩種，抑制骨吸收的藥物主要有：雙膦酸鹽類、降鈣素類、雌激素類、選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)類等；促進(jìn)骨形成的藥物主要有甲狀旁腺類似物、鍶鹽、活性維生素D及其類似物和RANKL抑制劑等。研究證實(shí)，通過抑制骨吸收或者直接抑制感覺神經(jīng)元的活化可以降低OP慢性疼痛，因此抗OP的藥物能緩解疼痛，特別是降鈣素，常用于OP及骨折引起的骨痛，但是降鈣素也存在一定的不良反應(yīng)，目前認(rèn)為降鈣素會增加腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)，并不適合長期使用[8,35]。對于長期忍受疼痛超敏的患者，額外的止痛藥是必要的。非甾體抗炎藥(NSAIDs)和選擇性COX-2抑制劑可減輕急性疼痛，但對神經(jīng)病理性疼痛的療效較差，且有相應(yīng)的不良反應(yīng)[34]。因此要明確遭受OP慢性疼痛的患者是否存在神經(jīng)病理性疼痛，對于骨質(zhì)疏松癥引起的疼痛應(yīng)當(dāng)根據(jù)疼痛的類型使用多模式鎮(zhèn)痛方案，但目前尚未有針對OP疼痛的治療指南。

ATP作為生物體內(nèi)的能量物質(zhì)，同時(shí)也是一種信號分子，在神經(jīng)系統(tǒng)中可以充當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)傳遞疼痛，溶酶體-VNUT-ATP是細(xì)胞釋放ATP的其中一個(gè)途徑，溶酶體作為ATP的載體，VNUT是ATP進(jìn)入溶酶體的通道蛋白，而ATP進(jìn)入溶酶體需要V-ATPase酶提供能量。抑制這條途徑的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，都可以抑制ATP的釋放，有效抑制疼痛的傳遞和神經(jīng)病理性疼痛的產(chǎn)生。氯膦酸鹽作為第一代無氮雙膦酸鹽，除了具有抗骨質(zhì)疏松的作用，還具有明顯的鎮(zhèn)痛作用，其鎮(zhèn)痛作用就是通過抑制VNUT的活性來實(shí)現(xiàn)的。如前所述，抑制骨吸收或降低神經(jīng)元的敏感性都能發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，氯膦酸鹽同時(shí)存在這兩種鎮(zhèn)痛機(jī)制，但是氯膦酸鹽抑制骨吸收的能力遠(yuǎn)不及目前的含氮雙膦酸鹽而逐漸被淘汰，因此溶酶體-VNUT-ATP這一途徑值得深入研究，期待兼顧良好的抗骨吸收和鎮(zhèn)痛作用的抗骨質(zhì)疏松藥物的問世。