羊健，楊清云，孫水根，馮怡，張繼全

疼痛被定義為與實(shí)際或潛在組織損傷相關(guān)的不愉快的感覺和情感體驗(yàn)，而慢性疼痛即為持續(xù)三個(gè)月及以上的疼痛，可導(dǎo)致殘疾、痛苦和身體障礙。目前世界范圍內(nèi)，約有20%的人口受慢性疼痛影響，其中肌肉、骨骼類疾病是最常見的原因。運(yùn)用藥物緩解或減輕疼痛已成為最簡單、便捷、有效的方法，具體來說，有治療傷害性疼痛的非甾體消炎藥和對乙酰氨基酚、治療神經(jīng)性或中樞敏感疼痛的三環(huán)類藥物和5-羥色胺-去甲腎上腺素再攝取抑制劑、治療重度癌痛或其他絕癥疼痛的阿片類藥物等十?dāng)?shù)種。然而，“阿片類危機(jī)”正被越來越多的學(xué)者認(rèn)同［1］，且許多藥物在治療神經(jīng)病理性疼痛等慢性痛時(shí)效果并不理想，研發(fā)出安全有效、止痛效果迅速的鎮(zhèn)痛藥物成為目前亟待解決的問題。

電壓門控鈉通道（VGSCs）由一個(gè)中心α亞基和一個(gè)或多個(gè)輔助β亞基組成，α-亞基包含四個(gè)重復(fù)的同源單位（Ⅰ～Ⅳ），每個(gè)重復(fù)單位由α-螺旋跨膜片段（S1～S6）發(fā)展而來。在哺乳動物中共有9個(gè)功能性α-亞基，使VGSCs分為九個(gè)亞型（Nav1.1～Nav 1.9）。根據(jù)通道對河豚毒素（TTX）的敏感性分類，Nav1.1-1.4、Nav1.6和Nav1.7是TTX敏感的通道（TTX-S），可被納摩爾濃度的TTX阻斷；Nav1.5，Nav1.8和Nav1.9是TTX耐受的通道（TTX-R），被高濃度TTX所抑制。

近年來國內(nèi)外研究結(jié)果顯示，VGSCs阻滯劑存在明顯鎮(zhèn)痛效果［2］，與疼痛相關(guān)的鈉通道亞型分別有Nav1.1、Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9。但由于廣譜鈉通道阻滯劑并非僅阻滯上述通道亞型，在阻滯與骨骼肌相關(guān)的Nav1.4、與心肌相關(guān)的Nav1.5時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。而各亞型的α-亞基都具有接近同源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這使得為特定的Nav通道設(shè)計(jì)選擇性阻滯劑變得困難。本研究全面概括了Nav1.1、Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9與慢性疼痛的關(guān)系，整理羅列出已被證實(shí)安全有效的選擇性鈉通道阻滯劑，并基于經(jīng)典的藥物開發(fā)思路系統(tǒng)性描述其研究方法，為選擇性鈉通道阻滯劑的開發(fā)提供參考。

1 電壓門控鈉通道亞型與慢性疼痛

1.1 Nav1.1與 慢 性疼 痛Nav1.1由SCN1A基 因 編輯，并主要在CNS表達(dá)，也存在于周圍神經(jīng)系統(tǒng)，該通道相關(guān)的疾病或者綜合征有中間神經(jīng)元功能性喪失導(dǎo)致的癲癇、偏頭痛、自閉癥等。Nav1.1尚未被認(rèn)為是慢性疼痛機(jī)制的重要參與者，但其在機(jī)械性疼痛中發(fā)揮的作用正逐漸被發(fā)掘。2016年，Osteen等［3］利用Heteroscodra maculata蜘蛛毒素對該通道的選擇性激活，發(fā)現(xiàn)表達(dá)Nav1.1的有髓鞘Aδ纖維是特定形態(tài)的痛覺感受器，激活后引發(fā)非神經(jīng)源性的強(qiáng)烈疼痛，并對機(jī)械刺激產(chǎn)生嚴(yán)重的超敏反應(yīng)。同時(shí)，Nav1.1在腸易激綜合征小鼠模型中觀察到的機(jī)械痛超敏反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。因此，可以認(rèn)為，Nav1.1在急性疼痛和機(jī)械性疼痛中起重要作用，但不參與炎癥性疼痛。近期研究發(fā)現(xiàn)，給予眶下神經(jīng)慢性收縮損傷大鼠CA-121431（Nav1.1通道阻滯劑）后，三叉神經(jīng)中Nav1.1通道選擇性表達(dá)上調(diào)，逆轉(zhuǎn)了神經(jīng)損傷誘導(dǎo)的機(jī)械性超敏反應(yīng)，為治療三叉神經(jīng)等周圍神經(jīng)損傷相關(guān)疼痛提供了全新治療靶點(diǎn)［4］。有研究也表明，周圍神經(jīng)損傷后背根神經(jīng)節(jié)（DRG）中Nav1.1表達(dá)上調(diào)，提示其參與了神經(jīng)性疼痛的發(fā)生［5］。

1.2 Nav1.3與慢 性疼 痛Nav1.3由SCN3A基因 進(jìn)行編輯，同Nav1.1通道一樣主要表達(dá)于CNS。與Nav1.3可能相關(guān)的疾病或者綜合征有癲癇、神經(jīng)病理性疼痛。Nav1.3在成年人大腦中存在廣泛的表達(dá)，并被認(rèn)為在從樹突到軀體的突觸信號傳播、軸突動作電位開始前的體細(xì)胞電信號整合中發(fā)揮作用［6］。大鼠產(chǎn)生神經(jīng)損傷或炎癥反應(yīng)后，外周感覺神經(jīng)元的Nav1.3水平會增加，表明該通道可能在疼痛中發(fā)揮作用。在糖尿病神經(jīng)病理性模型大鼠上進(jìn)行軸突切開手術(shù)后，觀察到DRG神經(jīng)元中高水平的Nav1.3 mRNA誘導(dǎo)，同時(shí)Nav1.6、Nav1.8、Nav1.9 mRNA也存在異常表達(dá)［7］。在坐骨神經(jīng)慢性縮窄性損傷模型（CCI）大鼠上，脊髓背角痛覺神經(jīng)元的Nav1.3表達(dá)上調(diào)，脊髓鞘內(nèi)靶向給予Nav1.3的反義寡核苷酸可降低mRNA和蛋白表達(dá)，減弱了外周神經(jīng)損傷后的疼痛行為［8］。有研究證實(shí)眶下神經(jīng)慢性收縮損傷大鼠的三叉神經(jīng)節(jié)中Nav1.3表達(dá)上調(diào)，同時(shí) 伴 隨Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9表 達(dá) 下 調(diào)［9］。Nav1.3相應(yīng)基因缺失的突變小鼠在慢性收縮損傷后也表現(xiàn)出冷熱痛和機(jī)械痛的減弱［10］。有研究推測，Nav1.3表達(dá)的上調(diào)可能與神經(jīng)損傷誘導(dǎo)的TTX-S電流增加有關(guān)，這種電流通常在干預(yù)后的DRG神經(jīng)元中出現(xiàn)［11］。

與此同時(shí)，具有鈉通道調(diào)節(jié)作用的生物制品及活性化合物也可側(cè)面證明Nav1.3對慢性疼痛的影響。作為以SCN3A基因?yàn)橹饕悬c(diǎn)的內(nèi)源性非編碼RNA，miR-30b、miR-214、miR-183等過表達(dá)后顯著減輕了手術(shù)誘導(dǎo)的神經(jīng)性疼痛，說明通過調(diào)節(jié)Nav1.3表達(dá)的方式可參與了神經(jīng)性疼痛治療過程［12-14］。在天然藥物方面，草烏甲素可通過對神經(jīng)損傷模型大鼠背根神經(jīng)節(jié)中Nav1.3、Nav1.7通道的阻滯減緩其神經(jīng)性疼痛［15］。

然而，Nav1.3通道在炎癥性疼痛中的作用尚未確定，同時(shí)其在神經(jīng)性疼痛中的意義也存在爭議。NASSAR等［16］發(fā)現(xiàn)Nav1.3通道和痛覺感受器特異性敲除后小鼠表現(xiàn)出正常的炎癥性疼痛行為及神經(jīng)性疼痛行為。截至目前，多數(shù)研究成果僅說明，在神經(jīng)性疼痛的產(chǎn)生和持續(xù)過程中Nav1.3表達(dá)上調(diào)，但其在神經(jīng)性疼痛行為中的參與程度研究較少。有研究亦表明，僅抑制Nav1.3亞型的表達(dá)不足以影響由神經(jīng)損傷導(dǎo)致的痛覺超敏反應(yīng)［17］。

1.3 Nav1.7與 慢 性疼 痛Nav1.7由SCN9A基 因 進(jìn)行編輯，主要在外周感覺神經(jīng)元、交感神經(jīng)等PNS中表達(dá)，也可見于下丘腦神經(jīng)元、嗅覺神經(jīng)元等CNS中以及胰腺等非神經(jīng)組織。該通道相關(guān)的疾病或者綜合征有陣發(fā)性極度疼痛、紅斑痛、先天性疼痛冷漠、嗅覺缺失等。作為疼痛產(chǎn)生及維持的重要參與者，許多文章闡述了嚙齒動物和人類的Nav1.7通道與疼痛障礙之間的強(qiáng)烈相關(guān)性。SCN9A基因缺失的突變導(dǎo)致正常小鼠和人類的先天性鎮(zhèn)痛，使Nav1.7通道正成為被廣泛關(guān)注的鎮(zhèn)痛藥物重要靶點(diǎn)。

有研究表明，后爪注射角叉菜膠、福爾馬林、完全弗氏佐劑、神經(jīng)生長因子等藥物后誘導(dǎo)的急性機(jī)械痛或炎癥痛與Nav1.7鈉通道的表達(dá)息息相關(guān)［18］。在神經(jīng)性疼痛中，Nav1.3表現(xiàn)為上調(diào)，而Nav1.7和Nav1.8則表達(dá)下調(diào)［19］。在外周感覺神經(jīng)元細(xì)胞中，編碼Nav1.7的SCN9A完全性功能喪失、完全性或條件性基因敲除已被證明會降低對整體動物各種疼痛刺激的敏感性，同時(shí)減少脊髓寬動態(tài)神經(jīng)元對有害刺激的放電［20］。當(dāng)所有感覺、交感神經(jīng)元中的Nav1.7缺失時(shí)，熱痛會消失，在神經(jīng)性疼痛造模后機(jī)械痛超敏反應(yīng)也會顯著降低［21］。

有趣的是，僅單獨(dú)使用Nav1.7外周靶向阻滯劑往往并不能復(fù)制上述基因突變小鼠的鎮(zhèn)痛作用，有學(xué)者認(rèn)為Nav1.7缺失后引起的鎮(zhèn)痛關(guān)鍵位點(diǎn)并不在外周，可能與中樞末端的Nav1.7和相關(guān)阿片信號通路有關(guān)［22］。Goodwin、Mcmahon［23］也對部分鈉通道亞型在三個(gè)痛覺傳遞階段的貢獻(xiàn)程度進(jìn)行分析，認(rèn)為具有顯著鎮(zhèn)痛作用的鈉通道阻滯劑需要一定的血腦屏障透過能力。

Nav1.7通道在神經(jīng)病理性疼痛中所發(fā)揮的作用尚未完全明晰。前期研究成果提示，具有相似疼痛表型的不同神經(jīng)性病癥可能會通過不同的細(xì)胞和分子機(jī)制產(chǎn)生。Minett等［10］發(fā)現(xiàn)壓迫性損傷導(dǎo)致的神經(jīng)性疼痛會因感覺神經(jīng)元中Nav1.7缺失而消除，但神經(jīng)切斷后導(dǎo)致的疼痛則需要使感覺、交感神經(jīng)元中的Nav1.7同時(shí)缺失才能緩解疼痛。更有趣的是，無論Nav1.7或Nav1.8陽性痛覺感受器是否缺失，均不影響化療藥物奧沙利鉑誘發(fā)的疼痛和癌癥誘發(fā)的骨痛。因此，在單一疼痛表型的迷惑下，具有目的性地研發(fā)對癥治療藥物或進(jìn)行合理的藥物聯(lián)合治療都需要對不同疾病機(jī)制的進(jìn)一步探究。

1.4 Nav1.8與慢性疼痛Nav1.8由SCN10A基因進(jìn)行編輯，僅存在于PNS的小直徑感覺神經(jīng)元中，相關(guān)的疾病或者綜合征主要為有害性冷熱痛、小纖維神經(jīng)病等。與急性、術(shù)后或化療引起的神經(jīng)性疼痛狀態(tài)相比，Nav1.8似乎在神經(jīng)損傷和炎性疼痛中有更多參與［24］。

大量研究表明，一系列與炎癥性疼痛相關(guān)的蛋白分子（蛋白激酶A和C、annexinⅡ輕鏈、某些接觸蛋白）可誘導(dǎo)Nav1.8的表達(dá)，通過敲低Nav1.8 mRNA也可有效減少與外周炎癥相關(guān)的疼痛行為［24］。在完全弗氏佐劑誘導(dǎo)的炎癥模型中，Nav1.8 mRNA的表達(dá)顯著增加［25］。在骨關(guān)節(jié)炎中，成骨細(xì)胞所分泌的前列腺素E2通過改變Nav1.8使DRG神經(jīng)元增敏，在神經(jīng)元中給予基因或藥物抑制Nav1.8后可以顯著減弱該炎癥的疼痛程度［26］。

在背根神經(jīng)節(jié)（坐骨神經(jīng)或脊神經(jīng)收縮）或三叉神經(jīng)節(jié)（三叉神經(jīng)分支收縮）變化等嚙齒類動物模型中，Nav1.8通道同Nav1.3、Nav1.7一樣被顯著影響。編碼該通道的SCN10A基因功能喪失或敲除也可降低各種疼痛刺激的敏感性，而SCN10A顯性超形態(tài)突變的小鼠對有害刺激則具有更高敏感性［20］。另外，Nav1.8已被發(fā)現(xiàn)參與早期糖尿病神經(jīng)病變的發(fā)展，會導(dǎo)致對有害的機(jī)械或熱刺激的異位痛和痛覺過敏。注射鏈脲佐菌素（誘導(dǎo)形成糖尿病模型）3 d后大鼠DRG中的Nav1.8表達(dá)增加，同時(shí)伴隨有神經(jīng)元的高興奮性，并在兩周后達(dá)到極值［27］。

值得一提的是，該通道在內(nèi)臟疼痛中也具有重要影響。在化學(xué)溶劑誘導(dǎo)的結(jié)腸炎癥中，表達(dá)Nav1.8的神經(jīng)元細(xì)胞被抑制后可有效減弱模型小鼠的疼痛行為［28］，這與Nav1.8缺失小鼠腸內(nèi)給予神經(jīng)致敏化合物（辣椒素、芥子油）后表現(xiàn)的微弱疼痛行為及無相關(guān)痛覺過敏相一致［29］。

1.5 Nav1.9與 慢 性 疼 痛Nav1.9由SCN11A或SCN12A基因進(jìn)行編輯，主要在小于30 μm的小直徑DRG神經(jīng)元、三叉神經(jīng)（TG）神經(jīng)元和固有的肌腸神經(jīng)元（主要是痛覺感受器）中表達(dá)，也存在于游離神經(jīng)末梢、脊髓外層的中央末梢和IB4+神經(jīng)元中。編碼Nav1.9相關(guān)基因突變后引發(fā)的疾病主要為炎癥性疼痛、周圍神經(jīng)病變、偶發(fā)性慢性疼痛、痛感喪失等。與野生型小鼠相比，攜帶SCN11A相關(guān)突變的小鼠表現(xiàn)出更強(qiáng)的機(jī)械異位痛和熱超敏反應(yīng)［30］。許多文獻(xiàn)表明，Nav1.9缺失突變小鼠對多種可誘導(dǎo)炎癥性疼痛的化合物及炎癥介質(zhì)的敏感性均減弱。在神經(jīng)性疼痛模型中，動物表現(xiàn)的多種疼痛行為受到Nav1.9表達(dá)上調(diào)的影響［31］。計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果也認(rèn)為，即使是低密度的Nav1.9通道也可以調(diào)節(jié)背角中的神經(jīng)遞質(zhì)釋放從而調(diào)節(jié)疼痛［32］。

Nav1.9在外周痛覺感受器中優(yōu)先表達(dá)，暗示該通道選擇性阻滯劑可能在避免CNS副作用（如鎮(zhèn)靜、混亂和成癮潛能）的情況下緩解炎癥性或外周神經(jīng)性疼痛。

2 VGSCs阻滯劑臨床前驗(yàn)證方法

電生理實(shí)驗(yàn)仍是檢驗(yàn)電壓門控鈉離子通道阻滯劑的“金標(biāo)準(zhǔn)”。在初步驗(yàn)證時(shí)，秉承“簡單有效”的原則，通常會對急性分離的模型動物背根神經(jīng)節(jié)（DRG）神經(jīng)元或穩(wěn)定表達(dá)疼痛相關(guān)受體的細(xì)胞（如HEK293T、hNav1.7-CHO細(xì)胞等）進(jìn)行了全細(xì)胞膜片鉗記錄，通過篩選給藥后每種通道類型的電流變化來判斷［33］。具體來說，峰值電流是全細(xì)胞膜片鉗實(shí)驗(yàn)的重要數(shù)據(jù)，通過與對照組進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)藥物是否抑制鈉通道電流形成、是否呈濃度依賴性；其次，鈉通道激活和失活時(shí)的動力學(xué)屬性及恢復(fù)屬性（偏移值V1∕2、斜率因子k）同樣會被納入?yún)⒖迹Ｍㄟ^激活曲線和穩(wěn)態(tài)失活曲線的偏移值判斷藥物對通道激活、失活狀態(tài)的影響。

除此以外，通過蛋白質(zhì)印跡法（Western blotting）、定量聚合酶鏈反應(yīng)（qPCR）可分別確定相關(guān)鈉通道亞型的蛋白、mRNA表達(dá)變化。

在通過電生理等體外方法發(fā)現(xiàn)藥物對通道的阻滯活性后，用于整體動物上的研究需要選取合適的疼痛模型及行為學(xué)判斷指標(biāo)。考慮到相關(guān)鈉通道阻滯劑在治療外周神經(jīng)病變及炎癥性疼痛上具有很大優(yōu)勢，完全弗氏佐劑等誘導(dǎo)的炎癥痛模型、背根神經(jīng)節(jié)（坐骨神經(jīng)或脊神經(jīng)收縮）或三叉神經(jīng)節(jié)（三叉神經(jīng)分支收縮）變化等神經(jīng)性痛模型常被使用。而與慢性疼痛疾病不相似的其他模型（如神經(jīng)切斷模型等）則更多在研究鈉通道亞型自身機(jī)制時(shí)出現(xiàn)。

另外，VGSCs阻滯劑開發(fā)時(shí)對藥物安全性的研究也應(yīng)被優(yōu)先重視。該廣譜類藥物常因嚴(yán)重的心血管、肌肉系統(tǒng)副作用而被飽受詬病，缺乏通道選擇性是VGSCs阻滯劑進(jìn)入臨床的主要障礙。

3 治療慢性疼痛的選擇性VGSCs阻滯劑的藥物開發(fā)

隨著VGSCs配體受體相互作用的結(jié)構(gòu)決定因素、鈉通道配體的原子作用機(jī)制和狀態(tài)依賴性質(zhì)被闡釋清楚，越來越多的選擇性通道阻滯劑被開發(fā)并進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。目前，正處于臨床試驗(yàn)階段的Nav1.7阻滯劑主要有Vixotriginea（CNV1014802或BIIB074）、PF-05089771、BIIB095、GDC-0276、RG6029（GDC-0310）、ASP1807（CC8464）、DSP-2230，但僅有Vixotriginea、PF-05089771進(jìn)入Ⅱ期臨床，其中Vixotriginea臨床試驗(yàn)的適應(yīng)證為三叉神經(jīng)痛等，可明顯降低病人疼痛發(fā)作次數(shù)。PF-05089771的臨床試驗(yàn)適應(yīng)證為糖尿病周圍神經(jīng)病變和牙科術(shù)后疼痛，目前證據(jù)表明其耐受性良好，與治療相關(guān)的不良事件被歸類為輕度，最常報(bào)告的是口周感覺異常、面部潮紅和頭暈等［34］。正進(jìn)入臨床試驗(yàn)受試的Nav18阻滯劑有PF-04531083、PF-06305591、VX-150，且均已進(jìn)入Ⅱ期臨床。其中VX-150治療小纖維神經(jīng)病效果良好，且不良反應(yīng)發(fā)生率低。遺憾的是，由于Nav1.1、1.3在慢性疼痛中的參與程度低、Nav1.9高表達(dá)細(xì)胞制備困難，并未有相應(yīng)阻滯劑進(jìn)入大眾視野。同時(shí)基于各通道亞型對疼痛的影響機(jī)制，目前選擇性VGSCs阻滯劑的藥物開發(fā)主要集中于炎癥性疼痛和外周神經(jīng)病理性疼痛方向，對于由惡性腫瘤引起的復(fù)雜癌痛、偏頭痛等的應(yīng)用前景仍有待探討。

4 總結(jié)

隨著“阿片類危機(jī)”和神經(jīng)性疼痛的難治被愈發(fā)重視，慢性疼痛的治療已成為世界范圍內(nèi)研究人員的難題?，F(xiàn)有研究表明，Nav1.7、1.8、1.9等電壓門控鈉通道亞型在炎癥性疼痛、神經(jīng)病理性疼痛中發(fā)揮著不可或缺的作用，這也為新藥研發(fā)提供了理論依據(jù)。但相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娜笔?、部分研究結(jié)論不透徹甚至相互矛盾、部分候選藥物選擇性過低等仍是選擇性VGSCs阻滯劑的不足之處。相信更多的有關(guān)鈉通道與疼痛有關(guān)的信息將會在今后被發(fā)現(xiàn)，研發(fā)出具有副作用小，鎮(zhèn)痛作用良好且長效的選擇性鈉通道阻滯劑將成為可能。