NMDA受体及其调控与麻醉镇痛

Progress of NMDA Receptor and its Regulation and Control of Narcotic Analgesia孙 磊综述 姚尚龙 审校

【摘要】NMDA受体是目前研究最为深入的兴奋性氨基酸受之一，其兴奋性在生理及病状态下都具有重要临床意义.已有研究表明NMDA受体对诱发和维持疼痛状态中的中枢敏感性及疼痛记忆意识具有重要作用.研究发现在许多环节上可调控NMDA受体。如何选择NMDA的调控与理想疼痛治疗效果是我们研究的重要课题。本文就NMDA受体及其调控与麻醉镇痛研究进展作一综述。

【关键词】NMDA受体 调控 镇痛

Abstract: NMDA receptor is the most in-depth study of excitatory amino acids by one of its excitement of the physiology and disease states have important clinical significance. Research has indicated that the NMDA receptor-induced pain and maintenance of the central state of sensitivity and awareness of pain and memory play an important role, the study found that in many areas of NMDA receptors can control. NMDA how to choose the control and treatment of pain is the ideal of the important issues covered in this paper on the NMDA receptor and its regulation and the start of narcotic analgesic Progress Review.

Key words: NMDA receptor;Regulation;Analgesia

随着麻醉疼痛研究的深入,NMDA受体成为最热门的研究课题之近年的研究表明:NMDA受体在生理状态下,对神经系统的发育,学习、记忆起着关键作用，NMDA在病理状态下研究表明对诱发和维持疼痛状态中的中枢敏感及疼痛记忆意识具有重要作用，NMDA受体及其调控还与麻醉疼痛有着密切的关系。

一 NMDA受体及其特性：

NMDA受体（N-Methyl-D-Aspartate Receptor、NMDAR）是一种离子型的谷氨酸受体，属于配体门控离子型通道的超家族。因其对合成的谷氨酸样的激动剂-NMDA的特异性结合而得名。是兴奋性氨基酸受体的一种，因NMDAR在中枢神经系统（CNS）兴奋突触传递而影响兴奋性神经递质——谷氨酸变化，对神经神可塑性及神经退化等有决定性作用，进一步影响我们的临床疼痛与镇痛而受到特别关注。

天然的NMDAR是由NR_1、NR_2、MR₃三种亚基组成的异聚体^[1]其中NR₁是基本的功能单位，NR₂在很大程度上决定了受体的性质，而NR₃在NMDAR中主要发挥抑制作用^[2]（也有学者^[3]发现NR₃A或NR₃B与 NR₁联合装配形式兴奋甘氨酸位点）。NR₁有8种剪接体。NR₂有NR₂A、NR₂B、NR₂C、NR₂D四种亚基，NR₃有NR₃A、NR₃B二种亚基^[1]。到目前为止，共发现了七种NMDAR

的亚基，天然的NMDAR的具体组成形式仍不清楚。一般认为NMDA受体经

作者单位：435000 武汉大学医学院湖北省黄石市中心医院麻醉(疼痛)科 孙磊

430022 华中理工学院同济医学院协和医院麻醉科 姚尚龙

过3次跨膜，依次 M₁M₃M₄段，而膜内段M₂为面向胞内嵌于胞内的环、糖基N末端位于细胞外，C末端位于细胞内^[4]。

最近，有关疼痛资料中NMDAR的作用主要明确其亚单位成份的关系，其中NR₂B亚单位信受关注。

NMDARs显示有许多与其它配体门控离子通道不同特性：

（1）受体控制单价离子和对钙有高度渗透性的阳离子通道；

（2）同时结合谷氨酸和甘氨酸需要辅激动剂（coaponist）以有激活NMDAR；（3）在静息膜电位，NMDA通道被细胞外镁所阻断，而只有同时去极化和结合激动剂下开放。

NMDA受体的亚单位是由3个同源序列的基因家族编码的，分别决定NMDA受体亚单NR₁、NR₂A-2D、NR₃A产物表达。这些基因都分布在常染色体上。

NMDA受体广泛分布中枢神经系统，在中枢神经系统中不仅对神经信号的传递和基因表达的调控起着主要作用^[5]而且还影响大脑的认知功能和脑细胞的生长发育^[6]，但过度激的NMDA受体是许多神经系统疾病的病因，末稍组织或神经损伤引起的疼痛与NMDAR的激活有关。NMDA受体只有同时去极化并和激动剂结合才打开，使得谷氨酸—脑和脊髓的主要兴奋性的神经递质表现其突触后效应，产生痛觉过敏。也可使大脑产生包括神经元坏死和细胞凋亡的神经损害^[7]。

二 NMDA与疼痛及疼痛记忆

“疼痛”是与业已存在的或潜在的组织损伤相联系的不愉快的感觉和情绪体验。疼痛是机体的警告反应。是人类的主要生命指征。（呼吸、脉搏、体温、血压等）之一，对于疼痛有好、有坏之分。急性疼痛称为“好痛”，其意义在于警示作用。与此相反，持续三个月以上，难以治疗的慢性疼痛，对于身心健康和生活质量起很大的破坏作用，故称为坏痛，这样的疼痛往往不仅是一种症状，现代认为这种疼痛就是一种疾病。也有称为慢性疼痛。无论是急性疼痛还是慢性疼痛均与机体的NMDA受体激活增高有关。

传统的观点认为：阈上伤害性刺激导致传导Aδ纤维和慢传导C纤维的激活，该伤害性信号被传至脊髓后角并转换至次级神经元再通过前侧束到达丘脑上结构（丘脑边缘系统大脑皮质）；在脊髓水平，疼痛可产生运动神经和自主神经反射；通过脊髓反射，疼痛还可导致心率、呼吸频率增快以及应激激素的分泌。脊髓水平伤害性信号传入导致兴奋性神经递质的释放，（包括谷氨酸等）神经递质与后角细胞的受体相结合，其结果细胞钙升高。从而激活细胞中快速早期基因（如Cofrs基因等）表达，进而蛋白质合成增加（如受体蛋白↑），神经化学敏感性提高（即中枢致敏），强烈、持续的疼痛刺激还可激活NMDA受体成为中枢致敏进一步增强的主要原因。

现代则认为是痛觉过敏（简称“痛敏”）。是指组织损伤，炎症状态或持续伤害性刺激下神经纤维对痛的感受阈值降低，感受性提高的一种现象^[8]。此现象可分为原发性痛敏和继发性痛敏，前者是对来自损伤部位刺激反应的痛感受性增强，后者是指对来自损伤区周围正常部位的刺激发生过强的反应^[9]。许多实验表明，向脏器施予一些化学物质诱发炎症时，通常可使支配脏器的神经纤维的感受性发生变化，表现为：①低阈值纤维自发放电增强（在不给予刺激兴奋时）；②高阈纤维的阈值降低在非伤害性刺激下也强烈发放；③本来对机械刺激不敏感的沉默纤维变得对该刺激敏感，即使是脏器的正常生理性刺激也传使其兴奋^[10]。这种反应称之为内脏痛觉过敏。动物形态学研究已验明末鞘躯体组织内无髓鞘和有髓鞘神经轴索上存在NMDARs^[11]，NMDAR_s在人类腱组织（tendon）上有所表达^[12]。同时谷氨酸浓度增加暗示与来自慢组织的慢性疼痛发痛机制有关。与末鞘存在NMDARs相一致，局部注射谷氨酸或NMDA可导致动物感受伤害行为^[13]，而可被末鞘给予NMDAR拮抗剂所减弱。末鞘给予一种非竞争性NMDAR拮抗剂MK-801，可产生有如局部麻醉剂的效应^[14]。炎症过程中末鞘神经纤维上NMDARs数量增多，可能亦有助于末鞘致敏^[15]。显而易见无论是中枢、还是末鞘的NMDA受体的疼觉过敏。有助于伤害刺激诱和维持神经过兴奋。

机体的不愉快的感觉和情绪体验还表现在疼痛意识的形成与记忆。目前认为其形成是脑的大范围及各层次脑神经元的共同参与结果。研究表明，基底前脑及丘脑的胆碱传纤维向内皮层的投射是引起选择性注意力的基础；而脑干向丘脑的投射纤维绝大多也是胆碱能的，在疼痛的清醒状态中起重要作用^[16]。有学者在实验结果上加以推理认为：疼痛的记忆是由皮层内谷氨酸及其NMDA受体决定的^[17]。现已有相关实验支持谷氨酸及其NMDA受体在疼痛记忆中形成中的作用，如痫大发作而引起疼痛消失时。新皮层内的NMDA受体通道是关闭的^[18、19]。在静脉麻醉药氯胺酮就是一个特例。在 亚麻醉剂量时可阻断NMDA受体而导致疼痛意识消失^[20]。在疼痛意识形成时，需要外界刺激信号达到或超过某一阈值方可使CNS内谷氨酸释放增加，继而激活NMDA受体，因此，可以认为NMDA受体通道的开放是否决定了疼痛意识的产生和不同的水平表现，谷氨酸的释放可能亦有一阈值存在基中。

三 NMDA调控与镇痛

NMDA受体位点调节。NMDA受体除含有Mg²⁺结合位点外，还含有Zn²⁺，H⁺、多胺，甘氨酸、谷氨酸和苯环利啶（Phencgclidine,PCP）结合点。Zn²⁺和PCP与NMDA受体上的位点结合后可非竞争性拮抗NMDA的兴奋效应。甘氨酸则加强NMDA的兴奋效应。NMDA受体选择性的激动剂有NMDA，鹅羔氨酸，喹啉酸，半胱氨酸等。NMDA作用于该受体较内源性谷氨酸效应强10—100倍。NMDA受体有竞争性和非竞争性两类拮抗剂。前者作用于兴奋性氨基酸的识别位点，竞争性地阻滞兴奋性氨基酸与NMDA受体的结合，主要有AP5、AP7、CPP，CGS19755等；后者作用于NMDA受体离子通道或调节位点，有氯胺酮，PCP，detromethorphan、MK-801等，其中MK-801应用较普遍，它对NMDA通道的阻滞呈应用依赖性。

NMDA受体-NO-cGMP通路调节。NMDA受体-NO-cGMP通路参与中枢神经系统伤害性信息传递，神经元兴奋的维持等生理过程。其过程为：神经元突触前膜去极化使谷氨酸释放到突触间隙与NMDA受体或兴奋性氨基酸的其他受体结合，受体通路开放。Ca²⁺内流与钙调蛋白（CaM）结合，在NADPH协助下，激活NO合成酶（NOS），催化精氨酸（L-Arg）生成NO，NO激活鸟苷酸环化酶（GC）使cGMP生成增加。最近有学者用组织化学的方法在福尔马林疼痛模型上研究发现^[21]异氟醚抑制大鼠脊髓的NADPH-d阳性神经元的数量，这些研究结果均提示NMDA受体-NO-cGMP通路参与了异氨醚镇作用的调制过程。

内源性调节剂。内源性的强腓肽，渗透压、氧化剂，H⁺。硫酸类固醇和Zn²⁺对NMDA受体均可产生抑制作用，而花生四烯酸，组胺和多胺类则可产生增强作用。胺类可使NMDA受体对甘氨酸的依赖，也可使受体功能重组。

胞内蛋白与NMDA受体相互作用。胞内微管系统不仅影响NMDA受体的分布，而且影响有活性的PSD-95蛋白质家族与NMDA受体亚单位的C末端结合。PSD-95蛋白家族中每种蛋白质含3个PDZ区域，其中第2个PDZ区因其同NMDA的NR2的C端的基因编码序列相近而有很高的亲和性，可促使受体簇集。一种含有与PDZ区结构相反的酸蛋白S-SCAM分子突触的基架分子、它既可与NMDA受体相互作用也可与PSD-95相互影响^[22]。

NMDA受体的酪氨酸磷酸化。酪氨酸激酶可增强NMDA受体介导的神经细胞的反应，Src为一种内源性的调节NMDA受体的酪氨酸活酶、激活后的Src促使NMDA的NR2磷酸化，增强NMDA受体功能，使它受谷氨酸盐刺激时Ca²⁺内流上升^[23]，并与突触的形成，成熟及NMDA受体对胞外的反应性升高有关。此外Src的激活还可以改变受体对Zn²⁺的敏感性，减轻外周Zn²⁺对受体的强抑制^[24]。

NMDA受体的丝氨酸苏氨酸磷酸化。PKC的激活可使NMDA受体磷酸化增强，使受体功能增强，主要增加了受体通道的开放和降低了胞外Mg²⁺与受体的亲和力。PKA和依赖Ca²⁺—钙调蛋的蛋白激酶的蛋白激酶II也可使不同亚单位相应丝氨酸，苏氨酸位点磷酸化。间接改变NMDA受体功能，钙调磷酸酶则可进入NMDA受体，缩短受体开放的时间^[25]。

基因转录、翻译对NMDA受体表达的影响。NMDA转录时可有多个起始位点，NR₂主要起始点周围的150个碱基可影响NMDA的NR2B的表达，在转基因鼠神经元的研究中，NR2B基因起动了区域的800个碱基可限制的表达^[26]。mRNA的5’非翻译区通常很长，NR2A的5’非翻译区至少有282个碱基。Wood^[27]等在离体研究时发现，NR2A的mRNA拥有不同的5’非翻译区，如果移去大多数的282个碱基的基酸的mRNA的5’非翻译区可使NR1/MR2A介导的电生反应放大100倍，如仅移去其上游的AUG则只增加受体的翻译。若使mRNAr5’非翻译区其中的15个碱基发生突变则可能解除对受体翻译的抑制。

综上所述 NMDA受体在痛觉过敏形成中有重要作用。NMDA的调控对NMDA的激活与失活在麻醉疼痛上具有很重要的临床意义，然而过度抑制NMDA的活性与数量，即出现包括疼痛意识在内的意识缺陷，机体免疫等副作用。如氯胺酮的亚麻作用等。根据NMDA受体的NR2B亚基选择性拮抗剂的高效性，副作用小特点，NR2B的选择阻滞可能会成为麻醉疼痛治疗的一个有效位点。

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