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齐飞 住院医师
莱芜中心医院 康复科

炎症性疼痛

炎性痛的主要特征是正常的无害刺激亦引起疼痛。1965年Melzack-Wall闸门控制学说揭示了中枢神经系统对不同条件的反应,即条件-神经可塑性。有关神经可塑性改变的研究,突出了环境因素在痛觉反应中的重要性。近来研究则多集中于炎性痛与受体、离子通道、递质间的关系。

 

一、炎性痛的产生新汶矿业集团莱芜中心医院康复科齐飞

 

伤害感受是有害的刺激及其相应信息传递至大脑,疼痛本质上是对这种伤害感受发生反应的知觉过程。疼痛的症状和体征则反映刺激的强度、部位、时间。而炎性痛系在无外部触发因素下的自发性疼痛。

 

1.伤害感受

 

皮肤及躯体深部组织分布着初级传入神入元,并与脊髓背角的二级神经元相连。初级传入神经元在伤害感受中有三个功能:感受、转换有害或伤害性刺激;将周围末梢所感受信息传导至脊髓;并经突触传递至其背角特殊层。感受正常、低强度及强烈伤害性刺激的受体各有不同特点。探知非疼痛刺激(如轻触或位移)性受体有其特异性刺激源,将微弱信息高度放大,且如信息增强则迅速适应。与此相比,大多数高阈值受体对热、化学及机械性等多种刺激发生反应,谓之多种伤害感受器。在成人背根神经节中,大直径细胞形成有髓Aβ纤维及一定比例的细髓鞘Aδ纤维,小直径细胞形成无髓鞘轴突。痛觉主要延有髓鞘Aδ纤维传入,此纤维终止于脊髓背角的Ⅰ、Ⅴ、Ⅹ层,传递皮肤痛、温觉。Aβ纤维传导皮肤触、压觉,至脊髓Ⅲ、Ⅸ层。无髓鞘C纤维传导定位不明确的慢性痛,至脊髓Ⅱ层。伤害性刺激经Aδ纤维或C纤维传入,并释放神经肽、P物质等,构成脊髓敏化的基础。存在于机体中原先对高强度刺激无反应的静息伤害性感受器,受一些介质的影响可自发性激活并引起反应,即外周敏化。组织炎症反应、炎性介质等均可刺激并激活化学感受器,引起外周神经元反应,并使外周伤害性感受器敏化,经初级传入神经Aδ、C纤维传入激活NMDA受体,致使脊髓神经元敏化,引起伤区周围无损伤组织的机械刺激或阈上刺激的反应增强,痛敏区范围扩大,持续时间延长和强度增加,兴奋阈下降而出现超常痛敏,即中枢敏化。

 

2. 受体

 

2.1 辣椒素受体(VR受体)

 

属配体门控型无选择性阳离子通道,存在于C纤维和一部分Aδ纤维神经元。对辣椒素及中强度热刺激(43℃以上)敏感,其活性在炎症组织产生的酸性环境中增强。VR受体的兴奋使细纤维中所含的P物质(SP)在末梢大量释放,引起疼痛。VR受体的内生性配体有大麻酯受体激动剂anandamide和脂肪氧化酶产生的12-S-过氧化氢甘碳四烯酸(12-S-HPTET)。可以用此来研制VR的特异性阻断剂。

 

2.2 酸感应受体

 

系近几年发现的离子通道新家族,属选择性质子活化离子通道,广泛存在于神经系统及部分脊髓神经节细胞。其对低PH的酸性环境迅速产生失活性电流(除Na+电流外),并与甲酰胆碱的灵敏度相关。

 

2.3嘌呤受体

 

ATP一直只被视为体内的一种储能和供能物质,"嘌呤能神经学说"提出后,认为嘌呤能神经利用腺苷和ATP作为神经递质。腺苷及其相关的磷酸衍生物(AMP、ADP、ATP)与人类疼痛有关。嘌呤受体分两类:与腺苷起反应的为P1受体,与ATP起反应的为P2受体。后又根据组织反应的类型和激动剂作用效力顺序,将P2受体分为P2 X和P2 Y两类亚型。P2 X是亲离子的配体门控离子通道受体,通过细胞外ATP调控快突触传递,其激动引起平滑肌收缩反应。现已克隆P2 X1~P2 X7等受体亚型。其中P2 X3存在于背根神经节中,在与伤害性感受有关的小直径细胞表达,提示其在伤害感受中发挥作用。

 

3. 离子通道

 

离子通道广泛存在于机体组织中。近来研究表明,许多离子通道在伤害感受中有高度选择性。

 

3.1 钠通道

 

钠通道是引起动作电位的主要离子通道。根据对河豚毒素(TTX)的敏感性将钠通道分为敏感性(TTX-S)和不敏感性(TTX-R)两类。慢速失活TTX-R钠电流,只表达PN3/SNS和NaN/SNS2两种钠通道,且优先表达在伤害感受器的小直径神经元中。局部炎症产生的PGE2、5-HT、腺苷等炎性物质均能提高TTX-R通道的敏感性。PN3/SNS的反义寡核苷酸能逆转炎性痛敏。钠通道阻滞剂如局麻药利多卡因及抗惊厥药卡马西平、苯妥因可抑制疼痛,但因其中枢等副作用而限制了临床应用。特异性钠通道亚型的阻滞药将在未来治疗炎性痛中发挥作用,但尚在研制中。

 

3.2 钙通道

 

电压门控性钙通道与递质释放及延长神经膜兴奋性相关。抗惊厥药加巴喷丁及其类似结构的药物,对钙通道的α2β亚型有高度亲和力和特异性,可用于治疗糖尿病和带状疱疹后的神经痛,但在炎性痛中疗效较差。ω-蜗牛毒素阻断钙通道产生痛觉缺失,但由于其不能特异选择通道,治疗作用受限。而作用于突触前膜N型通道的特异性阻滞药可控制脊髓背角递质释放,从而产生广泛的镇痛效果。

 

二、可塑性

 

可塑性是神经系统依照不同条件修复其功能的特性,是炎性痛的基础。

 

1 .外周敏化

 

组织损伤使受伤细胞释放炎性介质,如H+、K+、缓激肽、组胺、ATP、5-HT和NO,并激活花生四烯酸,产生Prostanoid和白三烯。同时,损伤组织中的免疫细胞产生并释放细胞因子和生长因子。外周神经特别是无髓鞘的神经末梢暴露于炎性介质中,使其对其它刺激的反应性和兴奋性不断增强,敏化了兴奋阈高的伤害性感受器,导致痛阈下降和痛敏。部分皮肤、肌肉及内脏中原先对高强度刺激无反应的静息伤害性感受器,受以上介质的影响可自发性激活,并引起反应,使不痛的低强度刺激引起疼痛,即外周敏化。

 

2. 缓激肽(BK)

 

损伤组织释放缓激肽,产生炎性痛和痛敏。缓激肽降解产生的脱精氨酸缓激肽(des-Arg9-缓激肽)刺激初级传入神经元,并致痛敏。缓激肽受体有两种亚型:BK1和BK2。在动物试验中,选择性高亲和力的BK2受体拮抗剂Bradyzide能阻断炎性痛敏,而BK1受体激动剂仅在炎性状态产生疼痛。因此,BK2受体介导着缓激肽的致痛作用,BK1受体在炎症组织中表达增加,参与痛敏形成。

 

2.1 细胞因子

 

细胞因子在炎症形成过程中发挥重要作用:促进炎性细胞的渗出和趋化,激活炎性细胞及引起发热反应,参与炎症损伤。与其它炎性介质相似,细胞因子有时直接刺激伤害性感受器去极化,导致PEG2等因子释放。在炎症急性期,细胞因子通过受体相关激酶及离子通道的磷酸化作用,引起致敏作用。而在慢性炎症中,受体的转录增量调节起主导作用。与炎性痛相关的细胞因子有TNFα、IL-1、IL-6及趋化因子IL-8,皮内注射这些因子产生机械性或热性痛敏。在动物炎性模型中,TNFα抗体能减少痛敏的发生。最新的抗TNF疗法能明显减轻类风湿性关节炎的疼痛程度。IL-1拮抗剂可有效抑制强啡肽诱发的痛敏。小鼠敲除IL-6基因可减轻炎性刺激或慢性神经受压导致的机械性或热性痛敏的发生。

 

2.2 前列腺素(PG)

 

PG是一种重要的炎性热和炎性痛介质,由环氧化酶1(COX-1)及其同工酶COX-2合成。PG可直接作用于伤害性感受器产生疼痛,并使组织对产生炎症和疼痛的其它介质更为敏感。COX-1及COX-2在人类及小鼠大脑、脊髓中广泛存在。在实验中,COX-1缺陷的小鼠对伤害性刺激的反应较轻,COX-2缺陷的小鼠则无此现象。在慢性、迁延性、弥漫性疼痛模型中,雌性COX-2缺陷小鼠的伤害感受减轻,而雄性小鼠并不减轻。此外,COX-2缺陷小鼠的脊髓中出现COX-1的增量调节,反之则无。

 

2.3 生长因子

 

神经生长因子(NGF)是第一个被发现的神经营养因子,是外周感觉神经元生长发育所必需的。近年研究发现,其作用于伤害性神经元,并参与炎性痛的发生。此因子的mRNA和/或蛋白质广泛存在于各类细胞中,如纤维母细胞、角质细胞、Schwann细胞及免疫细胞。炎性介质如IL-1β、TNFα可使NGF生成增加。在动物炎症模型及人类关节炎、膀胱炎及哮喘病人体内NGF含量增多。人体实验中,NGF产生注射部位的皮肤痛敏,广泛的、持续数日的深不组织痛。此种敏感效应主要是同NGF直接作用于伤害性感受器所致。同时,NGF刺激炎性细胞释放炎性介质也增强了痛敏效应。在炎症急性期,NGF通过激活神经元酪氨酸激酶TrKA受体,使其释放炎性因子产生痛敏。炎性痛持续一段时间后,NGF的mRNA过度表达,使神经肽、P物质和降钙素基因相关肽(CGRP)生成增加,从而产生广泛而持久的深部痛。脑源性神经营养因子(BDNF)由脊髓背根神经节细胞合成,与炎性痛的中枢敏化相关。外源性NGF与炎症使BDNF合成增加,NGF抗体能抑制与炎症相关的BDNF的增量。抗NGF的抗血清和TrKA-IgG融合蛋白可减轻炎性疼痛。由于酪氨酸激酶抑制剂能阻断NGF激活TrKA的效应,提示其可能发展成为新的镇痛药。

 

2.4 神经性因子

 

神经系统在协调免疫和内分泌系统中发挥重要作用。P物质、CGRP及神经肽等神经性因子在皮肤伤痕和红肿反应中起作用。其中P物质使毛细血管后微静脉血浆渗出,CGRP使小动脉扩张,二者协同产生皮肤红肿反应。在炎性状态下,神经末梢释放的神经肽间接作用于伤害性感受器。P物质作用于mast细胞,使其脱粒并释放组胺,并使PGE2和胶原酶从滑膜细胞释放,间接作用于巨噬细胞,使之释放细胞因子,最终导致外周敏化。P物质还与T细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞的趋化性相关。

 

3.外周敏化的抑制作用

 

3.1 非甾类抗炎药(NSAIDs)

 

非甾类抗炎药在炎症反应时,通过抑制环氧化酶活性,减少前列腺素生成,从而缓解炎症减轻疼痛。由于其胃肠道副作用,NSAIDs在临床上的应用受限。COX-2特异型抑制剂在类风湿性关节炎治疗中止痛效果与传统的NSAIDs相似,但副作用轻微,临床应用前景光明。新近研究显示,长期应用COX-2特异型抑制剂治疗可增加心血管血栓性事件发生的可能性,并同样具有延迟溃疡愈合、诱发消化道穿孔的危险,其昂贵的价格也额外增加了经济负担。可联合应用两种作用机制不同NSAIDs来缓解炎性痛。专家推荐对乙酰氨基酚联合布洛芬应用临床能取得良好治疗效果。其作用机制为:布洛芬抑制外周PGE2的合成,可弥补对乙酰氨基酚外周抗炎镇痛作用的不足,从安全性来说,在NSAIDs中,布洛芬不良反应最小。各国相继把乙酰氨基酚和布洛芬以一定剂量组合制成新一类的复方抗炎镇痛药,如保施泰(乙酰氨基酚325mg和布洛芬400mg)。研究表明,能产生NO的NSAIDs衍生物如硝基阿司匹林(超级阿司匹林)等对炎性痛模型治疗效果较好,且胃肠损害轻微,为今后发展方向。

 

3.2 阿片制剂

 

阿片类物质由免疫细胞生成,其受体广泛存在于外周组织。在炎症状态下,初级传入神经元上的μ、δ和κ受体数量增加。阿片受体激动剂如洛哌丁胺在外周有抗炎症伤害作用。全身或局部给予阿片化合物能减轻炎性痛。

 

3.3 大麻素类

 

在炎症模型中,局部给予大麻酯受体激动剂能阻断伤害性刺激产生的疼痛。大麻酯受体有两种亚型-CB1、CB2。激活的CB1受体被动激活腺苷酸环化酶,从而阻断初级传人纤维的兴奋性。激活CB2受体,能抑制免疫细胞功能,从而产生抗伤害感受作用。大麻素类及其与阿片类物质协同产生中枢抗伤害作用。在外周初级传入神经元中CB1受体能为止痛剂提供选择性作用位点。

 

4. 中枢敏化

 

初级传入神经元C纤维被炎性介质反复持续激活,致使中枢神经通路及活性产生实质变化。炎症状态下,外周伤害刺激经初级传入神经元C纤维传入,并释放Glu、神经肽、神经营养因子(如BDNF)等。它们充当介质,使脊髓神经元致敏,引起损伤区周围正常组织对机械刺激或阈上刺激的反应增强,痛敏区范围扩大,持续时间延长,强度增加,兴奋阈下降而出现超常痛敏,即中枢敏化。炎性刺激增加初级传入纤维肽类递质释放;刺激第二信使系统,增加Ca+内流和蛋白磷酸化,使蛋白激酶炎症激活作用延长,并产生转录变异,使脊髓背角神经元反应增强,产生:①对阈上刺激反应增强,持续时间延长,即痛敏;②兴奋性感受野扩大,致脊髓神经元对伤害性区域之外的刺激产生反应;③神经元兴奋阈值降低,致使正常时无伤害性刺激激活经常传递伤害性信息的神经元,产生异常疼痛。

 

N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体在中枢敏化中起重要作用。NMDA受体拮抗剂有抗伤害感受作用。由于NMDA受体在体内广泛表达而使NMDA受体拮抗剂治疗炎性痛效能差。许多内源性介质如PGE、NO、阿片类、肾上腺素能激动剂亦影响脊髓神经元兴奋性。PGE和NO增强脊髓兴奋性,从而增加中枢敏化作用。肾上腺素能α2受体激动剂和阿片受体激动剂能通过C纤维神经递质释放,致突触前抑制及二级神经元的突触后超极化,产生疼痛缺失。吗啡及肾上腺素能α2受体激动剂或NSAIDs的联合应用产生协同的镇痛作用,可用于炎性痛的临床治疗。

 

三、结论

 

炎性痛是机械、热、化学转导调控下的复杂机制,通过受体、离子通道和神经递质或调节蛋白实现。伤害感受神经元的敏感性变化,已成为与炎症组织高敏性反应的基础。

 

对炎性痛机理的研究,目前发展了治疗疼痛的新药。应用离子通道阻滞药和COX-2选择性抑制药可减轻传统止痛药的副作用。在未来,使用特异性止痛药物治疗不同炎性疼痛成为可能。

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