G蛋白偶聯受體介導電針干預類風濕關節炎炎性疼痛研究進展

朱俊,周殷,陳云飛

(上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院,上海 200437)

·綜 述·

G蛋白偶聯受體介導電針干預類風濕關節炎炎性疼痛研究進展

朱俊,周殷,陳云飛

(上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院,上海 200437)

G蛋白偶聯受體(GPCRs)在機體內有顯著的免疫調節的介導作用。近年來的研究發現,GPCRs在電針干預類風濕關節炎的炎性疼痛效應機制中起著重要作用,其中腎上腺素受體、5-羥色胺受體、腺苷受體、阿片肽受體、多巴胺受體和大麻素受體等諸多受體在中樞神經系統、外周神經系統和炎癥局部都分別介導電針對關節炎大鼠炎性疼痛的影響。對電針促進GPCRs表達增加的發生機制的探討是我們今后研究的方向。

針刺療法;電針;關節炎,類風濕;炎性疼痛;G蛋白偶聯受體

類風濕關節炎(rheumatoid arthritis, RA)是一種慢性、自身免疫性炎癥疾病,以外周小關節炎癥為特征,自身免疫紊亂是其主要發病機制[1]。在臨床研究中,患者多以關節腫痛為主訴,系統評價證實[2],針刺可緩解炎性疼痛,減少關節壓痛數,減少晨僵時間,降低紅細胞沉降率和C-反應蛋白表達水平。臨床研究顯示[3],電針可以顯著降低白介素1(interleukin-1, IL-1)、白 介 素 6(interleukin-6,IL-6),提 高 白 介 素4(interleukin-4,IL-4)、白介素10(interleukin-10, IL-10)在RA患者血清中和關節滑液中的表達水平,改善患者的免疫內環境。基于臨床試驗的有效性,運用分子生物學理論闡述針灸對 RA的免疫調節作用的機制也越來越多。

Robert J. Lefkowitz 和Brian K. Kobilka因為在 G蛋白偶聯受體(G Protein-Coupled Receptors, GPCRs)領域做出的杰出貢獻,而獲得了2012年諾貝爾化學獎,GPCRs因此也再次受到了國內外研究者們的高度重視[4]。GPCRs是機體內的一類7次跨膜受體,通過參與細胞膜上不同途徑的信號轉導過程,發揮特定的生物學效應,同時也參與和介導諸多疾病的發生發展過程,包括風濕類疾病如 RA、骨關節炎、銀屑病性關節炎等[5]。近年來,在電針對 RA的分子機制研究中,GPCRs介導的多個信號轉導通路已經廣泛參與其中。筆者現對GPCRs介導電針干預類風濕關節炎炎性疼痛的研究進展進行綜述,現報告如下。

1 G蛋白偶聯受體與類風濕關節炎

1.1 G蛋白偶聯受體及其信號轉導

GPCRs是人體內最大的蛋白質超家族,GPCRs 主要包括視紫紅質類、谷氨酸鹽亞家族、卷曲類受體、分泌素受體類和代謝型谷氨酸受體類。其中視紫紅質類在人體接受光刺激、免疫系統調節和自主神經系統等方面均有重要的調節作用,它們主要接受神經遞質、代謝物及信號分子、肽類等配體的激活,產生如腎上腺素受體和膽堿能受體控制血壓等自主神經功能,多巴胺受體、5-羥色胺(5-HT)受體控制行為與情緒以及免疫調節等多種生理學效應[6]。

GPCRs出現多種多樣的可能組合方式,在細胞膜上和效應蛋白特異性結合而產生不同的作用。GPCRs與配體結合后,G蛋白上的亞基與GTP結合,使結合的α、β、γ亞基分離,通過激活腺苷酸環化酶、磷脂酶 C或者離子通道等,進一步激活第二信使腺苷、甘油二脂、三磷酸肌醇等,實現細胞內信號轉導,引發一系列的細胞內蛋白質磷酸化變化,進而在免疫系統中參與和介導炎癥的反應[7]。

1.2 G蛋白偶聯受體在類風濕關節炎免疫反應中的介導作用

許多的GPCRs均參與類風濕關節炎免疫應答的過程,主要是通過特異性的接受如細胞因子、炎癥介質、細胞表面成分等配體的激活,活化細胞內的信號通路,產生特定的基因和蛋白質表達,實現其免疫效應。如腺苷受體(A1R、A2AR、A2BR、A3R)是屬于視紫紅質類GPCRs,其中 A2AR的缺失可以導致更加嚴重炎癥和組織損傷,說明A2AR是抗炎的重要介導受體[8]。其他視紫紅質類GPCRs,如腎上腺素受體、5-羥色胺受體、阿片肽受體、多巴胺受體和大麻素受體等均參與了炎癥的免疫抑制過程。

1.3 電針干預類風濕關節炎炎性疼痛機制的動物模型選擇

關節炎動物模型是電針干預RA炎性疼痛的載體,目前在實驗中使用較多的是佐劑性關節炎模型和Ⅱ型膠原誘導性關節炎模型。它們因為在臨床表現和病理表現方面與RA更加近似,且在臨床表現、病理、免疫方面有許多相似之處,是目前電針干預實驗研究較為常用的RA 的動物模型。

AA模型造模方法較簡單,病理變化與RA類似,致炎后出現關節疼痛、滑膜炎、滑膜纖維素沉著和關節囊腫脹為特征的炎癥,在電針干預RA炎性疼痛效應方面較多涉及[9]。而其疾病模型具有自限性,且在免疫學方面與RA 存在一定的差異,與RA 多關節侵害、長期慢性病變的特點不盡相同。CIA模型是運用Ⅱ型膠原兩次誘導形成的慢性關節炎,其免疫功能變化包括體液免疫和細胞免疫,體內存在針對自身CII 的IgG 抗體,以及免疫應答模式更接近于 RA,在電針干預關節炎的免疫調節機制方面運用較多[10]。

2 G蛋白偶聯受體在電針干預炎性疼痛中的介導作用

GPCRs在近年來的電針干預RA相關的炎性疼痛中的介導作用研究較多,其中主要包括腎上腺素受體、5-HT受體、腺苷受體、阿片肽受體、多巴胺受體和大麻素受體、促腎上腺皮質激素釋放激素受體。這些受體中,除阿片肽受體、促腎上腺皮質激素釋放激素受體外,其余均屬于視紫紅質類 GPCRs,接受對應的神經遞質配體調控;而阿片肽受體接受肽類物質如內啡肽等的調控。促腎上腺皮質激素釋放激素受體屬于分泌素受體類型,對痛覺有重要的調節作用[11]。它們中的部分受體通過介導電針的干預,抑制了RA的炎性疼痛的發展,對電針干預炎性疼痛的機制提供了更多的理論依據。

2.1 腎上腺素受體

腎上腺素受體是介導兒茶酚胺的一類 GPCRs,在介導電針干預炎性疼痛上起著重要作用。根據對去甲腎上腺素敏感性的不同,分為對去甲腎上腺素敏感的α受體和對腎上腺素敏感的β受體,α受體包括α1、α2受體;β受體包括β1、β2和β3受體。其中α2受體和β受體介導了電針干預炎性疼痛的作用機制。

運用免疫雙標技術顯示,α2受體廣泛分布于脊髓背角和星形膠質細胞上,對痛覺過敏起著顯著的抑制作用[12]。運用特異性α2a受體和α2b受體拮抗劑分別干預電針對關節炎大鼠縮爪潛伏期(PWL)的影響,發現α2a受體拮抗劑阻斷了電針環跳(GB30)對大鼠痛覺過敏的影響,降低了PWL的時間,而α2b受體拮抗劑對電針干預痛覺過敏沒有介導作用[13]。

β類腎上腺素受體中,β2受體與神經生長因子一起促進在RA的炎性痛覺過敏[14]。在CIA大鼠模型中,分別運用特異性α1受體、α2受體拮抗劑以及非選擇性β受體拮抗劑抑制電針足三里干預關節炎大鼠的甩尾潛伏期效應,發現α2受體拮抗劑和非選擇性β受體拮抗劑抑制了電針對CIA大鼠TFL改變率的影響,而α1受體拮抗劑沒有改變電針的干預效應,說明在 CIA大鼠體內,α2受體和β受體介導電針對 CIA大鼠的炎性疼痛的干預作用,而α1受體沒有介導該作用[15]。

2.2 5-HT受體

5-HT廣泛分布于機體的組織中,在中樞神經系統如松果體、下丘腦中呈現高表達的狀態,作為神經遞質參與機體的睡眠、痛覺、體溫等生理作用的調節。5-HT受體也是GPCR家族成員之一,5-HTRs主要包括7種亞型,可以介導 5-HT產生的多種生物學效應,其中5-HT1R介導了炎性疼痛的發生,5-HT3R介導炎性疼痛的效應目前尚存爭議。

高效液相色譜顯示,電針足三里可以上調5-HT在正常大鼠下丘腦局部的表達情況[16]。外源性注射5-HT可以部分模擬電針的鎮痛作用,其中 5-HT1aR和5-HT3R拮抗劑抑制了電針足三里干預CIA大鼠的TFL效應,而5-HT2R沒有參與介導作用[17]。Zhang Y等[13]分別用5-HT1AR、5-HT2R和5-HT3R的拮抗劑拮抗電針環跳對關節炎大鼠PWL的作用,發現5-HT1aR拮抗劑阻斷了電針的干預效應,而5-HT2R和5-HT3R的拮抗劑沒有影響電針的干預效應,證實 5-HT1aR介導了電針干預炎性疼痛的作用,而5-HT2R和5-HT3R沒有參與介導作用。Zhang Y等[18]研究也證實了5-HT1aR介導了電針干預炎性痛覺過敏的作用,而5-HT2R沒有參與介導作用。

2.3 腺苷受體

腺苷是一種內源性的核苷酸,在炎性反應中作為抑制炎癥的內源性物質,是重要的內源性信號轉導分子,通過激活腺苷受體參與機體的免疫調節和鎮痛作用,腺苷受體是GPCRs之一,研究證實注射外源性腺苷可以實現類似電針足三里干預疼痛的效應,且電針可以增加內源性腺苷的表達[19]。

柳國英等[20]運用腺苷受體非特異性拮抗劑咖啡因干預電針足三里、三陰交對CIA大鼠的免疫調節作用,發現電針的免疫調節作用被抑制,血清和滑膜的TNF-α均有所升高,推測咖啡因抑制了針刺對CIA大鼠的抗炎效應,而AR則可能介導了相應的效應機制。近年來研究發現腺苷A2A受體(A2A receptor,A2AR)也介導了電針足三里、三陰交對CIA大鼠的免疫調節作用,發現電針的免疫調節作用被抑制,血清和滑膜的TNF-α均有干預疼痛的作用,A2AR拮抗劑減輕了電針對CIA小鼠關節炎局部病理的改變和炎性細胞因子的下調作用,A2AR激動劑則和電針發揮了類似的減輕CIA小鼠關節炎的病理改變和降低TNF-α的水平,以及減輕了X線的變化,推測腺苷A2AR介導了電針的免疫調節和抗炎鎮痛作用[21]。

2.4 阿片肽受體

阿片肽受體也是GPCRs之一,主要包括3種亞型(μ、κ、δ),它們在中樞神經系統和外周神經系統中主要接受內源性阿片肽配體的作用,實現鎮痛的效應。

放射免疫顯像顯示,在AA大鼠的中樞神經系統中,β內啡肽表達顯著升高,而電針可以進一步升高β內啡肽的表達,實現中樞鎮痛作用[22];原位雜交技術顯示在關節炎局部,阿片肽家族主要成員 POMC mRNA 和PENK mRNA的表達均顯著升高,電針干預后,二者的表達進一步升高,實現了電針干預炎性疼痛的作用[23]。而μ-阿片肽受體、δ-阿片肽受體、κ-阿片肽受體在炎癥局部均介導了電針干預炎性疼痛的作用[24-26]。

2.5 多巴胺受體和大麻素受體

多巴胺受體(dopamine receptor,DR)和大麻素受體(cannabinoid receptor,CBR)都是介導神經遞質的GPCRs,在調節疼痛上都具有較好的作用,而且相互關聯[27-29]。實時熒光定量PCR顯示,DR1和CBR1在AA大鼠的富含多巴胺神經元的伏膈核-尾狀核區表達均顯著升高,介導了電針足三里、昆侖的干預炎性疼痛的中樞機制[30];免疫組化顯示,CBR2受體在電針患側環跳、陽陵泉干預后的炎癥局部的表達也顯著提高,調控了炎性痛病灶局部組織中致炎致痛物質與鎮痛物質之間的平衡,顯著減輕了關節炎癥局部的疼痛[31]。

2.6 促腎上腺皮質激素釋放激素受體

促腎上腺皮質激素釋放激素(corticotropinreleasing hormone, CRH)有顯著的免疫抑制作用,保護著機體的功能。在正常人體的關節滑膜組織,CRH受體(CRHR)表達為陰性,在關節炎的滑膜組織,CRHR表達為陽性,介導了CRH對炎性損傷的修復作用。免疫組化顯示,關節炎大鼠的關節局部CRHR表達率在電針環跳、陽陵泉干預下進一步升高,實現其抗炎鎮痛,改善大鼠運動功能障礙的作用[32]。

3 討論

GPCRs在電針干預炎性疼痛的研究中有較多的涉及,在AA模型和CIA模型的研究中,腎上腺素受體、5-HT受體、腺苷受體、阿片肽受體、多巴胺受體和大麻素受體等諸多受體均參與了電針的干預效應。在中樞神經系統中,電針可以活化神經細胞上 GPCRs的表達,實現特定的信號傳遞,促進抑制炎性疼痛的神經遞質的傳遞,實現電針的干預炎性疼痛的作用[22,30];在外周神經系統中,通過相應的激動劑和拮抗劑的影響,實現或者抑制了類似電針的干預炎性疼痛的效應[12-13,15];在關節炎癥的局部,電針通過上調陽性細胞的表達數目,達到了減輕炎性疼痛的作用[31-32]。

目前的研究多為探討電針刺激某個特定穴位如足三里、環跳等對中樞神經系統或者關節炎局部的疼痛效應的干預,如果能夠增加動物神經解剖學的定位說明穴位的特異性,則能更好地說明電針對炎性疼痛的干預作用。目前的研究在電針干預和效應之間的聯系探討較少,予以拮抗劑和激動劑比較能夠闡明部分效應機制,而在電針刺激穴位到實現效應機制之間的聯系的探討也應該是我們以后的研究方向,這樣才能夠勾畫出完整的電針的干預效應的發生機制。

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《針灸二賦譯注》簡介

由上海中醫藥大學李鼎教授編著的《針灸二賦譯注》一書,已由上海中醫藥大學出版社出版。該書對金元時期針灸學大家竇漢卿的主要作品《針經標幽賦》和《通玄指要賦》進行了校訂和評注,并由各專業博士生分別譯成英文、日文和韓文。全書先對二賦的歷代注釋進行評析,再將賦文分段譯成現代語,既表達了其原來的意義,又保存了其韻味,且中、英、日、韓四種語言對照,更有利于各國針灸工作者和愛好者的閱讀參考,是針灸臨床和理論研究的重要參考文獻。

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Research Advances in G Protein Coupled Receptor-mediated Electroacupuncture Intervention in Rheumatoid Arthritis Pain

ZHU Jun, ZHOU Yin, CHEN Yun-fei. Shanghai University of Traditional Chinese Medicine Yueyang Hospital of Traditional Chinese and Western Medicine,Shanghai 200437,China

G protein coupled receptors (GPCRs) have a marked mediating effect on bodily immunoregulation. Recent years’studies found that GPCRs plays an important role in the mechanism of the intervening effect of electroacupuncture on rheumatoid arthritis pain. Of them, adrenergic receptors, 5-hydroxytryptamine receptors, adenosine receptors, opioid peptide receptors, dopamine receptors and cannabinoid receptors separately mediate the effect of electroacupuncture on rheumatoid arthritis pain in the central and peripheral nervous systems and the inflammatory region. The exploration of the mechanism by which electroacupuncture increases GPCRs expression is our future research direction.

Acupuncture therapy; Arthritis, rheumatoid; Inflammatory pain; G protein coupled receptors

R246.2

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2015.03.0273

1005-0957(2015)03-0273-04

2014-10-12

上海市中醫藥事業發展三年行動計劃(重大研究)(ZYSNXD-CCZDYJ052);上海市科委資助項目(12401904100)

朱俊(1985 - ),男,2012級博士生

陳云飛(1968 - ),男,研究員,博士,研究方向為針灸治療免疫相關疾病,E-mail:icyf1968@163.com