促炎因子TNF—α，IL—1β，IL—6在神經病理性疼痛中的研究進展

李秋月+許海玉+楊洪軍

[摘要] 細胞因子可分為促炎性細胞因子和抗炎性細胞因子2種類型。其中，促炎因子是一類由機體的免疫和非免疫細胞合成和分泌的小分子多肽類物質，它們調節多種細胞生理功能，并在創傷、疼痛、感染等應激過程中起重要作用。促炎性細胞因子包括白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）和白細胞介素-8（IL-8）、腫瘤壞死因子（TNF）等。越來越多證據表明，神經損傷后，促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6在脊髓和背根神經節中被誘導，并且可以導致神經痛敏反應。近年來，隨著神經病理性疼痛機制研究的日趨深入和神經炎癥研究領域的不斷擴展，細胞因子及調控細胞因子的分子在神經病理性疼痛作用機制的闡明，有望為鎮痛藥物的開發提供新的作用靶點。該文就近年來研究較多的促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6在神經病理性疼痛的研究進行綜述。

[關鍵詞] 神經病理性疼痛； 促炎因子； 白細胞介素-6（IL-6） ； 腫瘤壞死因子α （TNF-α） ； 白細胞介素1β（IL-1β）

[Abstract] Cytokines can be divided into two types： proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines. Proinflammatory cytokines are a kind of small molecular peptides synthesized and excreted by immune and non-immune cells， which can regulate a variety of physiological functions and play an important role in the process of trauma， pain and infection. Proinflammatory cytokines include TNF， IL-1， IL-6 and IL-8. More and more evidences suggest that proinflammatory cytokines（PICs）， such as interleukin-1β（IL-1β）， interleukin-6（IL-6） and tumor necrosis factor-α（TNF-α）， are induced in the spinal cord（SC） and dorsal root ganglion （DRG） under various injury conditions， and contribute to pain hypersensitivity. In recent years， with the deepening of studies on neuropathic pain mechanism and the increasing expansion of the neuroinflammation study field， the action mechanisms of cytokines and molecules in regulating cytokines in neuropathic pain are expected to provide new targets for the development of analgesic drugs. This review aims to provide an overview of inflammatory mechanisms for proinflammatory cytokines TNF-α， IL-1β， IL-6， with a focus on neuropathic pain.

[Key words] neuropathic pain； proinflammatory factor； IL-6； TNF-α； IL-1β

中樞神經系統（central nervous system，CNS）或周圍神經系統（peripheral nervous system，PNS）的損傷或創傷、感染、炎癥等均會引起神經病理性痛（neuropathic pain，NP）。神經病理性疼痛通常表現為自發痛（spontaneous pain）、痛覺過敏（hyperalgesia）、觸誘發痛（tactileallodynia），并以各種非傷害性刺激誘發疼痛且對常規的鎮痛藥不敏感為特征的病理狀態。對于神經病理性疼痛的發生機制目前仍處于探索階段，在臨床上，緩解神經病理性疼痛的治療方法效果欠佳，治療模式也僅為簡單的對癥治療，所使用藥物多針對單一靶點，效果不明顯且不良反應多。近年來大量研究發現，神經病理性疼痛的發生是神經系統中神經元、膠質細胞及大量免疫細胞介導的炎性細胞因子和趨化因子的共同作用的結果^[1]。最近幾年的研究結果表明外周的神經病理性疼痛常伴有炎癥反應和神經膠質細胞的激活，在損傷部位及其鄰近區域甚至血漿中都可檢測到炎性介質和各種細胞因子。這類物質可介導局部的炎癥反應和初級傳入神經元對疼痛的敏感性。因此，細胞因子導致的神經炎癥^[2]在神經病理性疼痛的發生發展中越來越受到關注。隨著神經病理性疼痛機制研究的日趨深入和神經炎癥研究領域的不斷擴展，細胞因子及調控細胞因子的分子在神經病理性疼痛作用機制的闡明有望為鎮痛藥物的開發提供新的作用靶點。

1 細胞因子概念

細胞因子是一類由機體的免疫和非免疫細胞合成和分泌的小分子的多肽類物質，它們調節多種細胞生理功能，并在創傷、疼痛、感染等應激過程中起重要作用。目前已知的有白細胞介素（interleukin，IL）、干擾素（interferon，IFN）、集落刺激因子（colonystimulation factor，CSF）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、神經生長因子（nerve growth factor，NGF）和轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）等，它們在免疫系統中起著非常重要的調控作用，在異常情況下也會導致病理反應。細胞因子可分為促炎性細胞因子和抗炎性細胞因子2種類型。促炎性細胞因子包括白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）和白細胞介素-8（IL-8）、TNF等；抗炎性細胞因子則包括白細胞介素-4（IL-4），白細胞介素-10（IL-10）、可溶性白細胞介素-2受體拮抗劑（sIL-2R）、腫瘤壞死因子結合蛋白（TNF-BP）等。其中IL-1β，IL-6和TNF-α與神經病理性疼痛關系的研究較多。它們也可能是與疼痛加速作用最為密切的炎性因子。本篇就以上3個促炎因子與神經病理性疼痛研究的最新進展進行綜述，以期引起對炎性因子與神經病理性疼痛研究的關注。endprint

研究表明，中樞神經免疫激活和神經炎癥對神經病理性疼痛的產生和維持發揮關鍵的作用^[3]。Oh等^[4]研究表明，神經病理性疼痛的發展可能與神經系統或炎癥免疫及免疫樣神經膠質細胞的活性有關，還可能與免疫細胞來源的細胞因子相關。研究表明，當神經損傷時，小膠質細胞和星形膠質細胞活化釋放的IL-1β，IL-6，TNF-α等在神經病理性疼痛的發展中起著重要的作用^[5]。本文就促炎細胞因子與神經病理性疼痛關系的研究進展進行綜述。

2 白細胞介素1β、腫瘤壞死因子與神經病理性疼痛

2.1 白細胞介素1β IL-1β是IL-1家族的一員，主要由活化的單核/巨噬細胞產生，具有廣泛的生物效應。IL-1受體1（IL-1R1） 可在不同靶細胞上表達。與TNF 類似，IL-1β也能誘發其他促炎癥因子的表達，在炎癥反應和免疫應答的啟動中具有重要作用。正常情況下，脊髓IL-1β的表達量很低，但外周神經損傷后，脊髓的膠質細胞、神經元細胞和一些免疫細胞內的IL-1β表達上調。IL-1β可以通過作用于辣椒素受體（transient receptor potential vani-1loid type-1，TRPV1） 和IL-1R受體直接作用于敏化感受器降低調節疼痛，也可以通過提高前列腺素合成間接敏化痛覺感受器誘發疼痛^[6]。TRPV1屬于瞬時感受器電位（transient receptor potential，TRP）家族成員，與人體對傷害性沖動的感受和痛覺的產生密切相關，廣泛分布于傷害性感覺神經元。TRPV1的激活可以通過VDCC來調節Ca2+內流，繼而觸發神經末梢釋放神經肽類和興奮性氨基酸，最終引起大腦皮層痛覺的形成。IL-1β的信號傳導是受一些蛋白酶調節的，因為IL-1β前體需經一些酶的切割才能形成具有生物活性的蛋白。外周神經損傷后，基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs） 影響IL-1β的釋放。神經損傷導致MMP9和MMP2的活性增強，促進IL-1β前體的切割，形成大量具有生物活性的IL-1β。MMP9或MMP2的抑制劑則能降低IL-1β的生物活性，明顯緩解動物的神經病理性疼痛行為。Okamoto等 [7]應用RT-PCR技術觀察到坐骨神經慢性壓迫性損傷大鼠于損傷7 d后坐骨神經中IL-1β mRNA表達上調。Laughlin等 [8]在研究大鼠腹腔內注射強啡肽誘發的痛敏模型過程中，發現鞘內應用IL-1β拮抗劑（interleukin 1 receptor antagonist，IL-1ra） 可有效阻止痛敏反應的產生。Mei等^[9]敲除小鼠體內的IL-1β，發現其機械痛敏感性降低，而在敲除IL-1β小鼠的神經損傷部位微量注射外源性IL-1β，小鼠機械疼痛閾值升高。具體在外周部位（比如背根神經節）IL-1β通過作用于TRPV1和它自己的IL-1R受體通過p38-MAPΚ通路誘發疼痛。在中樞部位（比如脊髓），它通過作用于突觸后膜的IL-1R受體，IL-1R可以直接釋放興奮性神經遞質也可以促使NMDA受體釋放P物質。總而言之，IL-1β在神經病理性疼痛中的作用有2種機制： 一種是直接作用于神經元，通過增加鈉離子或鈣離子電流提高神經元的興奮性；另一種是通過激活免疫細胞內的信號傳導通路間接增加神經元的興奮性。

2.2 TNF-α 腫瘤壞死因子或腫瘤壞死因子受體超家族蛋白（TNFR SFP），屬于配體或受體蛋白超家族。TNF含有一個稱為腫瘤壞死因子同源結構域（THD）的三聚體對稱結構基序，此結構域能與TNF受體（TNFRs）中富含半胱氨酸的結構域（CRDs）結合，CRDs的多樣性導致TNFRs的異質性。正常情況下，神經組織中TNF-α的表達水平較低。當神經組織自身發生缺血、炎性病變或是機械損傷后，脊髓后角、大腦藍斑核及海馬區的TNF-α迅速升高。具體在DRG中的神經元，TNF-α通過激活p38-MAPΚ通路促進Na內流，降低興奮性閾值。在脊髓（SC），通過AMPA和NMDA受體促進興奮性突觸后膜電流。NMDA受體存在于疼痛信號通路的多個部位（外周、脊髓和腦）。NMDA受體是中樞敏感的一個關鍵節點，參與多條神經病理性通路調節，研究^[10-12]提示，NMDA受體激活與TRPVl，c-fos以及NF-κB的表達有著直接或間接的聯系，廣泛參與神經病理性疼痛的調控。越來越多的藥理學、電生理學和行為學證據強烈提示，谷氨酸受體（NMDA，AMPA 等）在疼痛通路中起重要作用，調控谷氨酸受體很可能是潛在的治療神經病理性痛的有效靶點。

臧穎等^[13]通過對大鼠腰5脊神經前根切斷術（1umbar 5 ventral root transaction，Ls.VRT）術后DRG內TNF-α及Navl.3的表達研究發現，TNF-α是通過激活NF-κB入核引起DRG內Navl.3表達上調。坐骨神經慢性壓迫損傷（chronic constriction of sciatic nerve，CCI） 模型大鼠的神經損傷部位TNF的表達明顯上調，主要是由滲透的巨噬細胞、肥大細胞、神經組織的施萬細胞和神經元胞體表達。鞘內注射外源性TNF能導致熱痛敏和機械痛敏^[14]。在背根神經節（dorsal root ganglia，DRG） 和脊髓背角中，TNF與受體結合后能激活細胞NF-κB，進而誘導其他促炎癥因子的表達，引起級聯反應，促進疼痛的產生。NF-κB作為一種重要的轉錄因子，在炎癥、免疫、細胞的生存、增殖分化和凋亡等生命活動中發揮廣泛而重要的作用。研究表明^[15]，鞘內注射NF-κB抑制劑脯氨酸二硫氨甲酸酯（pyrrolidine dithiocarbamic acid，PDTC）可顯著減輕坐骨神經周圍注射重組大鼠TNF-α產生的機械性觸誘發痛。多種免疫細胞、膠質細胞及神經元細胞分泌TNF，參與神經病理性疼痛的調節，從而成為神經病理性疼痛治療的良好靶標。endprint

2.3 白細胞介素-6 IL-6是另外一個比較重要的炎性分子。外周神經損傷后，脊髓IL-6及IL-6受體（IL-6R）的表達水平上調。正常大鼠注射IL-6可抑制熱刺激和機械刺激的反應，但神經損傷后注射IL-6不再抑制機械刺激引起的疼痛反應，對熱刺激引起的疼痛反應仍可抑制。Arruda等^[16]發現外周神經損傷大鼠脊髓前后角的IL-6 mRNA升高，并認為細胞因子IL-6，IL-8是向高級中樞提供傷害信息的神經分子/神經遞質。Ramer等^[17]發現，敲除IL-6基因的大鼠腹腔注射強啡肽后脊髓后角P物質含量、痛行為評分均明顯低于對照組。

3 炎性因子在神經病理性疼痛中相互作用

TNF-α和IL-6可以提高谷氨酸誘導的興奮性電流從而導致神經病理性疼痛而IL-1β不僅可以增強興奮性突觸傳遞還可以降低抑制性電流，直接作用于TRPV1受體，導致神經病理性疼痛。興奮性突觸傳遞主要是受AMPA和NMDA受體調控的，炎性因子可以通過作用于這2個受體，增強它們的興奮性，促進谷氨酸和P物質等興奮性介質的釋放，從而導致神經病理性疼痛。而IL-1β還可以通過抑制GABA和甘氨酸誘導的向外流的抑制性電流導致NP。有文獻報道^[18]，促炎癥因子的級聯反應首先是從TNF的激活開始，然后是IL-1β的激活，隨后是IL-6的釋放。Byung Moon Choi等^[19]研究了TNF-α，IL-6，IL-1β在大鼠脊髓神經痛中的時間相關性以及RNA干擾之后表達隨時間變化后發現，IL-6除了跟TNF-α類似，通過增強興奮性電流外，還可以增加CREB磷酸化產生熱痛敏。研究提示，NF-κB活化后，增強了TNF-α和IL-1β的基因轉錄，TNF-α和IL-1β產生和釋放增多，進而再次激活NF-κB；NF-κB活化后還可使IL-6和IL-8產生和釋放增多。

4 以炎性分子為靶標治療神經病理性疼痛研究

以往諸多的疼痛研究都集中在神經元和它們所釋放的神經遞質上，而從近年來的研究中，可以看出神經病理性疼痛遷延不愈的原因還與神經損傷后的免疫應答密切相關。因此，設法抑制或減輕免疫反應，降低炎性細胞因子的合成與釋放可能會達到理想的鎮痛效果。目前，細胞因子為靶標的神經病理性疼痛治療研究主要分為以下3個方面。

第一，目前臨床前已經有有力的證據證明細胞因子在神經病理性疼痛的發生和維持方面有顯著作用，但是直接以細胞因子為靶標治療神經病理性疼痛還面臨很大的挑戰，比如一些抗炎藥物如皮質類固醇，可以同時抑制好幾種炎性因子的表達以及介導細胞免疫，但是它們的局限性^[20]也很明顯，而且由于缺少安慰劑，它們的藥效證據也不是很確切。

第二，另一途徑就是針對單一的細胞因子，比如anti-TNF-α藥物有一些案例結果還是很令人鼓舞的，但是潛在的困難是細胞因子的作用有很多方面，不僅僅是神經病理性疼痛可能對于糖尿病還有很多疾病也有影響，如果單一的細胞因子比如TNF-α抑制住了，可能會有感染的風險。

第三，還有一種新的視角就是抑制小膠質細胞的功能，比如丙戊茶堿可以減輕小膠質細胞活性，進而減輕疼痛^[21]。這也為通過尋找調控炎性因子的分子，發現新靶標，通過影響細胞因子進而治療神經病理性疼痛提供了新的思路。

5 結語

神經病理性疼痛困擾著許多患者，其病發機制，病理診斷與治療方法仍然是醫學界的難題。目前在臨床上，緩解神經病理性疼痛的治療方法效果欠佳，治療模式也僅為簡單的對癥治療，所使用藥物多針對單一靶點，效果不明顯且不良反應多。近年來，細胞因子在神經病理性疼痛中的作用越來越受到人們的關注。根據目前研究，可以肯定細胞因子與神經病理性疼痛的發生和維持密切相關，特別是促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6，它們調節神經病理性疼痛機制復雜，可能直接參與了神經病理性疼痛的產生。通過影響促炎因子治療NP的研究現在主要停留在動物水平階段，缺乏臨床證據，如何在臨床治療中對患者產生益處仍需進一步研究。

本文從神經炎癥的角度出發，探討了促炎因子TNF-α，IL-1β，IL-6通過神經免疫/炎癥影響神經病理性疼痛的可能機制，包括增強興奮性電流，抑制抑制性電流，促進NMDA釋放興奮遞質谷氨酸等。然而促炎因子在神經病理性疼痛發生和維持的各階段作用極其復雜且相互影響，而且目前通過抑制促炎因子對NP產生治療作用多局限于臨床前研究和動物實驗，未來仍然面臨很多挑戰。但是可以肯定的是，發現調控細胞因子的新靶標，研發作用于新靶標的藥物，能夠為臨床治療疼痛提供新的思路和策略。

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[責任編輯 張寧寧]endprint