外泌體在慢性疼痛規(guī)范化管理中的應用進展

薛亞倩,趙明亮,宮 平 綜述 符 鋒 審校

疼痛是一種與實際或潛在組織損傷相關或類似的不愉快的感覺和情緒體驗[1]。全世界每年大約有20%成年人遭受疼痛,10%成年人被診斷為慢性疼痛[2]。疼痛診療是一個復雜漫長的過程,需醫(yī)護協(xié)作、多學科結(jié)合才能達到令人滿意的鎮(zhèn)痛效果。護理人員是疼痛情況評估、診治措施落實的主要執(zhí)行者,在慢性疼痛規(guī)范化管理中發(fā)揮越來越重要的作用[3]。目前,臨床上缺乏客觀評估工具或評估方法不正確,導致患者主訴與護理人員評估不一致;缺乏疼痛情況的客觀記錄, 對疼痛的評估不能連續(xù)、動態(tài)地完成[4]。因此,由主觀自評轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^量化的疼痛評估,對癥治療轉(zhuǎn)變?yōu)閷σ蛑委煹男枨笞兊糜l(fā)明顯。疼痛感受的關鍵過程是細胞間通訊,近年來,細胞外微囊泡在細胞間通訊的作用一直是研究重點,其中最受關注的是外泌體。外泌體可以由多種細胞釋放,參與細胞間的信息交流[5]。外泌體已被證明與多種慢性疼痛疾病密切相關,如骨關節(jié)炎、類風濕關節(jié)炎、炎癥性腸病和復雜局部疼痛綜合征(complex regional pain syndrome, CRPS)等[6-8]。研究還表明,外泌體能夠以更少的不良反應緩解疼痛癥狀,且具有一定免疫保護和抗炎作用,因此,外泌體在慢性疼痛規(guī)范化管理中前景廣闊[9,10]。基于此,筆者對外泌體與慢性疼痛性疾病間可能的關聯(lián)作一綜述。

1 慢性疼痛評估現(xiàn)狀

正確地評估疼痛度以制定有針對性的診療方案,是慢性疼痛規(guī)范化管理的基礎性工作。由于疼痛是一種主觀感受,目前評估主要依賴于患者主觀、自我報告的疼痛量表測量,包括0～10級線性視覺模擬評分法、Wong-Banker面部表情量表法、主訴疼痛程度分級法、五指法、Mcmilan疼痛評估表法等[11]。慢性疼痛發(fā)生機制的多樣性,以及可能受心理、情感、社會文化背景和環(huán)境影響的疼痛譜,使慢性疼痛的評估變得更加復雜[10]。護理人員處于臨床一線,是對患者實現(xiàn)連續(xù)、動態(tài)評估的關鍵。歐美國家醫(yī)院通常設有疼痛專科護士,負責系統(tǒng)化評估患者疼痛情況,疼痛控制也已逐漸由以醫(yī)師為主體轉(zhuǎn)向以護士為主體[12]。目前國內(nèi)大多醫(yī)院除疼痛科外,疼痛評估并未作為護理的常規(guī)工作,呈現(xiàn)被動性,且因缺乏準確測量疼痛的工具導致患者主訴和護士評估不一致,54%護士過低評估患者的疼痛,13%護士過高評估疼痛[13]。因此,由主觀自評轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^量化的疼痛評估需求愈發(fā)明顯[14]。

生物標志物在包括慢性疾病在內(nèi)的許多疾病健康監(jiān)測和決策中發(fā)揮著重要作用,且目前越來越多的慢性疼痛生物標志物正在被研究,包括神經(jīng)和大腦的電生理學,血液、尿液、唾液、腦脊液和其他組織組化分析,以及結(jié)構和功能成像、行為分析和活動記錄儀等[15]。Mussigmann等[16]回顧靜息狀態(tài)腦電圖頻譜分析神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關的疼痛患者發(fā)現(xiàn),神經(jīng)性疼痛患者的優(yōu)勢峰頻率在θ-α帶降低,在整個β帶升高。文獻[17]基于云技術嘗試將移動腦電圖應用于臨床疼痛評估。Tu等[18]采用核磁共振技術研究顯示與慢性疼痛病理生理相關的大腦區(qū)域,為將來結(jié)合機器學習和神經(jīng)成像技術客觀識別診斷、預測疼痛相關疾病的研究奠定基礎。研究表明,外泌體可用于多種慢性疼痛疾病的早期監(jiān)測[19]。

2 外泌體概述

外泌體是起源于內(nèi)體的納米級細胞外囊泡,大小30～150 nm,可以輕松地分布到機體內(nèi)環(huán)境中,并將蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生物信號分子從供體細胞轉(zhuǎn)移到受體細胞[20]。因此,外泌體被認為是在生理和病理條件下調(diào)節(jié)生化反應和細胞活動的關鍵介質(zhì)[5]。外泌體廣泛存在于機體各種體液中,主要功能是運載多種生物大分子,包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等,參與細胞間通訊[21,22]。外泌體運載的具體分子類型取決于來源的細胞和內(nèi)環(huán)境狀態(tài),能夠發(fā)揮特異的生物學功能,以響應各種生理或病理條件下的刺激[23]。外泌體可以與受體細胞的受體依賴性結(jié)合,通過內(nèi)吞作用或非特異性直接膜融合,直接或間接將信號分子傳遞至受體細胞,影響受體細胞的表型和分子改變[24]。

目前已建立了幾種分離外泌體的實驗室方法,包括超速離心、超濾和免疫吸附法等。超速離心技術使用最為廣泛,已被成功用于疼痛相關外泌體研究中[25],但該方法步驟多,非常耗時,且需要昂貴專業(yè)的設備(超速離心機)。超濾技術也被廣泛使用,其所需的設備成本較低且步驟較少[26],然而這種技術提取的外泌體容易存在蛋白質(zhì)等大分子污染,純度較低。免疫吸附法是通過特異性地識別外泌體表面表達的蛋白質(zhì)(CD63、CD9或CD81)來提取外泌體,該方法常用于實驗室研究,獲得的外泌體產(chǎn)量與超速離心相當,且可以用于小樣本量[27]。

3 外泌體的作用

3.1 慢性疼痛診斷的生物標志物 外泌體可用于多種慢性疼痛疾病的早期監(jiān)測[19]。有研究發(fā)現(xiàn),在CRPS患者的外泌體就運載著大量miR-338-5p[28]。外泌體中的miR-338-5p可以通過調(diào)節(jié)細胞凋亡和神經(jīng)炎癥來調(diào)節(jié)脊髓損傷后的慢性疼痛[29,30]。Ramanathan等[31]發(fā)現(xiàn),在CRPS患者淋巴細胞和自然殺傷細胞分泌的外泌體中的miR-939高于健康對照組,將miR-939轉(zhuǎn)染至THP-1細胞可促進多種促炎因子的表達。Dietz等[32]發(fā)現(xiàn),在有明顯肢體水腫的CRPS患者中,其血清外泌體中的miR-223-5p明顯更高,盡管該miRNA的高水平與疼痛強度并無關聯(lián)。在周圍神經(jīng)炎的動物模型中,源自施旺細胞的外泌體運載有p75和神經(jīng)細胞黏附分子-1,被確定為脫髓鞘的標志物[33]。在子宮內(nèi)膜異位癥和慢性盆腔疼痛的女性患者血清外泌體中,含有特定的長鏈非編碼RNA和蛋白質(zhì),它們可以調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)生、血管生成、免疫系統(tǒng)反應和組蛋白修飾[29]。在炎性腸病患者循環(huán)中發(fā)現(xiàn)表達膜聯(lián)蛋白-A1的外泌體數(shù)量明顯增多[34,35]。這些證據(jù)表明,外泌體是生理病理條件下的關鍵調(diào)節(jié)因子,具有重要意義,可以反映不同組織類型的病理變化和疼痛強度。

3.2 慢性疼痛的治療 當前常用的鎮(zhèn)痛劑包括對乙酰氨基酚、非甾體類抗炎藥、局麻藥品和阿片類藥物,由于副作用和療效的限制,它們在慢性疼痛疾病的治療中效果并不理想。外泌體廣泛存在于機體的各種體液中,能夠?qū)⑿盘柗肿訌墓w細胞傳輸?shù)绞荏w細胞,且可以局部或全身給藥,具有低致癌性和低免疫原性,是一種有潛力的載體和治療工具,可用于控制疼痛。

炎癥是針對感染或損傷的免疫反應,有利于維護機體穩(wěn)態(tài)。然而,不受控制的炎癥反應可能是多種慢性疼痛疾病的病理機制。大量研究已表明,外泌體在多種炎癥性疾病中發(fā)揮抗炎作用,例如,源自脂肪間充質(zhì)干細胞的外泌體在膝骨關節(jié)炎中具有軟骨保護和抗炎活性[6,36]。進一步研究發(fā)現(xiàn),外泌體能夠抑制損傷區(qū)域IL-1β、IL-6、TNF-α和PGE2等促炎細胞因子的產(chǎn)生,并刺激IL-10釋放,從而產(chǎn)生抗炎作用[37]。Pusic等[38]發(fā)現(xiàn),外泌體療法能夠有效地抑制炎癥反應,有利于神經(jīng)膠質(zhì)M2極化。最近一項研究表明,用外泌體運載antagomiR-4450可降低IL-6和IL-1β的表達,能夠改善椎間盤退變小鼠的步態(tài)[39]。另一項研究發(fā)現(xiàn),一種源自干細胞富含miRNA-29的外泌體可以減輕大鼠骨關節(jié)炎模型的炎癥反應[40]。異種注射富含miR-26a-5p的人間充質(zhì)干細胞分泌的外泌體,可以通過下調(diào)大鼠滑膜成纖維細胞中環(huán)氧合酶-2來減少相關病理變化[41]。根據(jù)這些研究,可以推測外泌體可以裝載多種生物分子,以發(fā)揮抗疼痛活性。

此外,外泌體也可能通過參與免疫調(diào)節(jié)和抗原呈遞發(fā)揮抗疼痛作用[42]。有研究發(fā)現(xiàn),外泌體能夠運載大量免疫調(diào)節(jié)介質(zhì),例如,轉(zhuǎn)化生長因子、干擾素-γ、吲哚胺 2,3-雙加氧酶、PGE2、血紅素加氧酶-1和IL-10[43]。Jiang等[8]發(fā)現(xiàn),將正常腸上皮細胞產(chǎn)生的外泌體轉(zhuǎn)移到IBD小鼠中,可以誘導免疫調(diào)節(jié)性T細胞和免疫抑制性樹突狀細胞激活,緩解疾病的嚴重程度。施旺細胞分泌的外泌體已經(jīng)被證明可以通過控制病理條件下的神經(jīng)元致敏和巨噬細胞募集來減少背根神經(jīng)節(jié)的病理性損傷[40]。另外,鞘內(nèi)注射源自缺氧神經(jīng)元的外泌體可以通過抑制IL-1β、IL-6、TNF-α和NF-kB減少脊髓損傷大鼠模型中的慢性疼痛,誘導小膠質(zhì)細胞從M1極化到M2極化[41]。

綜上所述,慢性疼痛嚴重影響患者的生活質(zhì)量,是全球性的健康問題。現(xiàn)有的大量研究表明,外泌體能夠運載蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生物大分子,并且可以通過全身或局部給予外泌體來避免與目前鎮(zhèn)痛藥(如阿片類藥物)相關的一些典型不良事件(如呼吸抑制和成癮)。盡管外泌體在慢性疼痛中有著廣闊的應用前景,但仍然面臨許多挑戰(zhàn)。目前缺乏適合大規(guī)模臨床應用的外泌體分離和純化的標準化方案,外泌體參與慢性疼痛過程的具體機制也不清楚,此外,基于外泌體的相關治療方法的“脫靶”問題以及長期的不良反應很大程度上也仍未知。因此,需要進一步研究以填補這些空白,充分了解外泌體價值。