神经病理性疼痛中自噬的参与以及高压氧对其调节的展望

1.神经病理性疼痛

神经病理性疼痛定义为由躯体感觉神经系统的损伤和疾病而直接造成的疼痛。神经病理性痛发病率高，患病率约为3.3%～8.2%，并且严重缩减患者的健康寿命年。而当前神经病理性疼痛的治疗并不能获得令人满意的效果，超过2/3的患者不能获得有效减轻疼痛的治疗。不可否认，疼痛，尤其是难以治疗的神经病理性疼痛成为影响人类健康以及生活质量的重要因素。

外周机制、中枢机制和作用其中的细胞因子以及信号通路紧密联系，环环相扣。神经病理性疼痛痛觉过敏是由于外周和脊髓神经突触重塑，导致外周和中枢敏化、去抑制的产生，其中包括感觉神经元传导以及感觉神经元信号转导前后的受体、酶、钙、钠电压依赖性离子通道、肿瘤坏死因子α、白细胞介素等细胞因子的变化。GABA能神经元和离子氨基丁酸（A）受体可见于脊髓背角，其调控疼痛信号从外周神经系统向神经中枢传递，γ-氨基丁酸能参与Aβ神经纤维传导疼痛导致的神经去抑制。

随着对其受体亚型的认知，应用高选择性药物对炎症和神经病理性疼痛的治疗成为热点见解。中枢敏化是指脊髓及脊髓以上痛觉相关神经元的兴奋性异常升高或者突触传递增强，包括神经元的自发性放电活动增多、感受域扩大、对外界刺激阈值降低、对阈上刺激的反应增强等病理改变，从而放大疼痛信号的传递。

受损伤的神经进行突触重塑是中枢敏化的触发点，其中胶质细胞扮演重要角色。星形胶质细胞在神经系统损伤后发生形态学的变化。在周围神经损伤后，丘脑、下丘脑、延髓头端腹内侧区及外周灰质的小胶质细胞增殖。许多的组织损伤产物如ATP嘌呤受体、错误折叠的聚合蛋白、核因子、toll样受体、补体以及活性氧都可以刺激胶质细胞活化。活化的胶质细胞可以通过有丝分裂活化蛋白酶（MAPK）和细胞外信号通路调节酶（ERK1/2）增殖。

活化的星形胶质细胞也可通过胞外或胞内合成的谷氨酸激活离子移变性膜受体和代谢性膜受体，激活NMDAR，介导Ca2+内流，引起神经递质的释放，调节细胞膜的兴奋性，最终导致脊髓神经元的中枢敏化。经过神经细胞活动的变化，激活胶质细胞，释放疼痛相关的调节因子，从而直接调节神经兴奋性，导致中枢敏化和神经病理性疼痛的产生。

神经病理性疼痛与非神经病理性疼痛的区别主要有以下几点；①神经病理性疼痛没有转导（把疼痛刺激转换成电信号）；②预后更差：损伤主要神经比损伤非神经组织更容易产生慢性疼痛；③神经病理性疼痛的药物治疗效果不佳。神经病理性疼痛是神经系统对于损伤适应不良的表现，而自噬提供了一种对抗各种病理条件下的适应机制，自噬是生物体内为了维持体内蛋白质和细胞器平衡、消除功能障碍细胞成分的必要降解过程。

2.关于自噬

自噬是促进体内平衡的必要生理机制，并且具有高度的生物保守性。自噬对维持细胞的存活有积极作用。然而,过度的自噬可以导致细胞的程序性死亡,这一途径被称为Ⅱ型程序性细胞死亡。经典的巨自噬是自噬小体的双层小囊泡吞噬细胞质成分、融合核内体与溶酶体结合形成自噬溶酶体，囊泡内运载的“货物”降解，生成的产物被输送到胞浆中，供细胞重新利用，而残渣被排出细胞外或滞留在胞浆中。

在通常情况下，尤其是神经元，自噬保持一个低基本水平，并且是通过能量和细胞构成基本元素的流通来维持细胞稳态[8]。ULK（Unc51-样激酶，Unc51-likekinase）1/2复合物的激活启动自噬。ULK1/2受自噬的关键调节物－哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1（MTORC1）调控。自噬体的延长需要两个泛素化蛋白接合系统，自噬相关蛋白（ATG）参与其中。

有ATG5–ATG12结合系统和微管相关蛋白（LC3–ATG8）结合系统。自噬形成时，胞浆型LC3（即LC3-I）酶解掉一小段多肽，转变为LC3-II，因此，LC3-II/I比值的大小可估计自噬水平的高低。另外，Beclin-1复合体参与自噬小体形成的早期阶段，被形象的形容成自噬的“守门人”，检测自噬起始复合体ATG-6（即Beclin-1）也是一种常用的自噬观测手段之一。

准确全面地评估自噬不仅包括对自噬小体的检测,还包括观察自噬降解的过程是否顺畅。所以用自噬潮对自噬整个过程进行评估，为了通过自噬潮的概念来说明自噬整个过程，对自噬溶酶体基本物质、泛素化结合蛋白p62/SQSTM1进行检测也是当下常用的检测方法，p62可以与自噬小体上的LC3结合，并且被自噬有效的削减，而自噬被阻断的情况下p62会发生聚集。自噬的调节紊乱与许多病理情况如神经退化疾病、癌症、炎性病变等病症有关。近年来自噬在神经病理性疼痛中的作用走入人们的视线，成为对神经病理性疼痛研究的新方向。

3.自噬与神经病理性疼痛

近年来神经病理性疼痛与自噬的关系得到科研工作者的关注。GuoJS等人应用L5脊髓神经结扎（spinal nerve ligation，SNL）造模检测自噬标志物LC3-II，该指标增加，并且免疫荧光检测在脊髓神经结扎的背根神经节神经元发现LC3-Ⅱ色斑。在建立神经病理性疼痛模型脊髓神经结扎之前或之后在L5神经节加入自噬激动剂雷帕霉素对神经病理性疼痛均有剂量依赖性的疼痛缓解现象。L5脊髓背根神经节LC3的表达被雷帕霉素增强，并认为L5脊髓背根神经节的自噬是一种保护反应。

在神经病理性疼痛脊髓神经结扎模型中神经细胞和神经胶质细胞Beclin-1轻微上升，LC3与p62均上升（有统计学意义）。由于p62增多，这说明自噬降解步骤受到阻碍，即自噬潮受阻，从而得出结论神经病理性疼痛阻碍自噬过程。并且应用氯喹（疟疾特效药的一种）来阻断自噬，可以导致痛觉过敏加重，明显的机械痛阈降低；外周神经损伤产生的γ-氨基丁酸能神经元、星形胶质细胞中自噬的受损，被认为参与到神经病理性疼痛的产生和维持过程中。

也有文献报道外周神经系统施万细胞的自噬可以阻止神经病理性疼痛的形成。自噬激动剂雷帕霉素可以导致长时效的镇痛和抗炎效果，并且通过激活自噬可以促进髓鞘形成，促进神经再生，防止疼痛发生“慢化”，即形成慢性疼痛，对应用自噬阻滞剂3-MA处理或应用活化Beclin-1调整自噬转基因鼠的观察中，神经病理性疼痛得到明显加重和延长。雷帕霉素可以通过激活自噬并且抑制脊髓白介素-1β从而改善神经病理性疼痛，不仅在外周神经系统，细胞因子等方面自噬表现出了作为治疗靶点的可能。

另外关于小分子RNA（microRNAs；miRNA）与神经病理性疼痛的关系研究中，报道了miRNA-195的增加可以通过阻滞外周神经损伤所致的自噬加剧神经病理性疼痛。通过miRNA阻断自噬可调整神经炎性反应，导致神经病理性疼痛。其中，ATG14被认为是miRNA-195的功能靶点。

增加背根神经节的自噬活动可以减轻外周神经损伤造成的神经病理性疼痛。在脊髓神经元和胶质细胞中自噬活动都有明显改变，自噬在慢性疼痛的重要角色不言而喻。临床上也有药物可以通过调节自噬从而缓解、治疗疾病。比如西罗莫司，即雷帕霉素，是被临床认可的免疫抑制药物和抗肿瘤药物，它可以通过抑制mTOR获得一系列的多效性作用，包括激活自噬，并且在动物实验模型中雷帕霉素常用于激活自噬。近来自噬益于缓解和治疗人类疾病不断得到认可。调节自噬的关键复合物mTOR有可能成为管理慢性疼痛的药理靶点。

近年来实验表明，mTOR在初级感觉神经元、脊髓背根神经节以及脊髓神经元均有免疫反应性，而且被认为参与神经病理性疼痛相关的神经突触重塑。被激活的mTOR大多表达在有髓鞘的感觉神经纤维，无髓鞘的C纤维表达极少，阻断感觉神经元和脊髓的mTOR1通路可以减轻神经损伤导致的冷感觉、机械感觉痛觉过敏。

另外，活化的mTOR可以保持小直径初级传入神经以及伤害感受器的敏感性，所以mTORC1通路的调节对于维持疼痛、瘙痒这类人体初级传入神经功能的稳态有重要意义。在坐骨神经慢性压迫模型（The chronic constriction injury of the sciatic nerve,CCI）动物模型中脊髓的PTEN减少，磷酸化的PTEN、mTOR表达增加。并且通过注射腺病毒介导PTEN上调脊髓PTEN可以显著减轻CCI动物模型产生的痛觉过敏、机械感觉和冷感觉的痛觉超敏。

腺病毒介导PTEN显著缓解星形胶质细胞和小胶质细胞激活、上调的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）以及磷酸化的mTOR。mTOR也分布在触液神经元（Cerebro spinalfluid-contacting neuron，CSF-CNs），并且在CCI模型中表达水平增加。并且在疼痛模型中mTOR和ERK1/2通路也存在相互关联作用。

4.高压氧治疗神经病理性疼痛

高压氧作为无创治疗手段，已被应用于外周、中枢神经损伤疾病的治疗。并且高压氧治疗神经病理性疼痛有其独特的优点，经过评估CCI动物模型，高压氧的治疗可以减轻神经损伤导致的水肿，促进血流，并且有助于保留神经和肌肉的超微结构完整。在不同的神经病理性疼痛的动物模型（SNL和CCI），高压氧治疗均有明确的减轻疼痛的作用，减少肿瘤坏死因子α的产生，而且减少脊髓神经元凋亡。

重复的高压氧治疗会减轻热感觉以及机械感觉的痛觉过敏，也可以减少神经损伤产生的c-fos以及星形胶质细胞的激活，同样减少NMDA受体亚型NR2B的磷酸化，以及随之产生的钙依赖信号产生，在基础科研和临床工作中高压氧都对于治疗神经病理性疼痛有效，并且显示出神经保护作用、抗炎作用和阻止神经损伤导致的神经活动改变的作用。不仅如此，高压氧对于带状疱疹也有治疗作用，并且减少形成疱疹后神经痛（post-herpetic neuralgia，PHN）的几率。先前我们的科研团队也报道了高压氧预处理和后处理机械刺激缩足反应阈值显著增高，热刺激缩足反应潜伏期显著延长，并且减少脊髓一氧化氮合成酶的两个亚型nNOS和iNOS的表达。并且经过高压氧治疗会阻止星形胶质细胞聚集和炎性反应的产生。

以及最近报道的高压氧在坐骨神经慢性压迫损伤不同阶段通过调节P2X4受体和凋亡而产生的不同镇痛效应,早期应用高压氧治疗可以产生镇痛作用，减少P2X4受体的表达，在术后11天开始的高压氧治疗阻断了凋亡，减少超微结构的损伤。自噬与凋亡相关的其它交互作用调节子也相继被发现。

诸如E2F1、NF-κB以及一些microRNA都在转录水平上发挥双重协调作用；同时还有一些激酶信号传导通路如JNK、PI3K/Akt/mTOR等也被证实在二者间扮演重要角色。有文献报道高压氧可以激活自噬，产生积极的治疗作用。YanW等人报道高压氧预处理可以提高自噬的活动，这对大脑提供了对抗缺血性损伤的神经保护作用。重复给予高压氧预处理也可以提供神经保护作用。WangYC等人提出高压氧通过激活神经细胞自噬减少缺血再灌注损伤。

正是因为神经病理性疼痛中自噬、自噬通路的改变，以及高压氧可以通过促进自噬产生治疗作用，这让我们对高压氧调整神经病理性疼痛中自噬进行展望，进一步基础实验也正在进行。通过自噬的角度可以对高压氧有更深入的认知。不仅如此，对疼痛模型中自噬的研究为提出新的治疗策略提供了理论依据。疼痛模型中相关通路如何调控、自噬与凋亡有何具体联系，相信随着研究的进一步深化，能够对神经病理性疼痛机制有进一步深入了解。