作者：曹莹莹 司军强 李丽 成洪聚 闫观茹 王磊
【关键词】 降钙素 基因相关肽 中枢系统 神经 病理性疼痛
降钙素基因相关肽(Calcitonin gene related peptide，CGRP)是体内一种重要的生物活性肽，广泛分布于哺乳动物和人的中枢及外周神经系统中，生理作用广泛而多样。神经病理性疼痛（neuropathic pain）对人体的损害非常大，严重者可导致休克、死亡，已成为危害人身体健康的杀手之一。近年研究表明，CGRP在中枢和外周神经系统中的伤害性信息传递起着重要作用。这一发现不仅使我们能更好地解释神经病理性疼痛产生机制，并为研制治疗神经病理性疼痛的药物提供一些新的思路和方法。本文就CGRP与中枢系统神经病理性疼痛研究进展作一综述。
1 降钙素基因相关肽一般生物学特征
降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)是Amara和Rosenfeld等于1982年应用DNA基因重组和分子生物学技术首先发现的一种生物活性多肽。它与降钙素(CT)同源，二者来自同一个单拷贝基因，定位于第11号染色体（11p15.4），由2 800个碱基对组成，其中含5个内含子和6个外显子，基因全长7.6kb。该基因经转录、多聚腺苷酸化及选择性RNA拼接等加工过程，在甲状腺C细胞形成CT mRNA，在神经组织形成CGRP mRNA，后者进一步形成包括CGRP在内的三种肽段，发挥生物效应[1-2]。CGRP由37个氨基酸组成，分子量3 786.91。人和鼠的CGRP有α和β两种基因，两者具有类似的生物活性，但氨基酸组成仅在3、22、25位有所不同。研究发现CGRP广泛分布于中枢及外周神经系统，在脊髓背根神经节(dorsal root ganglion，DRG)、三叉神经节内初级小型感觉神经元、脊髓和脑干的投射纤维中密度较高[3]，其中α-CGRP主要分布于中枢神经系统，而β-CGRP则主要位于周围神经系统。
2 CGRP可能介导的信号转导途径
大量实验证实，CGRP与受体特异性结合后，可激活腺苷酸环化酶（AC），分解ATP，产生cAMP，进而表现出高度多样的生物学活性[4]。Edoff等[5]在体外培养幼鼠膝盖骨细胞中加入10-10～10-6M CGRP，10分钟时cAMP水平明显增加，但是同时加入CGRP与CGRP受体1拮抗剂时cAMP水平无变化。将脐静脉平滑肌细胞暴露于CGRP，引起剂量依赖性cAMP增加，应用CGRP8-37或cAMP依赖性蛋白激酶抑制剂(RP-cAMPS)后可逆转cAMP增加[6]。Hosaka等[7]发现低-中浓度(1～100nM)的CGRP，通过激活百日咳毒素敏感的G蛋白藕联CGRP受体，使内皮细胞释放NO，减少了几内亚猪淋巴管的收缩；而高浓度（500nM）的CGRP则可直接舒张平滑肌细胞，两种情况均导致PKA调节的ATP敏感的K+ 通道开放，出现超极化，说明CGRP能够促进cAMP的生成。Bivalacqua等[8]用腺病毒介导的CGRP转移基因（AdRSVCGRP）转导老年大鼠阴茎海绵体，与对照组比，5天后实验组CGRP增加3倍，而且提高了老年大鼠海绵体内cAMP水平。在上述诸多试验中均未观察到cGMP的任何变化，提示CGRP与肾上腺髓质素(AM)[9]一样，能使cAMP浓度上调，但不影响cGMP的水平。
CGRP介导的其他信号转导途径尚不十分清楚。也有人在三叉神经节、咽喉及颈静脉周围发现Ca2+/CaM依赖性蛋白激酶-Ⅱ（CaMK-Ⅱ）与CGRP或VR1的共同表达[10]。
3 CGRP与神经病理痛的研究进展
神经病理性疼痛是指由中枢或外周神经系统损伤或疾病引起的疼痛综合征，可由感染、创伤、手术、射线、代谢性疾病、肿瘤化疗、神经毒性药物、神经受压缺血、炎症和肿瘤侵袭等原因诱发，时间常超过3个月，呈慢性状态或过程。国际疼痛研究会（IASP）将其定义为“原发于或原发病灶引发的或神经系统功能障碍引起的疼痛”。慢性疼痛导致痛觉过敏的形成涉及许多复杂机制，但归结起来主要表现为2个方面：（1）外周机制:组织损伤、炎症反应以及神经损伤所释放的炎症介质，如K+、5-羟色胺、缓激肽、组织胺、花生四烯酸代谢产物等组织因子，可激活高阈值的Aδ和C纤维，使伤害性感受器的阈值下降，称之为末梢敏化；（2）中枢机制:伤害性刺激传入增多，可使脊髓后角神经元感受区扩大，同时神经元兴奋阈值下降，对阈上刺激反应增强、反应时间延长，对阈下刺激亦可产生兴奋，称之为中枢敏化。
3.1 CGRP在脊髓水平与疼痛的关系 现已知道，疼痛信号在进入高位神经中枢以前已在脊髓受到调控，即对疼痛信息的量、性质和时速进行调节、转换或控制。脊髓的这种功能主要集中在脊髓背角，脊髓背角是躯体和内脏传入的第一个驿站及传入输出相互作用的重要场所。在神经病理性疼痛状态，背根神经节(dorsal root ganglion，DRG)及脊髓背角内的CGRP表达显著增加。在佐剂性关节炎慢性炎性疼痛时可见DRG神经元中CGRP生物合成增加，经体外冲击波治疗后疼痛减轻，同时可见DRG神经元CGRP表达减少[11]。在L5神经损伤（L5SNL）模型中，缩足阈值（PTW）出现持续性（&>42天）下降，若先切断L5脊神经根，PTW出现短暂性的下降（&<6天）。如果在L5SNL之前在试验鼠患侧后足神经鞘膜内注入神经激肽(NK1)和CGRP1拮抗剂，则可推迟PTW下降2～4天；但如果在L5SNL之后注射两种拮抗剂，则只有CGRP1拮抗剂可缓解PTW推迟105分钟。可见CGRP在神经损伤后大量释放，并自起始至维持阶段均有效［12］。也有人通过压迫背根神经节观察到术后5天到4周，大鼠脊髓背角内的CGRP明显持续升高，并与慢性痛行为时程一致［13］。Kanai等［14］在建立CCI(chronic constriction injury)模型中发现术后7～14天TRPV1蛋白水平显著上升，14天后，CGRP样免疫阳性（CGRP-LI）明显增强。在大鼠坐骨神经压榨伤模型中，两侧DRG和脊髓前、后角内的CGRP表达同时增强，且伤侧高于对侧[15]。在甲醛致痛实验中发现，投射到脊髓背角浅层的初级传入神经末梢中CGRP样免疫活性物质明显增多；佐剂性关节炎痛时，DRG神经元内CGRP2 mRNA表达明显增强；镇痛药可使DRG内CGRP免疫活性物质含量和脊髓内释放CGRP明显减少，并可使痛觉过敏程度减轻[16]。以上资料提示，疼痛时脊髓DRG神经元内CGRP2 mRNA表达上调，CGRP合成增加，在脊髓内释放增多，因而推测CGRP可能参与痛觉信息传递及痛觉过敏的形成。为进一步证明内源性CGRP在痛觉传递及痛觉过敏形成中起作用，研究者应用CGRP竞争性受体阻断剂CGRP8-37，发现可以部分逆转辣椒素诱导的痛觉过敏和异常性疼痛[17]。采用基因敲除技术获得的实验结果[18]也进一步支持这一推测:给予CGRP基因缺失大鼠伤害性刺激不表现出痛觉反应；在角叉菜胶诱导的关节炎模型中，动物不出现第二期痛觉过敏现象，热板实验的潜伏期不缩短且反而延长；免疫组织化学结果显示，在慢性炎症性痛时，CGRP基因缺失大鼠的脊髓背角和DRG内均缺乏CGRP样免疫活性物质的表达。可见CGRP是痛觉及痛觉过敏产生所必需的物质。应用外源性CGRP观察大鼠痛阈和脊髓背角神经元兴奋性的变化，也证实CGRP有促进伤害性信息传递和痛觉过敏形成的作用[19]。
3.2 CGRP在脊髓以上水平与疼痛的关系 在脊髓以上水平，CGRP及其受体出现在多个与痛觉密切相关的脑区，比如中脑导水管周围灰质(PAG)、伏核(NAc)、杏仁核等。Pecile等最早发现大鼠脑室内注射CGRP有镇痛效应。此后，在小鼠福尔马林模型上也取得相似结果[20]。有研究报道，中脑导水管周围灰质(peria-oueductal gray matter，PAG)内注射CGRP可剂量依赖地增加大鼠因热及机械刺激引起的缩爪反射的潜伏期(hindpaw withdrawal latency，HWL)[21]，说明CGRP在脑内有镇痛作用。CGRP在PAG中的镇痛作用，是通过PAG到脊髓的下行痛觉抑制通路，激活脊髓内的阿片肽系统(尤其是μ型阿片受体)发挥镇痛作用。
4 结语
大量实验研究结果表明CGRP的大量释放及其引发的继发效应是痛觉信息传递和调控中的一个重要环节，与神经病理性疼痛的关系极为密切。但是由于其体内调节方式与机制比较复杂，而且与神经病理性疼痛相关的活性物质众多，至今其发病机制还没有被完全研究清楚。进一步研究和探索CGRP与神经病理性疼痛的关系，能更好地阐明神经病理性疼痛的发病机制，并为研制治疗神经病理性疼痛的药物提供了一些新的思路和方法。
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