K+ 通道在外周痛觉传导通路中的表达、功能以及潜在的治疗作用

K+通道在外周痛觉传导通路中的表达、功能以及潜在的治疗作用摘要:在哺乳动物神经系统中,外周躯体感觉神经的电兴奋是产生一系列大多数疼痛的第一要素。这种兴奋是由一套与产生一定程度和外周刺激强度成正比的兴奋相协调的复杂的离子通道所控制。然而，对许多疾病的研究表明，异常的外周兴奋性常常导致上述协调的混乱，也就是说，可能增加病理性疼痛（也就是说，偏头痛、神经痛、神经病理性疼痛以及炎性疼痛）的表达。在众多离子通道中，K+通道家族是控制产生神经兴奋性的必要因素，因此，我们这篇文章的重点就是探讨K+通道在外周痛觉传导通路中的作用，我们将它分为三部分：首先，我们将要对当前与外周痛觉纤维中多种K+通道的表达及功能作用相关的证据进行讨论；其次，我们将要提出外周痛觉传导通路中低功能活性的K+通道普遍存在于多种类型疼痛中的假说；再次，我们将要对药物增强痛觉传导通路中K+通道的观点进行评估，并将其作为研制新的镇痛药物的策略。关键词：K+通道/M通道/双向K+通道/KATP通道/背根神经节/疼痛/伤害性感受导言哺乳动物的外周躯体感觉系统由触-压觉、温度觉以及伤害性感觉（痛觉）神经元组成，其神经元的胞体存在于外周神经中枢（例如，背根神经节（DRG），三叉神经节（TG），交感神经节）而它们的长轴突则通过感觉纤维分布到全身各处，并且其末端在皮肤、肌肉、血管、内脏等处形成神经末梢，而其近端则分布于脊髓。感觉神经末梢的电兴奋是产生躯体感觉的主要原因，包括疼痛。相反的，产生大多数疼痛的根源是外周感觉纤维的兴奋。这些所谓的外周伤害性信号可能被集中放大到产生疼痛的强度，但是，尽管如此，外周刺激也几乎是触发疼痛（除外罕见纯粹性的中枢性疼痛）必不可少的条件。质膜离子通道的协调运作可使外周伤害性末梢或者纤维兴奋。因此，通道病常是病理性疼痛的原因，并且离子通道是许多现有的和潜在的镇痛药物的靶点。足够强度的伤害性（或潜在伤害性）刺激使痛觉末梢中的感觉性离子通道开放从而触发急性生理性疼痛。因此，伤害性冷觉激活TRPM8通道，伤害性热觉激活TRPV1，而强烈的机械性刺激可以激活机械敏感性通道，也就是Piezo2。这些感觉性通道大部分是非选择性阳离子通道，并且可以在痛觉末梢迅速去极化产生动作电位。这些通道可以因刺激停止而关闭，也可以在刺激持续存在时灭活。这种机制确保了急性生理性疼痛的一过性。但是，炎症、神经损伤或者变性常常可以使痛觉信号持久存在以至于发展为慢性疼痛。这些慢性疼痛具有的特征通常是，中长期改变离子通道活性（也就是，翻译后修饰、改变转运、离子通道基因表达的转录和表观遗传调控）从而使外周伤害性感受器产生持久过度兴奋。由于现有大多数止痛药依然是以中枢神经系统（CNS）为靶点，并且易于产生多种副作用，因此目前治疗慢性疼痛依然是个巨大的挑战。此外，成瘾性，耐受性以及有限的疗效都会进一步影响慢性疼痛的治疗。尤其是在最近几次关于前瞻性靶点（也就是，神经激肽受体1拮抗剂）研究失败的报道，使得许多制药公司减少了在这一领域的研究与开发，因此，当下急需研制镇痛药物的新理念。让我们来看看静息时哺乳动物痛觉神经末梢的细胞膜【图1a；该图是基于可用于背根神经节（DRG）神经元胞体中的数据；在末梢离子浓度梯度可稍有不同，我们认为离子浓度的K+通道所有其他离子通道去极化通道所有其他离子通道KK+通道所有其他离子通道去极化通道所有其他离子通道K+通道K+通道膜电位动作电位阈值图（1）.图表描述了不同离子通道对伤害性神经元细胞静息电位的影响。a,神经元在静息水平。b,离子通道（就是说，非选择性阳离子通道，比如TRPV1或者选择性Na+离子通道，比如ASICs或者选择性Cl-通道，比如TMEM16A）的去极化引起伤害性神经元的激活。c,去极化是由K+通道关闭所产生的，同时其他通道活性保持不变。需要指出的是，当K+被抑制时常常会导致去极化以及兴奋性的增加，后者并不是唯一可能的结果。因此，延长去极化时间可以使电压门控Na+通道失活从而减少动作电位（AP）的产生。在一些情况下，抑制电压门控K+通道可以减缓动作电位（AP）的复极过程，从而降低动作电位（AP）的产生频率。不管怎样，在大多数情况下，抑制K+通道确实是有效的。总体叠加是可以的】。小口径的背根神经节神经元的静息电位（Em）值在区间-55–-65mV之间。因为Cl-通道的关系，成熟的感觉神经元细胞内拥有较高的Cl-浓度，而Cl-平衡电位（ECl）基本在-40–-30mV（炎症反应时会提高这一水平），仅有的能够使静息电位（Em）水平接近-65mV的离子通道也只有K+通道了。因此，i)细胞膜上任何非K+通道的激活(图.1b）或者ii)抑制在静息电位（Em）时开放的K+通道（图.1c），以上两种做法中的任何一种都可以诱使细胞膜充分去极化从而产生动作电位（AP）。如今，关于伤害性感受器急性兴奋的已知机制大多数都属于上述实例中的组i)（然而，将抑制K+通道诱发去极化作为花椒粉产生烧灼感的机制已被提及，我们将在后文叙述），许多潜在的慢性疼痛的离子机制也同样属于上述实例中的组i)【也就是说，这些都是由可去极化离子通道数量的上调或者强度的增加来调控；参见（16,17）】。这就是为什么现有大多数关于该领域的研究集中在去极化离子通道（也就是，TRP，P2X,多种Na+及Ca2+通道）上的原因，而对于疼痛中K+通道作用的研究却少之又少。但是，K+通道对于控制静息电位、动作电位阈值、动作电位类型以及频率的作用都是至关重要的。实然，早前的研究确实指出广谱K+通道抑制剂作用于外周神经纤维的K+通道可以诱发自发性电活动。实际上，几乎以往的实验都验证过这一观点（我们将在后文详述），慢性疼痛所致的外周高兴奋性恰巧与感觉神经中K+通道/电导的下调相一致。值得关注的是，K+通道活性的下调可能会使细胞膜处于无限期的过度兴奋状态而没有脱敏或者失活，就像活化的去极化离子通道可维持细胞膜过度兴奋状态一样。因此，对于K+传导的抑制一般情况下可能确实会形成痛觉神经。为了证实这一假说，最近由美奥诊所组织了一场筛查，其中在319名患者的血清中发现了电压门控K+通道的自身抗体，而在这些患者中存在慢性疼痛的有159名（占总数的50%），这一情况是拥有其他神经抗体患者发生慢性疼痛的5倍。存在电压门控K+通道的自身抗体的患者中，有28%的患者仅表现为单一的慢性疼痛症状。重要的是，这些患者仅有的最明显的神经病理性表现往往是皮肤痛觉纤维的异常，这也就表明，K+通道自身抗体是产生外周痛的主要原因。这篇文章将会进一步陈述当K+通道活性或者多种伤害性感受器被抑制（不论什么机制）后，最终的结果都会是产生疼痛。在实验室已试验药物持续增强K+通道活性可以缓解疼痛，而这一普遍原理也得到了认同（参见下文）。因此，本文的主要假设就是，K+通道活性的下调能够作为解释慢性外周神经过度兴奋的普遍机理，而K+通道的增强剂（或者叫开放剂）或许确实能够舒缓过度兴奋的神经。哺乳动物的K+通道我们可以在最近出版的许多杂志、期刊中找到关于K+通道的命名和结构分类的赘述【比如，在（21）】。简而言之，哺乳动物的K+通道种类可以被细分为多种亚型：i).电压门控K+通道（Kv）;电压门控K+通道（Kv）的成孔(α)亚基有6个跨膜区域(TMD),即S1-S6，分别为电压感受器区域（S1-S4）和由在S5和S6之间的凹角循环所组成的小孔。这其中的四种电压门控K+通道（Kv）的均聚或者异聚复合物构成功能通道。电压门控K+通道（Kv）家族有12个成员，即Kv1—Kv12。ii).Ca2+依赖的K+通道（KCa）和电压门控K+通道（Kv）一样，拥有6-TMD结构，尽管家族中的一些亚型拥有额外的TMD，称之为S0。另外KCa通道中存在扩展羧基末端隐匿的调控区域。iii).双孔K+通道（K2P）；这种通道与6-TMD结构的通道有实质上的区别；它们由4-TMD亚型的二聚体组成，同时每一个亚型拥有两个独立的成孔循环。K2P通道没有极其完善的电压感受器；而哺乳动物体内存在15种K2P通道。iv).内向整流K+通道（Kir）;这种通道有两个TMDs和一个孔；却没有完善的电压感受器区域。在哺乳动物体内存在有15种Kir通道亚型，被细分为7个家族，即Kir1-Kir7。上述4组主要K+通道类型中的成员都在伤害性神经元中有所表达。我们将在下一部分总结概述现有关于这一领域研究的文献。K+通道在伤害性感受神经元中的表达当试图绘制关于伤害性神经元K+通道的大体图表时,你必须考虑到外周躯体感觉系统本身的复杂性。外周神经节的感觉神经元由于不同模式而表达出多种不同种类的感受器，而伤害性神经元则仅仅呈现出一组感觉神经元。此外，伤害性感受器本身就具有相当的异质性。这两大类伤害性感受器被区分为：i).中等直径，薄髓鞘的Aδ传入纤维（介导“快”痛）；ii).小直径，脱髓鞘的C类传入纤维（介导迟发性或者“慢”痛）。这些可以被进一步细分为多种不同的压型【参见（17）】。简单地说，Aδ传入纤维可被分为Ⅰ型（高阈值机械伤害感受器）和Ⅱ型（对于机械伤害性刺激表现为高阈值而对热激活表现为低阈值）。反过来，C纤维可以被划分为对热和机械刺激敏感的神经元：热敏感但对机械性刺激不敏感的神经元，对瘙痒敏感的神经元等。同样，伤害性感受器可以通过某些标记物的表达分类。因此，肽能伤害性感受器能够表达降钙素基因相关肽（CGRP）和P物质而非肽能伤害性感受器则与植物凝集素IB4密切相关。伤害性感受器的亚群在特定离子通道，比如，TRPV1、TRPA1、TRPM8、Nav1.8、Nav1.9等的表达上也有所不同。因为这种异质性，我们对伤害性感受器属性的概括就有了一定的难度：他们不同的感觉方式是通过差异调和兴奋性来实现，也就是不同类型的离子通道的表达。由于科学家们对于感觉神经元实验室分类能力的局限性，上述这一困难被进一步放大。电生理学研究记录神经元通常仅仅将其以大小和膜电容来区分（除此之外，可以把神经元与对某些刺激的响应结合起来，例如，对辣椒素的反应可以识别TRPV-1阳性伤害性感受器）。在免疫组化实验中，神经元也同样被大小（有时在组织切片中是不确定的）和有限数量的标记物共染色（尽管这不能评估神经元的功能属性）后所分类。生物化学和分子生物学对于整个感觉神经节的溶解产物的研究并不是那么的详细，不仅是对平衡异质神经元特性的研究，还有介绍各种不同非神经元类型细胞（卫星神经胶质、脉管系统、结缔组织等）在感觉神经节中所起的作用，都不是那么的详细。最后，因为感觉神经元细胞胞体是实验室证明的最适合的传入纤维，也确实有大量数据对伤害性神经元细胞胞体中离子通道的表达及功能有所报道。尽管，大多数感觉活动都集中在神经末梢和纤维；因而，由于神经元是一种高度特化的细胞，所以，胞体的离子通道不一定会与所有的轴突或者神经末梢相匹配。尽管上述问题存在局限性，我们仍然尝试对关于K+通道在伤害性感受器中功能性表达的有效文章进行概述。由于对文章篇幅和重点的考虑，我们将不会过多地赘述K+通道亚基的表达和亚基的调控。就如表1所总结的，哺乳动物伤害性感受器所表达的典型亚基都是来自K+通道的主要组别。电压门控K+通道早前对DRG神经元电生理学特性描述揭示了两种不同类型的K+通道电流:短暂的(钝化的)A电流(IKA)和持续的、延迟整流电流（IKDR）。这两种类型电流更深层次的生物物理和/或药理学上不同的部分可以被某种方法区别开来，同时，这些不同或多或少存在于不同类型感觉神经元之间。因此，不同的失活动力学和对四乙基五胺（TEA）的敏感性可以将两或三种类型的IKA区分开来。低失活动力学IKA主要存在于短直径的伤害性感受器，同时它也能表达对非河豚毒（TTX）敏感的Na+通道以及TRPV1。IKDR也不是那么的一致，并且是由不同分级的延迟整流电流来辨别的。表1总结了感觉神经元电压门控K+通道中α亚基表达的数据。Kv1通道家族中，在DRG神经元中表达最多的就是Kv1.1，Kv1.2和Kv1.4【尽管，Kv1通道的表达也同样可以通过反转录酶-聚合酶链锁反应（RT-PCR）在神经节溶解产物中探测到】。Kv1.1和Kv1.2主要在非伤害性感受器中被找到，这些大神经元对4-氨基比林和α-树眼镜蛇毒敏感的IKDR和慢IKA的产生起着很重要的作用。相反的，在小的伤害性DRG神经元中，主要的Kv1α-亚基是Kv1.4，这是一种快速灭活的K+通道，而这种通道对IKA起着至关重要的作用。据报道，在伤害性感受器中对IKDR和慢IKA的产生具有重要贡献的是Kv2通道（Kv2.1和Kv2.2）的单独作用或者是Kv2通道和沉默Kv通道亚基如Kv9.1或Kv9.3组成的多聚通道的作用。这些通道具有高（~-20mV）激活阈值，并且因此不太可能是维持静息电位的重要因素，但是相反的，却可以影响动作电位（AP）的复极化过程。Kv3是高阈值Kv通道家族中的又一组成员，它包括了快失活K+通道（Kv3.3和Kv3.4）或者慢失活K+通道（Kv3.1和Kv3.2）亚基。我们通过RT-PCR和免疫组化实验可以在DRG神经元中探测到许多Kv3的表达，并且Kv3对于产生IKA也有着一定的作用。痛觉C纤维主要表达Kv3.4。但是，目前并没有直接证据来证明Kv3在伤害性感受器中的功能活性。Kv4通道具有相对较低的激活阈值（-50---60mV）并且也同样是快失活通道；Kv4很有可能是伤害性神经元中构成IKA的一小部分。我们在DRG中可以找到Kv4.1和Kv4.3；Kv4.3也同样可以在伤害性感受器中找到，而Kv4.1则能在所有不同尺寸的DRG神经元中表达。重要的是，在小尺寸伤害性感受器中IKA被过度表达的负性Kv4亚基所明显抑制，因此，证实了功能性Kv4通道在伤害性感受器中的表达以及其对产生A电流的作用。Kv4通道一个非常重要的特征就是可以从失活状态下很快恢复，而这个与它的低激活阈值是有关联的，同时也是Kv4通道在短暂复极化之后预激的结果，因此，这也就使得Kv4在调节神经元固有兴奋性上扮演了及其重要的角色。表1.K+通道家族在外周躯体感觉系统中的表达K+通道家族α-亚基实验对象试验说明Kv1Kv1.1---1.6大鼠核糖核酸酶保护测定，RT-PCRKv1.1和Kv1.2信使RNA在L4—L5的DRG中大量表达而Kv1.3–Kv1.6信使RNA则是低水平表达Kv1.1,Kv1.2,Kv1.4大鼠免疫组化（IHC），电生理Kv1.1和Kv1.2主要在大尺寸DRG神经元中表达；小直径DRG神经元主要（但也不全是）表达Kv1.4。IB4阳性神经元主要表达Kv1.4Kv2Kv2.1,Kv2.2大鼠RT-PCR,IHC,电生理.在整个神经节溶解产物中可以发现mRNA产物并且在体外培养的小尺寸神经元中发现免疫活性Kv2.1,Kv2.2大鼠IHC,原位混合法在所有尺寸的DRG神经元中可以探测到Kv2.1和Kv2.2免疫活性和mRNA产物Kv3Kv3.1,Kv3.2,Kv3.5大鼠RT-PCR在所有不同神经节溶解产物中找到mRNA产物Kv3.4大鼠IHCKv3.4的表达主要集中在C纤维（包括突触的胞体以及中央终端）Kv4Kv4.1,Kv4.2,Kv4.3大鼠RT-PCR在所有不同神经节溶解产物中找到mRNA产物Kv4.1,Kv4.3大鼠RT-PCR,IHC,电生理在小尺寸DRG神经元中可以探测到Kv4.1和4.3（不包括Kv4.2）的mRNA和免疫活性Kv4.1,Kv4.3大鼠原位混合法,IHCKv4.1和4.3（不包括Kv4.2）的mRNA和免疫活性已被探测到。Kv4.3更多的在小尺寸神经元中表达而Kv4.1则可以在所有尺寸的神经元中表达Kv4.3大鼠IHCKv4.3主要在非肽能伤害性感受器中表达Kv7Kv7.2,Kv7.3,Kv7.5大鼠RT-PCR,IHC,电生理在体外培养的所有尺寸的DRG神经元中探测Kv7.2,Kv7.3和Kv7.5的mRNA和免疫活性。在小尺寸DRG神经元上记录到M样电流Kv7.2大鼠RT-PCR,IHC,电生理Kv7.2主要在小尺寸伤害性神经元和无髓鞘纤维中表达。在成年大鼠的快速DRG切片中记录到M样电流Kv7.2大鼠IHC,电生理在皮肤终端、Aδ和C纤维传入纤维中报道有Kv7.2免疫活性。在神经纤维中活跃的M电流被证明是有电生理学特性的Kv7.2大鼠IHCKv7.2免疫活性富集于有髓神经纤维的郎飞结Kv7.2,Kv7.3,Kv7.5大鼠，小鼠IHCKv7.2主要在大尺寸DRG神经元和有髓神经纤维的郎飞结中表达；Kv7.3也同样在郎飞结表达。Kv7.5免疫活性则主要在小神经元中表达Kv7.2,Kv7.3,Kv7.5大鼠IHC,电生理Kv7.2,Kv7.3和Kv7.5在主动脉的周端减压神经（有节神经节神经元）中表达。Kv7.2在脱髓鞘C纤维中表达沉默KvsKv8.1,Kv9.1Kv9.3大鼠RT-PCR,IHC,电生理咋所有神经节溶解产物中发现mRNA产物，并且在体外培养的小神经元中发现Kv9.1和Kv9.3的免疫活性Kv9.1大鼠IHC,原位混合法在大的，有髓鞘的DRG神经纤维中探测到Kv9.1的免疫活性K2PTASK-1,TASK-3,TASK-1,TRAAK,TWIK-1大鼠原位混合法在多种DRG神经元亚群中发现mRNA产物。TWIK-1大量存在于大尺寸神经元TRESK,TRAAK,TREK-2,TWIK-2,TREK-1,THIK-2,TASK-1,TASK-2,THIK-1,TASK-3大鼠RT-PCR所有DRG溶解产物都是用来分析K2P的表达，mRNA的含量由多到少排列：TRESK>TRAAK>TREK-2=TWIK-2>TREK-1=THIK-2>TASK-1>TASK-2>THIK-1=TASK-3TREK-2,TRESK,TREK-1,TREK-2,TRAAK大鼠相关的单通道分析,RT-PCRTREK-2和TRESK是体外培养的小尺寸和中型尺寸DRG中大多数背景K+传导的基础TREK-1小鼠IHCTREK-1免疫活性富集于DRG片段，主要分布在小的和中型尺寸的神经元TASK-1,TASK-2,TASK-3大鼠IHC小尺寸和中等直径的DRG神经元亚群中的三种TASK亚型的表达已被表征KATPKir6.1,Kir6.2,SUR1,SUR2大鼠RT-PCR,IHC,蛋白质印迹Kir6.1,Kir6.2,SUR1,SUR2的mRNA产物存在于所有DRG溶解产物；在不同尺寸神经元亚群中除了Kir6.1以外，其余的蛋白表达都已被蛋白质印迹和免疫组化证实SloSlo1,rβ2大鼠RT-PCR,电生理相关分析模已证实Slo1,rβ2存在于小直径DRG神经元；对所有神经节溶解产物的RT-PCR研究证实了rβ2的表达Slo2.1,Slo2.2大鼠RT-PCR,电生理KNa记录在中等直径DRG神经元，对所有神经节溶解产物的RT-PCR实验证实了Slo2.1,Slo2.2的存在Slo2.2大鼠IHC，电生理在几乎所有大小的DRG神经元（≈90%神经元）存在Slo2.2免疫活性和KNa电流最后，还有另外一组表达于伤害性感受器的电压门控K+通道家族，Kv7（KCNQ或者M通道）。M通道对伤害性感受器静息膜电位和动作电位阈值的重要调控作用使得人们渐渐开始关注它。M通道（Kv7.1–Kv7.5）传导非常慢的（激活和失活的时间区间常常在100-200ms），非失活的K+电流，而其激活阈值远低于-60mV（也可以低至-80mV）。这一特性使得一些M通道在伤害性感受器处于静息电位时保持开放状态（Em在-60mV范围以内）。结合M通道外向整流电压依赖的特性，使得他们能够起到“固有电压钳位”作用的机制，而这一机制则可以静息膜电位，动作电位的产生以及一连串动作电位的调控。M通道表达于DRG细胞胞体从而产生慢IKDR。M通道的功能性表达同样也在外周感觉纤维（背根/中央终端以及伤害性神经末端）得到证实。M通道的活性对于体内传入纤维的兴奋性有着极其重要的作用。在大鼠后爪足底注射M通道阻滞剂XE991诱导产生适度疼痛，而外周注射M通道增强剂（或者开放剂）比如瑞替加滨和氟吡汀会产生急性疼痛。现在人们仍在争论哪一种M通道亚型富集于伤害性感受器。Passmore和他的团队最初的研究报道Kv7.2,Kv7.3和Kv7.5在伤害性和非伤害性DRG神经元都有表达，其中Kv7.2和Kv7.3是最主要的亚型。Rose和她的团队在接下来的研究中发现在小直径DRG神经元和脱髓鞘神经纤维中大量表达Kv7.2。Passmore和他的团队最近研究发现在伤害性Aδ、C纤维以及他们的皮肤终端都有表达Kv7.2。尽管研究已经发现在众多的,可能的非伤害性神经元(特别是在有髓神经纤维的郎飞结中)有极高水平的表达，但是Kv7.5主要在小直径DRG神经元细胞胞体和C神经纤维中表达。然而,在另一项研究中Wladyka和他的同事发现，在结状传入纤维（主动脉抑制神经）中，Kv7.5在大的，有髓神经纤维中表达而Kv7.2富集于C纤维。这一矛盾的原因至今尚未确定，然而，从伤害性的DRG神经元中记录到的M电流的药理学属性有悖于对Kv7.5表达的贡献。与Kv7.2相比，Kv7.5对TEA和XE991的反应不敏感，但是，在DRG神经元中的原始M样电流表现出对上述阻滞剂的适度敏感性，堪比Kv7.2，Kv7.3和他们的多聚体。但这却并不完全除外Kv7.5的贡献。除外亚基确切构成，伤害性神经元确实可以表达能够控制其兴奋性的功能性M通道。双孔K+通道（K2P,背景K+通道）LeighPlant在最近的评述中总结了伤害性感受器中K2P通道的表达和功能作用，因此，我们在此简要总结一些关键的发现。K2P通道家族（已有15种KCNK基因在人类表达）包含4-TMDK+通道亚基;由α-亚基二聚体组成的功能性通道。与KV通道不同的是，K2P通道通常并不过多地表现出电压依赖门控的性质（尽管，在Goldman-Hodgkin-Katz模型中证实K2P通道的传导性显然依赖于电压的大小）；但是，大多数K2P通道确实表现出不同程度的整流和时间依赖门控性质。在神经元中许多K2P通道的结构性开放可以产生背景渗漏电流，而这种作用对于维持神经元静息膜电位的负性有着极其重要的意义（就如关于神经元电活动最初的理论所说一样）。我们通过RT-PCR和免疫组化的试验方法已经探测到多种K2P亚型，包括TASK-1-3,TREK-1-2，TRAAK,TWIK-1-2和TRESK在DRG中表达，但是，目前还不完全清楚他们当中哪一个是伤害性感受器中最具功能活性的。有一项采用单通道膜片钳分析DRG背景K+电流的研究得出TREK-2和TRESK最有可能是介导伤害性感受器中背景K+电流的主要基础通道。K2P通道和他的亚型的独特之处在于他们可能在感觉神经中产生双重功能：ⅰ）他们的背景电活动帮助稳固负性静息膜电位；ⅱ）许多K2P通道能对温度、机械性和化学性刺激产生反应，正因如此，他们可能在外周传入神经纤维终端起到初级感受器的作用。因此，TREK-1和-2以及TRAAK被认为对热和机械性刺激有反应；TASK-1和-3被认为对酸性刺激敏感。另外，据报道TASK-1，-3和TRESK对胡椒粉，α-羟基山椒等产生的辛辣刺激敏感。与其他感觉性离子通道（比如，TRP,P2X以及ASICs）不同的是，K2P通道只有在恰当刺激下才可以被激活，否则将一直处于抑制状态。相反，这种抑制将利于感觉末梢静息膜电位的去极化，同时能够触发动作电位，从而产生感觉信号。其他K+通道ATP敏感K+通道（KATP）是由内向整流通道家族成员中的Kir6.1或者Kir6.2以及调节性磺酰脲感受器亚基—SUR1或者SUR2组成。这些通道被细胞内ATP所抑制，因而起到细胞代谢传感器的作用。KATP通道被认为在病理状态（比如，缺血）下起到对神经元的保护作用。有报道称，在不同尺寸DRG神经元亚型中存在Kir6.2,SUR1以及SUR2的表达。此外，KATP增强剂（二氮嗪和吡那地尔）被证明可以使伤害性神经元高度极化并且缓解由缓激肽引起的疼痛。据报道，Slo通道家族（这一名称源自与果蝇基因编码同源的哺乳动物通道基因）中的一些成员在哺乳动物感觉神经元，尤其是伤害性感受器中大量表达。在哺乳动物中Slo通道家族包含Slo1、Slo2.1、Slo2.2和Slo3。Slo1是一种Ca2+活性K+通道，也被认为是BK或者Maxi-K+通道。Slo2.1和Slo2.2是Na+活性K+通道，而Slo3是一种酸碱度敏感性、高传导性K+通道。Slo通道在结构上虽然与KV通道很相似，但是也有两种重要的变异：ⅰ）Slo1和3通道有一个额外的跨膜区域（S0）和胞外氨基末端；ⅱ）他们的扩展羧基末端具有额外的调控区域，比如，两个源自细胞内控制环，并且可以通过细胞内配体对通道门控进行调节的RCK区域（调控K+的跨膜运动）。相关分析膜片钳和RT-PCR试验认为BK通道的表达由Slo1和可能在许多DRG神经元，包括小尺寸的伤害性感受器中的附属β2亚型组成。在DRG神经元中的BK通道的主要功能似乎是缩短动作电位时程、加速复极化以及促成快速后超极化，而这一切最终会钝化感觉性神经元的兴奋性。Slo2.1和2.2（也被叫做Slack和Slick）的mRNA和蛋白被发现主要存在于小直径和中等直径的DRG神经元，并且单KNa通道的电活动已记录在切除的膜片钳上。这表明在DRG中，由于Na+通过电压门控钠离子通道内流而产生动作电位的原因，因而KNa通道对于调节动作电位具有一定重要的作用。可以进一步提出DRG神经元中Slo2.2通道的PKA诱导内化对于痛觉过敏中兴奋性的增加以及动作电位调节的缺失有一定作用。通过上述讨论（和表1）我们很容易发现，伤害性感受器具有多种多样，功能不同的K+通道“工具箱”，而这其中就包含了具有多种反应性的电压门控K+通道、背景K+通道以及由多种诱导剂激活的K+通道。所有这些多样化都需要一定的环境和伤害性神经元兴奋性的控制参数，比如膜静息电位、产生动作电位的阈值（动作电位产生膜电压）、基本电位（膜电流强度必须接近阈电位）以及动作电位反应性和产生频率。反过来说，上述这些都可以认为决定了到达脊髓的外周伤害性信号的强度和保真度。在接下来的部分我们将要讨论K+通道中多种急、慢性变化以及传入纤维的活性是如何影响痛觉的传递，并且分析一种通过对外周K+通道干预从而缓解疼痛的治疗方法。K+通道和神经病理性疼痛疼痛是大脑对当前或者潜在组织损伤的反应，从而产生的一种不愉悦觉。在大多数情况下（但也不是全部），疼痛来自外周痛觉信号，但是，这些信号也不总是由伤害性刺激所引起。确实，许多伤害循环中损伤、疾病相关变化所导致的病理性疼痛可能会放大或者“扭曲”对伤害性刺激的反应。神经性疼痛被定义为因躯体感觉神经系统的疾病或者损伤所引起的一种疼痛；而这种疼痛可因外周或者中枢痛觉传导通路的损伤或者变性产生。神经病理性疼痛具有自发性和诱发性（痛觉过敏和触诱发痛）的特点，而这种疼痛可以持续相当长的时间。同样，神经病理性疼痛由于对现有医疗治疗的反应较差，因而很难被治愈。众所周知的是外周和中枢机制都对慢性疼痛的产生有一定贡献，伤害性传入神经过度持续病理性刺激（也被叫做“外周敏化”）通常被认为是神经病理性疼痛的触发因素。通常由于传入纤维中凸出的形态和逐渐的变化所造成的神经损伤或者变性都会产生慢性疼痛。当因创伤切断外周轴突时，近端神经残端肿胀，或者，神经断端处形成许多再生神经纤维，而这些再生神经纤维可能将断端神经纤维连接起来。如果这种再生受阻，神经断端就会停止再生，然后周围神经胶质形成一种体积庞大的结构叫做神经瘤。受损神经中的神经瘤和正常细胞体两者都会产生异常的异位放电（也就是说，这种异常放电是在神经末梢近端产生的），而这种异常放电可能会产生疼痛。关于异常放电的机制是否与机体本身的疾病有关目前仍然处在进一步的探索之中。包括炎性机制、交感再生和表达改变和/或与神经元兴奋性有关的多种蛋白质的活性都与外周敏化有一定关联。在后来机制的研究中发现，在受损纤维中K+通道池的下调是异常放电的特征（参见表2）。早前研究报道，脊神经结扎的动物DRG中的A-型和延迟整流K+电流都会降低。在后来的研究中已被广泛证实多种K+通道的表达和活性的下调是受损/变性外周伤害性（有时是非伤害性）神经纤维中神经性重构的特征之一（表2）。这种“负性驱动”影响广泛存在于外周躯体感觉系统中表达的所有主要K+通道亚型中，因此，这种表达似乎是一种普遍现象。尽管，这很像是这种对K+通道/电流表面统一地抑制实际上是由多种不同机制所驱使。这种抑制是潜在性痛觉传入纤维外周敏化的主要原因之一，并且也是持续性疼痛的主要因素，上述这些是已明确的。正如我们已经提到的那样，美奥诊所关于患有K+通道自身抗体病人疼痛的流行病学研究极大地支持了这一概述。表2总结了关于在多种神经病理性疼痛动物模型（也包括一些慢性疼痛模型）中对K+通道抑制的文献研究记录。由于文章篇幅的原因，我们将不对收集的每一篇文献逐一叙述，但是会列举出一些具有特征性的例子。表2.慢性疼痛模型中K+通道在外周感觉系统中表达和功能的下调K+通道家族慢性疼痛模型损伤时间实验对象注释引用Kv1坐骨神经离断2周大鼠在所有DRG中Kv1.1,Kv1.2,Kv1.3和Kv1.4mRNA下调【28】脊神经结扎7-9天大鼠在大尺寸DRG神经元中Kv1.1和Kv1.2免疫活性表达的下调，而在小尺寸DRG神经元中则是Kv1.4（占所有的50-60%）表达的下调【31】慢性压迫性神经损伤3-7天大鼠整个DRG中Kv1.1，Kv1.2和1.4在mRNA水平下调【32】糖尿病神经病变3周大鼠整个DRG中Kv1.4（不包括Kv1.1或者Kv1.2）mRNA水平下调【107】骨癌痛2-3周大鼠DRG中Kv1.4免疫活性和IKA强度增加【170】Kv2慢性压迫性神经损伤3-7天大鼠整个DRG中Kv2.2mRNA水平下调【32】Kv3糖尿病神经病变3周大鼠整个DRG中Kv3.4mRNA水平上下调【107】脊神经结扎7天大鼠短直径DRG神经元中Kv3.4免疫活性下降【38】骨癌痛2-3周大鼠DRG神经元中Kv3.4免疫活性下降【170】Kv4坐骨神经不全性损伤7-14天小鼠整个DRG中Kv4.3mRNA下调【106】慢性压迫性神经损伤3-7天大鼠整个DRG中Kv4.2和Kv4.3mRNA水平下调【32】糖尿病神经病变3周大鼠整个DRG中Kv4.2和Kv4.3mRNA水平下调【107】脊神经结扎7天大鼠短直径DRG神经元中Kv4.3免疫活性下降【38】醋酸酸性诱导慢性内脏超敏反应3-6周大鼠免疫印迹法发现在DRG包括结肠传入纤维中Kv4.3蛋白的下调【108】骨癌痛2-3周大鼠DRG神经元中Kv4.3免疫活性和IKA强度增加【170】Kv7(M通道)坐骨神经不全性损伤2-4周大鼠整个DRG中Kcnq2转录水平和DRG细胞胞体（主要是小尺寸神经元）中Kv7.2免疫荧光下调【45】坐骨神经离断4天大鼠坐骨神经C纤维中Kv7.5免疫活性急剧降低【46】骨癌痛2-4周大鼠在DRG神经元中，Kv7.2和Kv7.3免疫活性急剧降低，M样电流强度降低【47】隐神经离断4周小鼠神经瘤中有髓神经纤维郎飞结中Kv7.2免疫活性积聚【50】Kv9脊神经离断24小时内监测，3天内完成大鼠大尺寸有髓DRG神经元细胞胞体中Kv9.1mRNA和免疫活性快速下调【36】K2P足跖CFA注射1-4天大鼠整个DRG中TRESK,TASK-1—3,THIK-2转录水平大多数为双侧减少，同侧DRG中TASK-2免疫活性降低【64】坐骨神经离断3周大鼠整个DRG中TRESKmRNA下调【218】Ca2+激活K+通道脊神经结扎2-3周大鼠在急性分离的中等和短直径DRG神经元中K(Ca)电流下调。在神经元胞体轴突离断中全部K(Ca)以及BK,SK和IK电流都会降低【219】KATP脊神经结扎17-28天大鼠在急性分离的大尺寸DRG神经元中抑制KATP通道活性【220】脊神经结扎17-28天大鼠主要是有髓大尺寸DRG神经元中SUR1免疫活性下调【74】Kv7,Kv4和REST所致的转录抑制在电压门控K+通道中，Kv7或者M通道可能具有最负值激活阈值（低于-60mV，在某些情况下可以达到-80mV；参见【34】中的表4，与Kv通道激活阈值相比较）。因此，对于静息电位接近-60mV的神经元，就如这种伤害性神经元，M样电流可以认为是静息状态下电压门控K+通道中最富流的部分。实然，小尺寸DRG神经元中电压钳处于-60mV时，可以观测到一小股外向电流，而这一小股外向电流可以被M通道阻滞剂XE991几乎完全性阻滞，同样可以被M通道激活剂，瑞替加滨和氟吡汀强烈增强。和K2P渗漏通道相比，M通道具有很强的电压依赖性，与Kv通道潜在性IKA相比，M通道不灭活。这一系列特性使得M样电流成为调控伤害性感受器静息膜电位的主要可能因素。因此，在伤害性感受器中任何可以使M通道表达下调或者抑制M通道活性的因素都可以使之产生持续过度兴奋性。对伤害性感受器M通道的急性抑制的确可以产生疼痛行为，并且在大鼠中产生热痛敏（参见下文）。Rose和她的研究团队最近报道了在对大鼠坐骨神经部分结扎（PSNL）后，同侧DRG中Kv7.2的表达（包括mRNA和蛋白质）受到严重的下调。相似的，对大鼠坐骨神经离断术后，DRG中Kv7.5免疫活性严重丧失。与以往对于增强M样电流抑制疼痛作用研究结果相一致的是，Rose和她的研究团队证明由于神经性损伤引起的热痛敏可以通过直接在受伤大鼠神经瘤区域注射M通道激活剂氟吡汀所缓解；而这种作用可以被M通道阻滞剂XE991完全阻滞。有趣的是，在未受伤大鼠坐骨神经周围注射氟吡汀对热缩回潜伏期没有显著影响。这一现象的原因暂且还不是十分清楚，但是一个可能的解释是，尽管在神经纤维内其他地方表达的下调，剩余的M通道实际上可能是集中在神经瘤根中抑制其产生异位放电的一种补偿机制。Roza和他的团队报道，Kv7.2会在完全性离断的小鼠隐神经末梢神经瘤中大量积聚。由Kcnq基因编码的Kv7亚基具有功能性抑制剂成分1（RE1，NRSE）的集合位点，而这个集合位点具有聚集抑制剂成分1-沉默转录因子的作用从而导致对于Kcnq2,Kcnq3,Kcnq5和Kcnq4转录的抑制。DRG神经元中REST的过度表达明显抑制M样电流强度并且可以额外的增加这些神经元的兴奋性。虽然REST在神经元中的表达基线很少，但是当遇到炎症或者神经病理性损伤之后，它们的表达水平会显著增长。因此，这可能就表明了神经病理性损伤之后M通道表达下调是由REST所致转录抑制来调控的。实然，PSNL之后的REST免疫活性和转录水平的增长反映了Kv7.2的免疫活性和mRNA水平的交互降低。值得注意的是，在受伤后的4个星期对Kv7.2的下调和REST的上调的研究仅仅只具有统计学意义，而神经病理性疼痛的出现要早很多。因此，Kv7.2的下调更像是维持神经病理性疼痛而不是触发它。根据这一假说我们分析，在感觉神经元中REST的表达由创伤和/或炎症当时或之后不久发生的神经病理性损伤所诱发。REST对于靶基因转录抑制的效果取决于REST中RE1对于这些基因的亲和力以及REST本身的浓度。因此，在神经损伤之后REST表达的逐渐增加可以成功地敲除它的靶基因，而这一切都与REST中RE1部分的亲和力相一致。另一个关于Kcnq表达调节的转录机制最近已被Zhang和Shapiro所证实。在这项研究中证实，Kcnq2和Kcnq3的表达由依赖性活动方式中的活性T细胞（NFAT）的核转录因子调控。神经损伤之后发现NFAT在DRG神经元中的表达会增加，因此，在外周神经纤维神经病理性重塑期间，Kcnq基因的转录调控可能显示出一种复杂的模式就像是有负性（通过REST）和正性（通过NFAT）调控基础一样。需要注意的是，尽管有报道称Kcnq基因的正调控与NFATc1/NFATc2异构体有关，而在神经损伤之后，DRG中的NFATc4的表达水平持续上调。因而，NFAT途径与神经病理性疼痛中Kcnq基因调控的相关性还有待考量。REST所致神经病理性疼痛有关抑制也同样被证实是另一种在伤害性感受器中表达的Kv通道亚型—Kv4.3表达下调的机制。与Kv7通道相似的是，Kv4.3也同样具有REST关联部分，并且Kv4.3的下调与PSNL损伤后REST的增加有着密切的相关性。在这些研究中产生的影响要早于【45】中所报道的结果，即当损伤7天后，Kv4.3的表达会达到它的最低值。已有关于Kv4通道在多种慢性疼痛模型中表达下调的记载，并且这更倾向于神经损伤后伤害性感受器中A样电流强度的减弱。因为有许多其他基因受到这种转录抑制剂的调节，所以这很容易让人认为REST可能确实与躯体感觉神经元神经病理性重塑有关联。因而，有报道指出，神经病理性损伤后，Nav1.8电压门控Na+通道和μ-阿片受体表达的下调都与REST有关。尽管Nav1.8的下调并不是由自身兴奋性所致，却可能对于在神经病变躯体感觉神经纤维中整体表型替代有着重要作用。Kv2和沉默Kv通道亚型感觉性神经元中一小部分高阈值延迟整流电流是由Kv2.1和Kv2.2通道所调控，这种调控可由Kv2.1和Kv2.2自身或者由与沉默Kv通道亚型—9.1和9.3所组成的混合物调控。有报道指出，轴突切断后会导致Kv2.1和Kv2.2表达的部分下调，不管怎样，目前已经发现Kv9.1对于这种表达下调具有重要影响。这种Kv通道亚型（常常包括Kv2.1和Kv2.2）主要存在于有髓神经纤维（Aδ和Aβ）以及它们的细胞胞体。引人注目的是，在对大鼠脊神经横断试验中发现Kv9.1mRNA和蛋白质表达的快速下调；这种下调在损伤后24小时达到高峰并于损伤后7天彻底消失。这种快速的效果与疼痛模型中快速形成的神经性痛觉过敏有关，同时表明，与上述Kv7和Kv4通道不同的是，Kv9.1表达的下调可能与触发神经病理性疼痛有关。作为Kv9.1在神经病理性疼痛发展当中作用的依据，活体中鞘内siRNA敲除Kv9.1基因可以产生与外伤相似的机械性痛敏。在对A纤维持续性研究中发现，Aδ（主要存在于伤害性感受器）和Aβ纤维（主要存在于非伤害性感受器）的过度兴奋由Kv9.1表达的下调所控制，因而可以在遭受神经损伤后产生异位电活动从而导致外周敏化。Kv9.1中何种亚型表达的下调能够兴奋躯体感觉纤维的具体机制目前还尚未发现。Kv9.x是沉默Kv通道亚型中的一员，它能够通过自我表达介导非K+电流，也同样能够与其他几种Kv通道亚型聚合对它们的门控进行调节。但是，在爪蟾卵母细胞中Kv2.1和Kv9.1的共表达可以导致电流强度以及失活Kv2.1电流的易化作用减少至少70%。因此，如果Kv9.1确实是如上所述的在神经纤维中与Kv2.1聚合，那么Kv9.1表达的下调将会使得Kv2.1电流得到增强而不是抑制它。虽然有些生物物理学情况依赖于K+通道抑制，但这实际上也降低了其兴奋性（比如，通过产生去极化钝化电压门控Na+通道或者通过减缓动作电位复极化因而降低电兴奋频率），显然这就要求，需要后续的研究对Kv9.1在躯体感觉神经元兴奋的过程中扮演什么样的角色做出具体的分析和阐述。K+通道和炎性疼痛炎性疼痛通常被描绘成一组存在于急性、生理性疼痛（机体对于伤害性刺激的正常反应）和慢性/神经病理性疼痛（一种病理性疼痛）之间的一种机制，并且两种疼痛的产生机制有着显著的重叠。炎症是当机体组织受损（比如，受伤或者感染）时产生的一种复杂的免疫反应，而炎症的作用即是清除体内有害刺激（例如，清除体内感染菌）同时促进组织再生。炎症反应潜在的免疫学机制不仅多种多样而且还很重要，但是这超出了我们这片文章所要探讨的范围。炎症反应的共同特点即是由多种炎症因子所介导，而这些炎症因子则是由受损组织、集聚的免疫细胞甚至是传入感觉神经纤维控制的炎性组织释放到细胞外的炎性区域（后一种现象又被称为“神经元性炎症”）。这些因子常常被称为“炎性因子”，并且是炎症“副作用”——炎性疼痛的关键性诱发因素。炎性因子种类的多重性令人难以想象，包括前列腺素、白三烯、白介素（其他大量细胞因子和趋化因子）、缓激肽、P物质、ATP、生长因子、蛋白酶、质子、NO等；上述这些都可以在多种条件下的炎性组织中发现。以往将许多炎性因子（例如，缓激肽、组胺、5-HT）认为是内源性疼痛的诱发因素，同时这些可以直接兴奋或者敏化伤害性传入纤维的外周末梢，从而产生疼痛。炎性因子的兴奋性机制（包括对于离子通道的作用机制）已被广泛讨论，并且已发表在最近的一些期刊文章中。因此，在这里我们就将仅仅探讨炎性因子作用于K+通道的已知机制（但是对于这方面的研究却很少）。当谈论起炎性疼痛的机制时，目前的大多数研究都将目光集中在炎性因子对于不同离子通道的激活和“敏化”以使伤害性感受器快速去极化上。这就包括了多种不同的TRP通道，例如TRPV1、TRPV2、TRPV4、TRPA1、TRPM8（已被最近多篇文章所讨论）、ASICs、P2X受体或者河豚毒不敏感型电压门控Na+通道——Nav1.9和Nav1.8。然而，在图.（1）中系统化陈述，并且在整篇文章中也已例举传入纤维的急性、长期过度兴奋以及超敏能通过对K+通道活性的抑制/下调而实现。目前已被实验室明确证实的炎性反应机制少之又少，但是仅有的实验室数据证实，炎性反应机制中大多数关系到M通道。Kv7通道之所以被命名为“M通道”，是因为其对于毒蕈碱乙酰胆碱受体刺激敏感（抑制）。DavidBrown和PaulAdams花费30年对M样电流的研究发现，M通道是G蛋白耦联受体兴奋性作用的典型范例，这种兴奋性作用是通过Gα亚型Gq/11所表现。对这种类型研究最多的受体（起码是与M通道调控有关的）就是毒蕈碱M1和缓激肽B2受体。通过这种受体引发的信号级联包括卵磷脂C（PLC）的激活，使得可以水解细胞膜的磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）以产生二酰基甘油（DAG）以及释放肌醇1,4,5-三磷酸（IP3）进入细胞质。DAG可以激活蛋白激酶C或者进一步代谢产生其他诸如磷脂酸和花生四烯酸的信号分子，而IP3能够激活内质网（ER）中的IP3受体并且诱导内质网中Ca2+的释放。M通道可以因PIP2耗竭和内质网中Ca2+释放而抑制；换句话说，PKC磷酸化使得M通道对于PIP2耗竭变得敏感。前文已赘述，M通道在外周痛觉纤维中广泛表达并且其活性与这些神经纤维兴奋性密切相关。此外，在大鼠后爪注射XE991后，产生自发性疼痛反应。巧合的是，许多炎性因子的受体被耦合到同一Gq/11-PLC信号传导途径，就如同上述M1和B2受体一般。许多这些受体在外周伤害性感受器中是很主要的，并且能够激活外周伤害性感受器。在这些受体中包括，B2受体本身、组胺H1受体、蛋白酶活化受体-2（PAR2）、前列腺素EP1、嘌呤受体P2Y以及其他许多受体。因此，由缓激肽（一种内源性多肽被认为是最强力的内源性致痛物质）刺激伤害性神经元对M样电流产生强烈的抑制作用，并且产生兴奋性，而这些能够被M通道阻滞剂XE991所模拟，M通道强化剂氟吡汀能够阻止上述这一切。相似的是，小直径DRG神经元中M通道被PAR-2所抑制，而被MrgD受体触发。最近的研究证实，在三叉神经伤害性感受器中的M通道也能够被NO通过S-亚硝基在S2和S3TMDs之间细胞质基质环路中的氧化还原敏感模块所抑制。NO介导调控抑制M通道与伤害性感受器中增加的兴奋性和释放的CGRP有关，并且认为NO在三叉神经疾病，例如头痛和偏头痛中的具有兴奋性作用。因此，目前的证据强烈支持伤害性神经元中炎性因子触发的信号级联所致的急性M通道抑制能够造成急性炎症伤害性感受和疼痛。关于其他K+通道和炎性疼痛有关性的直接证据很有限。我们现在有理由假设，能够被炎性机制直接调节的另一种K+通道家族就是K2P通道家族，因为这类通道家族有很精细的调控机制，其中的某些亚型甚至直接与炎症反应有关。因此，在DRG神经元中表达的TASK通道能够因酸化而抑制，而这是组织在炎性反应的正常现象。此外，Gq/11或者Gs途径可以抑制许多K2P通道。现已证实，由Gq/11耦合Ⅰ型代谢型谷氨酸受体抑制K2P能够在中枢神经系统（CNS）神经元中产生缓慢且持续的电兴奋。因此，伤害性感受器中由受体调控抑制背景K+通道可以导致炎性疼痛，而这种机制与M通道导致炎性疼痛的机制相类似的假说是合乎逻辑的。在某系疾病（例如，关节炎、慢性感染等）急性炎症可能会迁延为慢性，与之相关的炎性疼痛也是如此。以神经病理性疼痛为例，慢性炎症与支配炎症组织的传入神经纤维中重塑和永久改变的一些基因表达有关。在慢性炎症环境下的K+通道表达谱的改变目前并没有系统性的研究，仅仅是少数的表浅观测。因此，个别K2P通道（参见表2）的转录水平和TASK-2蛋白在慢性炎症模型（后爪注射完全弗氏佐剂—CFA）中大鼠的DRG神经元中的表达水平有所下调。利用组合炎症介质体外培养DRG神经元48小时后发现，这可以降低M样电流强度以及Kv7.2的表达（这可能是由REST介导的，因为是在相同培养基中刺激后的表达）。同样的，利用TGFβ处理培养DRG48小时可以使得DRG中A样电流强度降低，Kv1.4转录和蛋白水平下调，而这一机制被认为是在慢性胰腺炎中导致胰腺痛觉过敏的主要原因。K+通道和癌性疼痛因肿瘤引起的疼痛是由炎性、神经病理性、缺血性和肿瘤压迫的特殊关联以及癌细胞释放的化学物质所致。照此，癌性疼痛是一种极其异质的病理表现，因而很难用动物模型复制。因此，目前仅有少数关于K+通道在癌性疼痛中作用的文章发表。因此，Zheng和他的合著者们利用大鼠模拟骨癌痛2-4周发现，DRG神经元中M通道亚型Kv7.2和Kv7.3表达的剧烈下调。与上述模型大鼠相比，这种效果是伴随着M样电流强度的明显降低所致，而这些可以在癌症动物的DRG中急性分离出的神经元中记录到。更重要的是，在患有骨肿瘤的大鼠中应用瑞替加滨可以抑制骨肿瘤所致急性分离短直径DRG神经元的过度兴奋性，缓解机械性触摸痛和热痛敏。这一结果与Rose和她的团队报道的神经病理性模型中Kv7.2表达下调的发现很接近。两种研究都认为，除外在慢性疼痛影响下会减少M通道的数量，药理学上的增敏剂也同样可以有效的影响M通道的表达数量从而降低伤害性感受器的兴奋性。另一组研究同样利用大鼠骨肿瘤的模型发现在DRG伤害性感受器中K+通道表达的复杂变化。因此，在骨肿瘤诱发疼痛后的2-3周发现A型K+电流亚型Kv1.4和Kv4.3表达的上调，却发现Kv3.4表达水平的剧烈下调。从急性分离的DRG神经元电生理学记录中证实，骨肿瘤疼痛的发生与发展是与IKA强度的增加，IKDR强度的下降（后者与延迟整流K+通道，比如M通道表达的下调幅度相一致）有关。正如前所述，引起癌性疼痛的原因很复杂；因此，如果在癌痛模型中发现外周传入纤维的功能性变化并不可大惊小怪，甚至与神经病理性或者炎性疼痛模型相比癌性疼痛的机制更为复杂。潜在的镇痛药物靶点——K+通道正如这篇文章所强调的，在外周痛觉传导通路中多种K+通道的缺失是导致痛觉传入神经过度兴奋的主要原因。此外，一般来说，在大多数神经元中不管引起过度兴奋的物质是什么只要激活增强K+电流强度就很有可能产生一种抑制兴奋的效果。因此，利用K+通道增敏剂作为阵痛的策略是母庸置疑的。实然，在最近几年已经开展了许多关于这方面的工作和研究旨在证实和优化这种K+通道增敏剂（或者叫做K+通道开放剂）同时证实它们在阵痛管理中的潜在作用。因此，这些研究大部分都集中在对M通道的研究上。之前我们大概简要的阐述了当前关于M通道开放剂研究的文章，让我们认真考虑一个重要的问题——在外周痛觉传导通路中K+通道是否可以作为阵痛药物靶点：ⅰ）与其他阵痛药物靶点相比，作为靶点的K+通道是否具有明显的优势？ⅱ）是否可以将外周K+通道作为唯一靶点而不影响CNS？ⅲ）可以达到理想的选择性水平吗？在我们看来，第一个问题可以肯定而明确的回答。实然，与简单地阻断动作电位的发放（例如，电压门控Na+通道阻滞剂，利多卡因）或者阻断从外周到CNS的突触传递（就像电压门控Ca2+通道阻滞剂齐考诺肽）相比，合理的增强K+通道活性不应该是完全性丧失传入纤维兴奋性，而是重置其兴奋阈值使之位于一个较高的水平。因此，将外周K+通道作为药物靶点在理论上至少可以保持过度兴奋的伤害性感受器的正常灵敏度而不是完全地阻断它。可能的是，这种通常伴随着局部阵痛药物作用的策略应该不易产生运动障碍。然而，第二和三个问题一般来说并不易于解决，但都可以用来研究测试特定离子通道药物靶点。由Kv7编码KCNQ基因的复制和随后证实的KCNQ2和KCNQ3基因的突变都被认为是造成癫痫、人类良性家族性新生儿惊厥（BFNC）的基础，并且由此可以将Kv7通道作为治疗神经兴奋过度障碍的潜在药物靶点。起初，这种治疗方法仅仅针对癫痫，但是随后经过对痛觉传导通路中功能性M通道的研究，学者们在癫痫的基础之上又增加了另一种神经过度兴奋障碍的病例，比如偏头痛和慢性疼痛，以及其他的一些可能病种。2011年7月，M通道开放剂瑞替加滨（依佐加滨）已被美国食品和药物管理局证实可以作为治疗成人部分性癫痫发作的辅助药物。尽管瑞替加滨在治疗癫痫方面取得了突破性的成功，但是将其作为治疗疼痛药物的前景目前仍然不是那么的明确。因此，治疗带状疱疹后遗神经痛的Ⅱa期理论性临床试验的结果是不确定的。但是，有必要指出的是在发现KCNQ通道复制和阐明瑞替加滨抑制兴奋性的机制之前，氟吡汀有着与瑞替加滨相类似的化学结构（例如科达得龙、Awegal等；参见图2a,b），并被作为一种非阿片类镇痛药物在1984年的欧洲开始使用。尽管氟吡汀的选择性受到质疑，但仍然认为其中的M通道兴奋作用可以增强氟吡汀的镇痛效果。氟吡汀可以有效地降低手术后疼痛、慢性肌肉骨骼痛、偏头痛以及神经病理性疼痛。最近的研究发现，一些已知的非甾体类抗炎药（NSAIDs）例如，双氯芬酸（图.2c）和塞来昔布也同样拥有很强的M通道开放作用，以此可以解释它们至少一部分的镇痛效能。因此，尽管瑞替加滨的镇痛作用机制还不是那么明确，但是基于M通道开放剂的镇痛治疗显然是一个不错的研究方向，这在动物模型中得到了证实。另一个需要重点指出的是，到目前为止，M通道开放剂曾几乎只作为全身给药的小分子药物（至少是公开的）。由于M通道在整个中枢神经系统（CNS）中大量表达，因而药物的作用存在一定的局限性和安全性问题，但是如果M通道开放剂不能够通过血-脑屏障，仅在外周发挥作用，那么将会减少上述问题的发生。由于已证实瑞替加滨是M通道开放剂，不说成百也有上千种新型M通道开放剂（从超过600种特殊开放剂中筛选）已被证实或者已由几家大型制药公司，例如百时美施贵宝、Icagen（现Neusentis）、阿博特实验室、谢宗翰，以及大学实验室的努力而筛选合成。由于大量化合物的生产和产权的保护，在这我们就简要大概的例举一些这一领域的关键发现。一篇很好的关于治疗疼痛的M通道开放剂研发的综述可以在【171】中找到。ICA-27243图.（2）在这篇文章中提到的一些M通道开放剂的化学结构。QQ-58BMS-丙烯酰胺(S)-1化合物B1双氯芬酸氟吡汀金刚烷-1-羧基酸（3-甲基-3H-苯基-2-取代基）酰肼瑞替加滨ICA-27243图.（2）在这篇文章中提到的一些M通道开放剂的化学结构。QQ-58BMS-丙烯酰胺(S)-1化合物B1双氯芬酸氟吡汀金刚烷-1-羧基酸（3-甲基-3H-苯基-2-取代基）酰肼瑞替加滨3-氨基吡啶3-氨基吡啶（瑞替加滨和氟吡汀，图.2a,b）是一种相对非特异性的M通道开放剂，它能够活化除外Kv7.1所有Kv7通道亚型，其中Kv7.3对于M通道开放剂相当敏感。瑞替加滨的作用靶点位于Kv7通道的S5TMD内；这其中包含了一个对于瑞替加滨作用效果很关键的残基W236（存在于Kv7.2中），但这一残基在Kv7.1中缺失。3-氨基吡啶诱导电压依赖性很强通道的电位负向移动（瑞替加滨作用于Kv7.2/Kv7.3需要大于-30mV的电压），并且在饱和电压下增大最大稳态K+电流传导。将氟吡汀注入神经病理性大鼠模型的神经瘤处会减轻大鼠的热痛敏；类似的，在大鼠后爪注入瑞替加滨可以缓解缓激肽诱发的疼痛。瑞替加滨的全身性用药也同样对多种类型疼痛，例如颞下颌关节疼痛、内脏痛以及角叉菜引起的痛觉过敏具有很好的镇痛效果。丙烯酰胺已知的丙烯酰胺包括了(S)-1，(S)-2等，且目前已被百时美施贵宝研发合成（图.2d）。这些化合物很明显地分享相同的作用位点，以及具有与瑞替加滨相同的特殊属性。丙烯酰胺在偏头痛的皮层扩散性抑制模型中表现活跃。金刚烷基衍生物金刚烷基衍生物最近已被Icagen证实为一种Kv7.2/Kv7.3通道的强力催化剂（EC50<1μM），对于Kv7.2/Kv7.3的选择性为Kv7.1/KCNE1通道的100倍。这一家族中的一些成员在降低福尔马林介导的疼痛第二阶段以及减轻脊神经结扎所致的神经病理性疼痛中发挥一定的功效。关于这些化合物镇痛作用的靶点、机制以及药物对于其他Kv7通道家族成员的选择性如何目前还未有明确的报道。苯酰替苯胺ICA-27243【N-(6-氯-吡啶-3-基)-3,4-二氟苯甲酰胺】是另一种被Icagen研发的Kv7.2/Kv7.3的开放剂。与瑞替加滨相比其口服生物利用率以及对于Kv7.2/Kv7.3通道和Kv7.4或者Kv7.3/7.5异种多聚体的选择性要更加优化。ICA-27243对于其他几种包括GABAA和电压门控Na+通道（NaV1.2）在内的离子通道没有什么重要作用。这一特性将苯酰替苯胺与瑞替加滨区分开来，因为有报道称瑞替加滨能够影响GABAA电流。ICA-27243拥有在Kv7通道中独有的结合位点，而这个结合位点与3-氨基吡啶、丙烯酰胺和存在于电压传感器附近的通道的结合位点有所不同。一系列关系紧密的化合物（“ztz系列”）在另一项研究中得到证实。苯并咪唑一组与“化合物B1”（图.2g）有关的混合物最近被阿博特实验室得到验证。苯并咪唑最为显著的特征即是对于Kv7.2的高选择性。苯并咪唑的几种衍生物对Kv7.2有大概2-3μM的EC50，对Kv7.2/Kv7.3相比于Kv7.2有稍高的EC50，但是对于Kv7.3，Kv7.4和Kv7.5几乎完全无作用。这种高度选择性是苯并咪唑最具吸引力的特性，并且可以避免激活主要在血管以及听觉传导通路中表达的Kv7.4而引起的副作用。目前还么有关于苯并咪唑作用于Kv7.1的报道。与ICA-27243、苯酰替苯胺相似的是，苯并咪唑作用于Kv7通道时也不需要W236。PPO（QO）系列张海林团队目前已合成一些吡唑【1.5-a】嘧啶-7（4H）-1（PPO）的衍生物，并且是Kv7的强效开放剂，但是并不具有高选择性。QO化合物拥有范围在2-10μM的EC50水平并且能够通过通道电压依赖的负向移位激活Kv7通道；该化合物也能够显著降低通道动力。据报道先导化合物QO-58（图.2h）可能是依据其能力按时效将电压依赖性Kv7通道转变为具有超极化潜能的有效化合物。因此，