蛋白激酶C与疼痛及镇痛药物的关系综述,麻醉学论文

蛋白激酶C与疼痛及镇痛药物的关系综述,麻醉学论文摘要：蛋白激酶C(PKC)是一组丝氨酸/苏氨酸激酶，是细胞内一种重要的信号转导分子。PKC亚型PKCε、PKC、PKC、PKC可调节离子通道和受体，介入疼痛的发生。PKC在不同疼痛类型中已有相关研究，包括镰状细胞疾病的慢性疼痛、椎间盘退变、慢性偏头痛、炎症性疼痛、癌性骨痛、神经病理性疼痛。常用的镇痛药物包括非甾体类抗炎药、阿片类药物、抗惊厥类药物等，有研究表示清楚PKC与吗啡、瑞芬太尼、对乙酰氨基酚、帕瑞昔布、加巴喷丁、普瑞巴林等镇痛药物之间也存在互相影响。当前，PKC在疼痛中的研究较多，该文就PKC与疼痛和镇痛药物的关系进行综述，有望为治疗疼痛提供新思路，成为疼痛病理生理机制研究和疼痛治疗的分子靶标。本文关键词语:蛋白激酶C;疼痛;非甾体类抗炎药物;阿片类药物;抗惊厥类药物;Abstract：ProteinkinaseC(PKC)isagroupofserine/threoninekinases,whichareimportantsignaltransductionmoleculesincells.ThePKCε,PKC,PKC,andPKCsubtypesofPKCkinasescanregulateionchannelsandreceptors,whichparticipateintheoccurrenceofpain.ThePKCkinasehasbeenstudiedinvarioustypesofpain,includingchronicpaininsicklecelldisease,discdegeneration,chronicmigraine,inflammatorypain,cancerousbonepain,neuropathicpain,andsoon.Thecommonlyusedanalgesicdrugsincludenon-steroidalanti-inflammatorydrugs,opioids,anticonvulsantdrugs,etc.StudieshaveshownthatthePKCisassociatedwithmorphine,remifentanil,acetaminophen,parecoxib,gabapentin,pregabalinandotheranalgesics.Atpresent,therearemanystudiesontheapplicationofthePKCkinaseinpain.ThisarticlereportstherelationshipbetweenPKCkinaseandpainandanalgesicdrugs.Itisexpectedtoprovidenovelideasforthetreatmentofpainandbecomedrugtargetsforthestudyofthepathophysiologicalmechanism.Keyword：ProteinkinaseC;Pain;Non-steroidalanti-inflammatorydrugs;Opioids;Anticonvulsants;疼痛发病机制复杂，按病理生理学机制主要分为伤害感受性疼痛、神经病理性疼痛两种类型；按发病持续时间分为急性疼痛和慢性疼痛。疼痛临床表现多样，全球范围内经受不同程度疼痛折磨的人数高达15亿人以上，而疼痛治疗效果的影响因素诸多。对于很多顽固性疼痛会反复发作，极难治愈，是特别棘手的临床问题，使用镇痛药物后疼痛缓解程度不一。疼痛控制不佳会给患者造成极大的身心痛苦，导致患者身体衰弱和生活质量下降。蛋白激酶C(proteinkinaseC,PKC)是丝氨酸/苏氨酸激酶家族的总称，由相对分子质量为77～83ku的多肽单链构成。当前为止已经至少鉴定出10种PKC亚型，分为A、B、C3组，A组称为典型或传统的PKC(conventionalPKC,cPKCs),包括、I、Ⅱ和亚类。B组为新型PKC(novelPKC,nPKCs),包括、ε、(L)和亚类，C组为非典型PKC(atypicalPKC,aPKCs),由和亚类组成。其各种亚型介入细胞周期、细胞凋亡、有丝分裂、炎症反响等多种细胞内病理生理功能调控。PKC作为一种胞内第二信使，在神经元兴奋性的调制、信号传导、神经递质的释放、突触可塑性等中起到相关作用，同时有研究发现，PKC在疼痛传导中起重要作用。PKC家族在疼痛调节中具有同工酶特异性作用[1]。临床常用的镇痛药物包括非甾体抗炎药、阿片类药物、抗惊厥类药物等。针对不同的疼痛类型及疼痛程度，选择的镇痛药物有所不同。对于神经病理性疼痛，钙离子通道调节剂加巴喷丁、普瑞巴林是一线推荐治疗药物。根据世界卫生组织(WHO)三阶梯镇痛治疗原则，轻度疼痛可选用非甾体类抗炎药物；中度疼痛可选用弱阿片类药物或低剂量的强阿片类药物，并可联合应用非甾体类抗炎药物以及辅助镇痛药物；重度疼痛首选强阿片类药，并可合用非甾体类抗炎药物以及辅助镇痛药物。通过规范、有效的治疗，患者疼痛能够得以缓解，但仍有部分患者的疼痛难以控制，仅通过常规的药物治疗效果不满意和(或)出现不能耐受的不良反响，成为医生、患者共同面临的棘手问题。有研究表示清楚PKC与镇痛药物之间存在互相影响，因而PKC有望成为疼痛治疗的分子靶标。1、PKC在不同疼痛中的研究1.1、镰状细胞病镰状细胞病(sicklecelldisease,SCD)又称镰状细胞性贫血症(sicklecellanemia),这是一种遗传性疾病，患者的红细胞形状出现异常，呈镰刀状或者新月状，会导致血管内血液流动不畅，血氧传输受限，引起严重的疼痛和器官损伤。疼痛是SCD的最典型特征，患有SCD的患者在其一生中都经历着无法预测的反复发作的急性疼痛危机以及慢性持续疼痛[2]。疼痛可能始于婴儿期，并在整个生命中严重程度增加，进而导致住院和生活质量下降[3]。PKC各亚型PKCε、PKC、PKC、PKC在SCD中均有研究报道，华而不实研究最多的是PKC[2]。在TOW小鼠中，通过分析PKC质-膜易位，在脊髓背角浅层中PKC的活化升高。脊髓PKC的过度活化仅在-氨基丁酸能神经元的抑制性神经元(GABAergicneuron,VGAT+)中发生，而在谷氨酸能兴奋性神经元(glutamatergic,VGLUT2+)中不发生。由于PKC激活可能会抑制GABA转运活性，因而PKC可能会通过抑制GABA的抑制性机制而促进SCD的慢性疼痛[4]。通过造血干细胞移植方式方法(hematopoieticstemcelltransplantation,HSCT),建立了受体PKC-KO和WT小鼠典型的血液学缺陷和SCD的系统性体征，在缺乏PKC的小鼠中未检测到自发性疼痛或诱发性疼痛，这强烈表示清楚，脊髓PKC是SCD中持续性和诱发性疼痛的产生和维持的关键机制[2]。1.2、椎间盘退变椎间盘退变(intervertebraldiscdegeneration,IVDD)易导致退行性椎间盘突出症，如腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症和椎间盘下腰痛等。大量的临床和基础研究表示清楚，降钙素能够促进软骨细胞增殖，刺激Ⅱ型胶原和蛋白多糖的合成，防止软骨退变。在建立大鼠尾椎间盘退变模型中，IL-1通过降低蛋白激酶C-ε磷酸化而增加PKC-磷酸化来诱导髓核细胞(nucleuspulposuscell,NPC)变化。降钙素治疗能够预防或逆转IL-1诱导的与变性相关的PKC信号传导的细胞变化，证实了降钙素对体内IVDD的积极作用。总而言之，这项研究初次说明了降钙素在调节椎间盘核中基质成分中的重要作用，且降钙素可通过激活PKC-ε途径和抑制PKC-途径来延缓椎间盘核的变性[5]。1.3、慢性偏头痛偏头痛是常见的慢性神经血管疾病，是一种突发性、多发性且具备着偏侧性、中重度的头痛病症。证据表示清楚一氧化氮(NO)可能是偏头痛发病的一个致病因素，Westernblotting实验显示，硝酸甘油(nitroglycerin,NTG)和硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)NO供体给药后，硬脑膜内蛋白激酶C和蛋白激酶Cε表示出上调，磷酸化程度增加。除此之外，PKC阻滞剂可阻止NTG和SNP诱导的疼痛超敏反响。NTG能够增加蛋白激酶C,,和ε的磷酸化水平，而丙戊酸(Valproate,VP)抑制了PKC亚型的活性，证明VP是通过抑制NTG小鼠中的PKC信号传导来防止偏头痛造成的损害[6]。代谢型谷氨酸受体5(metabotropicglutamatereceptor5,mGluR5)在中枢神经系统的突触可塑性中起着至关重要的作用，mGluR5可通过PKC/NR2B信号调节偏头痛中的突触可塑性来促进中枢敏化[7]。也有研究显示PKC诱导的谷氨酸受体(Glutamatereceptor,GluR1)磷酸化可能介入偏头痛大鼠模型的中枢敏化[8]。1.4、炎症性疼痛炎症时，感受器(C纤维)可逐步被激活，表现出对机械性刺激敏感，致使炎症部位更易产生痛感。通过在大鼠关节内注射完全弗氏佐剂(completeFreundsadjuvant,CFA)构建慢性膝关节炎症模型，发现PKC的信使核糖核酸和蛋白质表示出平行增加，而背根神经节神经元中蛋白激酶C可能是通过上调了电压门控钠通道NaV1.9的表示出，进而导致疼痛超敏[9]。瞬时受体电位香草酸1型(transientreceptorpotentialvanilloidtype1,TRPV1)是一种处理热和化学敏感伤害信息的主要受体，在外周背根神经节神经元中TRPV1-PKC和PKCε表示出不同，得出的结论是PKCs通过加强TRPV1的活性引起炎症疼痛[10]。向大鼠的后爪连续反复注射前列腺素E2(prostaglandinE2,PGE2)14d构建慢性炎症性模型，抑制PKCε可减少持续性炎性伤害性感觉，其机制可能与抑制NF-Bp65亚基易位有关[11]。炎症性面部机械性痛觉异常的发展需要激活MDH-PKC和5-HT2AR,并与IIi层的形态和功能变化有关。在功能上，PKC+和PKC-中间神经元均显示静息膜电位(restingmembranepotential,RMP)去极化和Rm降低；形态学上，只要PKC+中间神经元的树突复杂性降低，脊柱密度增加，依靠于5-HT2AR的激活。直接激活MDH-5-HT2AR可引起与周围CFA一样的面部机械性超敏反响和PKC+中间神经元形态学改变。这表示清楚，一旦PKC+中间神经元经历了5-HT2AR依靠的构造动力学，低阈值机械输入能够进入浅表MDH/SDH的痛觉传导通路，触发机械性痛觉超敏[12]。1.5、癌性骨痛癌性骨痛是所有癌性疼痛中最常见的异常感觉和状态，是肺癌、乳腺癌、前列腺癌、肾癌及甲状腺癌等骨转移引起的骨毁坏性骨痛，严重影响患者的生存质量并造成沉重的心理负担。在采用胫骨骨髓腔内注射3LMRMT-1大鼠乳腺癌细胞建立骨癌痛模型，与假骨癌痛组比拟，骨癌痛组蓝斑核PKC蛋白表示出差异无统计学意义(P0.05),但骨癌痛组大鼠p-PKC蛋白表示出显着增加(P0.01)[13]。有研究将Walker256细胞接种至胫骨中可诱导出明显的机械性疼痛超敏反响，从接种后第6天到第15天，脊髓趋化因子CC亚族受体5(SpinalchemokineCCreceptor5,CCR5)和p-PKC表示出上调，揣测RANTES-CCR5-PKC通路可能通过脊髓内神经元-小胶质细胞的互相作用介入癌性骨痛(cancer-inducedbonepain,CIBP)的维持[14]。PENG等[15]在癌性骨痛模型中，PKC磷酸化增加，初次发现PKC/ERK信号通路在调节癌性骨痛中的功能，通过抑制PKC/ERK信号通路，可增加缩爪阈值，减轻癌性骨痛。研究显示鞘内注射PKC抑制剂后，脊髓神经元PKC激活和高迁移率族蛋白B1(high-mobilitygroupbox1,HMGB1)释放以及癌性骨痛大鼠机械性痛觉超敏均减弱，最终发现表示清楚骨癌相关的痛觉过敏是由PKC诱导的HMGB1磷酸化驱动的，这导致HMGB1从细胞核移位，从背角的细胞质中释放出来，并激活脊髓促炎递质[16]。1.6、神经病理性疼痛神经病理性疼痛是感觉神经系统病变引起的一种慢性疾病，常在神经和脊髓损伤或疾病后出现，临床常见的有糖尿病神经病理性疼痛、带状疱疹及带状疱疹后神经病理性疼痛、癌性神经病理性疼痛等。PKC作为胞内的第二信使，广泛分布于外周和中枢神经系统，是外周和中枢敏化的主要调节因子。瞬时受体电位褪黑素8(transientreceptorpotentialmelastatin8,TRPM8)通道在痛觉传导的敏化经过中起着重要作用，被以为是治疗神经病理性疼痛的潜在靶点之一，在背根神经节中TRPM8通道介入了神经病理性疼痛大鼠冷、热痛觉过敏(非机械性痛觉超敏)的发生，其机制可能受PKC的调控[17]。鞘内注射PKC或PKA抑制剂可加强TREK-1活化剂在神经病变大鼠中观察到的抗痛觉超敏作用。相反，用PKC或PKA激活剂预处理可降低TREK-1活化剂诱导的抗痛觉超敏反响。数据表示清楚，体内PKC/PKA能够动态调节TREK-1通道的活性，进而引起痛觉超敏，调节其在神经病理性疼痛中的抗痛觉超敏作用[18]。神经病理性疼痛的发生发展，其机制还可能与PKC促进某些炎症因子、离子通道、氨基酸受体、P2X受体、sigma-1受体等的表示出或激活有关。2、PKC与药物的作用2.1、阿片类药物吗啡的镇痛效果强，是癌性中、重度疼痛治疗的首选药物之一，同时可以用于其他镇痛治疗无效的急性锐痛。长期使用吗啡类阿片药物易构成吗啡耐受，其表现为吗啡镇痛效应减弱，需加大用药剂量才能到达一样的效果。在阿片耐受产生的经过中PKC主要通过其含量或活性的变化介入信息的传递。长期应用阿片类药物致使脊髓背角浅层(Ⅰ或Ⅱ层)PKC的蛋白表示出增加、PKC活性升高。而应用PKC抑制剂却能抑制PKC活性的加强，阻止或翻转吗啡耐受的构成和发展。PKC亚型较多，华而不实PKC、和ε亚型介入了吗啡耐受。研究提示，MRgC的慢性激活通过PKC信号通路上调伤害性递质的表示出，进而降低吗啡的镇痛效果[19]。长期吗啡暴露可显着增加背根节P2X3R、PKCε磷酸化的表示出，而抑制PKCε信号通路可减轻吗啡诱导的耐受性[20]。瑞芬太尼为芬太尼类型阿片受体冲动剂，起效快，维持时间短，与其他芬太尼类似物明显不同。静脉内输注瑞芬太尼能够诱导成年大鼠机械和热痛觉过敏，而PKC抑制剂能够抑制这种痛觉过敏，同时也证实了PKC/CaMKII/ERK对瑞芬太尼刺激后体外胚胎DH神经元的N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-asparticacidreceptor,NMDAR)磷酸化和NMDA功能的影响[21]。PKC活性的升高是阿片受体脱敏及耐受构成的重要原因，而PKC抑制剂可明显消除或减轻阿片耐受的产生。因而选择性的抑制或阻断PKC上、下游的传导通路或PKC本身都是减轻或消除阿片耐受的重要手段，有望成为治疗阿片耐受的一个新途径。2.2、非甾体抗炎药物非甾体抗炎药(nonsteroidalanti-inflammatorydrugs,NSAIDs)是一类具有解热、镇痛、抗炎的药物，广泛用于疼痛治疗，如癌痛的第一阶梯治疗及癌性中、重度疼痛的辅助治疗，风湿类疼痛的治疗以及骨科疼痛治疗等。对乙酰氨基酚(acetaminophen,APAP)是通过抑制中枢神经系统中前列腺素的合成到达镇痛作用，无抗炎作用，临床主要用于普通感冒或流行性感冒引起的发热，以及缓解轻、中度疼痛，但其有肝毒性，可导致致命性或非致命性肝坏死。APAP处理后可导致PKCa移位到线粒体，并使线粒体PKC底物磷酸化，并且敲除PKCa对APAP诱导的肝损伤也有保卫作用。研究显示可通过加强PKC途径的核因子红细胞2相关因子2(nuclearerythroidrelatedfactor-2,Nrf-2)来预防APAP引起的肝损伤[22]。根据对COX-l和COX-2抑制强度的不同，NSAIDs能够分为非选择性NSAIDs和选择性COX-2抑制剂。塞来昔布是第一个选择性COX-2抑制剂，其引起胃肠道不良反响概率明显降低。在小鼠皮肤炎症模型中，局部应用塞来昔布能够降低水肿、增生、前列腺素E2水平，其机制可能是塞来昔布通过抑制PKC同工酶(,ε,)易位到达的[23]。帕瑞昔布为首个注射用选择性COX-2抑制剂，对9例稳定的肝硬化患者进行了肝肺综合征(hepatopulmonarysyndrome,HPS)筛查，帕瑞昔布在HPS患者血清的刺激下显着抑制了人肺微血管内皮细胞(humanpulmonarymicrovascularendothelialcells,HPMVECs)的定向集体迁移。除此之外，HPS患者血清显着上调了PKC的磷酸化，并通过COX-2/PGE2信号通路促进了Rac的激活，结果表示清楚，由COX-2诱导的PKC/Rac信号传导可在HPS患者的病理性肺血管生成经过中调节HPMVEC的集体方向性迁移[24]。2.3、抗惊厥药加巴喷丁(gabapentin,GBP)、普瑞巴林都是钙离子通道调节剂，作用机制为调节电压门控钙通道2-亚基，可减轻疼痛，用于癌性疼痛的辅助治疗，是神经病理性疼痛的一线推荐用药。有研究在大鼠结肠内注射福尔马林以产生结肠炎疼痛，结果表示清楚，腹膜内注射GBP后，大鼠的内脏疼痛程度有所减轻，而通过鞘内注射PKC抑制剂可以以减轻疼痛，研究得出结论的是GBP对内脏炎症性疼痛的镇痛作用是通过抑制PKC信号通路来介导的[25]。在部分切断眶下神经的小鼠模型(partialtransectionoftheinfraorbitalnerve,pT-ION)中，引起原发性(V2皮肤)和继发性(V3皮肤)痛觉过敏，Cav21拮抗剂加巴喷丁可逆转这种痛觉过敏，pT-ION诱导PKC表示出增加，但被靶向Cav21的干扰RNA逆转，因而以为Cav21通过其下游的PKC-TRPA/GJ信号传导途径促进了继发性痛觉过敏的发展[26]。普瑞巴林与中枢神经系统中2-有高度亲和力，利用双电极电压钳技术在非洲爪蟾卵母细胞中表示出了主要的神经元谷氨酸转运蛋白3(neuronalglutamatetransportertype3,EAAT3),普瑞巴林能够增加EAAT3的活性，而PKC抑制剂预处理卵母细胞可显着降低普瑞巴林加强的EAAT3活性[27]。3、小结与瞻望疼痛是临床上最常见的异常感觉和状态之一，假如疼痛长时间不能有效控制，持续进展会逐步影响患者的睡眠、情绪及社会活动。不同疾病引起疼痛的作用通路不同，本文阐述了PKC不同亚型介入在各类型疼痛中，通过整合多种受体通道产生效应，加强兴奋性信号通路并减少抑制性信号通路，进而引起疼痛。同时也阐述了PKC与阿片类药物、非甾体类抗炎药物、抗惊厥药等镇痛药物之间的互相作用、互相影响。随着科学的不断发展，分子生物学技术已经应用于遗传性疾病的研究和病原体的检测，肿瘤的病因学、发病学、诊断和治疗等方面的研究也提高到了基因分子水平。引起疼痛的原因多样，机制复杂，当前尚未完全明晰其详细机制，PKC在疼痛中的研究在逐步增加，需进一步的研究和讨论，明确PKC在疼痛中的作用机制，以期成为治疗疼痛一个重要靶点。临床实践中疼痛治疗药物种类有限，PKC与常用镇痛药物之间存在互相作用、互相影响，并且多项研究已经证实PKC抑制剂可减轻吗啡诱导的耐受性，通过进一步的研究和讨论以期开发出镇痛效果好、不良反响更小的镇痛药物。以下为参考文献[1]ZHAOC,LEITGESM,GEREAURW4th.lsozyme.speci-ficeffectsofproteinkinaseCinpainmodulation[J]Anesthesiology,2018,115(6):1261-1270.[2]HEY,WANGZJ.SpinalandafferentPKCsignalingme-chanismsthatmediatechronicpaininsicklecelldisease[J].NeurosciLett,2022,706:56-60.[3]HUYT,MIHIRG,KALPNAG.Targetingnovelmechani-smsofpaininsicklecelldisease[J].Blood,2021.130(22):2377-2385.[4]HEY,WILKIEDJ,NAZARIJ,etal.PKC5-targetedinterventionrelieveschronicpaininamurinesicklecelldiseasemodel[J].JClinInvest,2021,126(8):3053-3057.[5]GEJ,CHENGX,YANQ,etal.Calcitonininhibitsinterver-tebraldiscdegenerationbyregulatingproteinkinaseC[J].JCellMolMed,2020,24(15):8650-866[6]YIL,WUQ,CHENN,etal.ValproateplaysaprotectiveroleagainstmigrainebyinhibitingproteinkinaseCsignallinginnitroglycerin-treatedmice[J]BasicClinPharmacolToxicol,2021,122(3):310-316.[7]NIUY,ZENGX,ZHAOL,etal.Metabotropicglutamatereceptor5regulatessynapticplasticityinachronicmigraineratmodelthroughthePKC/NR2Bsignal[J]JHeadachePain,2020,21(1):139.[8]WUB,WANGS,QING,etal.ProteinkinaseCycontri-butestocentralsensitizationinaratmodelofchronicmigraine[J]JMolNeurosci,2021,63(2):131-141.[9]BAIQ,SHAOJ,CAOJ,etal.ProteinkinaseC-aupre-gulatessodiumchannelNav1.9innociceptivedorsalrootganglionneuronsinaninflammatoryarthritispainmodelofrat[J].JCellBiochem,2020,121(1):768-778.[10]GUY,LIG,HUANGL.InflammationinducesEpac-proteinkinaseCalphaandepsilonsignalinginTRPV1-mediatedhyperalgesia[J].Pain,2021,159(11):2383-2393.[11]SOUZAGR,CUNHATM,SILVARL,etal.InvolvementofnuclearfactorkappaBinthemaintenanceofpersistentinflammatoryhypernociception[J].PharmacolBiochemBehav,2021,134:49-56[12]ALBA-DELGADOC,MOUNTADEMS,MERMET-JORETN,etal.5-HT2Areceptor-inducedmorphologicalreorganizationofPKCy-expressinginterneuronsgatesinflammatorymechanicalallodyniainrat[J].JNeurosci,2021,38(49):10489-10504.[13]杜俊英,陈峰江彬,等.骨边刺电针干涉对骨癌痛吗啡耐受大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