疼痛的生物学标志物研究新进展

李玄英，倪家骧

生物学标志物是研究各种环境(化学的、物理的和生物学的)因子对生物体作用所引起机体器官、细胞、亚细胞的生化、生理、免疫和遗传等任何可测定的改变。近年来，随着分子生物学和人类基因组计划的进展，越来越多的生物学标志物被发现和应用于疾病早期诊断、预防和治疗监控，例如肿瘤、类风湿、心脏病等，寻找和发现有价值的生物学标志物已成为目前各领域疾病研究的重要热点。疼痛是一种不愉快的主观体验，伴随着一定程度的组织损伤。然而，目前尚缺乏一种可以测量疼痛的实验室指标，对疼痛的临床评价主要是依靠临床症状和患者的主诉。最近，人们通过新型、敏感、特异性的蛋白质分析方法对血、尿、脑脊液和活检组织进行鉴定，试图发现不同疼痛类型所伴随的生物学标志物的变化。本文对有关方面的文献进行综述，以便为进一步探索客观、有效的疼痛评价指标提供帮助。

1 头面部痛

Harrington[1]对自1897年以来有关原发性偏头痛的脑脊液生化指标改变的55篇论著进行综述，被检测的指标包括精氨酸酯酶活性、乙酰胆碱活性、肾上腺素、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、缓激肽、激肽酶活性、脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)压力、脑啡肽酶活性、葡萄糖、促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)、钾、钙、铜、锌、镁、酪氨酸、天冬氨酸、血管内皮素-1、2-花生四烯酰甘油、细胞计数、总蛋白、清蛋白、少克隆带、肌酸激酶BB亚型、嗜铬粒颗粒A等。其中CSF的细胞数、总蛋白、葡萄糖和压力与对照组相比无明显差异；其他一些指标尽管在文献中显示了明显差异，但这些物质在偏头痛患者表达的特异性仍需进一步研究。在Edvinsson[2]对偏头痛有关的生物学标志物的综述中，一些文献对偏头痛发作时血浆中内源性阿片肽类物质进行了检测，发现甲硫氨酸脑啡肽、β-内啡肽显著升高，但另一些研究却显示二者没有或仅有轻度改变。而且，虽然50%有先兆的偏头痛发作时均伴有脑血流降低，表明血管运动功能紊乱，但在为数不多的文献中，仅显示水、钠平衡异常，而血管紧张素的浓度并无明显变化。另外，偏头痛发作时，降钙素基因相关肽(calcitonin gene related protein,CGRP)有显著升高：CGRP入血可介导疼痛所伴随的颅内血管扩张，当给予5-HT1B/1D受体激动剂(抗偏头痛药物舒马曲坦)和特异性CGRP受体拮抗剂BIBN4096后，偏头痛患者血浆CGRP恢复正常，同时头痛症状缓解；舒马曲坦抑制CGRP释放是通过5-HT1D受体使细胞内钙含量升高[3]。在丛集性头痛发作期，Goadsby[4]发现CGRP和血管收缩肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)升高，并认为这表明发作时有脑干反射激活，该反射环路由三叉神经输入和面神经的副交感神经输出。随着模型动物的建立，人们发现内源性L-精氨酸/一氧化氮(NO)通路和结构性一氧化氮合酶(constitutive nitric oxide synthase,cNOS)在硝酸甘油诱发的头痛模型动物中上调[5]。

Strittmatter等[6]对三叉神经痛患者CSF的神经肽和单胺类物质进行测定，发现三叉神经痛患者CSF中去甲肾上腺素、5-HT降低，而神经肽Y水平升高。Edvinsson等[7]发现，在三叉神经节毁损时刺激三叉神经节后，颈静脉血液内CGRP和P物质含量升高。颅内血管经颈外静脉回流，神经肽Y、VIP和CGRP、P物质，分别被作为交感、副交感和感觉神经兴奋的标志物[8]。因为自三叉神经节神经元发出的C纤维主要含有CGRP和P物质，而Aδ纤维主要含有CGRP和谷氨酸作为致痛物质，在神经节刺激结束后，血液内这两种肽类物质浓度恢复正常。

由于不同时期诊断标准的差异，较难对这些研究结果进行评价和比较。Marchi等[9]认为，未来的研究设计应进行标准化，即具有前瞻性，记录项目应包括：采集CSF的部位(腰椎、颈椎、经腹部)、时间、数量、检测指标/检测方法、样本量和根据国际头痛委员会最新版的头痛鉴别诊断标准所确立的诊断、其他合并症以及曾接受的治疗等。而且，对照组的选择亦应加以界定，比如原发性头痛的缓解期或健康人群。

2 椎间盘相关性疼痛

与椎间盘病变相关的坐骨神经痛和肢体功能障碍是非常普遍的健康问题，由于可影响到工作能力，因此也是一个社会问题。一些学者认为，神经损伤可导致一些非特异性(与血组织屏障受损有关)和特异性(与神经组织损伤有关)生物学标志物的改变。1999年，Brisby等[10]研究了椎间盘突出症患者CSF中的标志物，认为如果存在神经损伤，那么神经根周围的CSF中的物质变化可能是潜在的疼痛标志物。结果表明，合并坐骨神经痛的腰椎间盘突出症患者中，CSF神经纤维丝蛋白和S-100蛋白升高，表明轴突损伤和Schwann细胞损伤。神经纤维丝蛋白似乎是坐骨神经痛患者神经损伤的潜在标志物，而高水平的神经纤维丝蛋白与术后神经功能障碍有关。2002年，Brisby等[11]注意到，白介素8(IL-8)的升高与疼痛强度有关，并与较大的突出物有关；但是，白介素1β(IL-1β)、白介素6(IL-6)、干扰素(IFN)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、胶质纤维丝酸性蛋白、神经元特异性烯醇化酶与椎间盘突出引起的疼痛无关。Kuiper等[12]在研究椎间盘突出引起的疼痛中，认为椎间盘的损伤与胶原代谢增加有关。他们采用血清标志物，如I型前胶原羧基端肽(PICP)和Ⅰ型胶原C端肽(CTX)来监测胶原的代谢，这些标志物分别代表了I型胶原的合成和降解。通过测量PICP、CTX和接受腰椎间盘突出手术患者的背痛、下肢痛和功能障碍的关系，他们发现I型胶原合成增高(与高水平的PICP有关)，降解降低(与低水平的CTX有关)，这些标志物也代表了椎间盘组织的恢复。而且，在对实验室数据和临床资料分析的过程中发现，组织恢复与背痛或功能障碍的缓解有关。

2004年，Cornefjord等[13]采用CSF样本来确定模拟临床椎间盘突出症的猪模型(n=20)中几种与神经损伤、炎症和疼痛有关的物质，包括四种神经结构蛋白(神经纤维丝蛋白、S-100蛋白、神经胶质原纤维酸性蛋白和神经元特异性烯醇化酶)、前炎症细胞因子(IL-8)、P物质和痛敏肽(nociceptin)的表达水平。研究显示，只有神经纤维丝蛋白和痛敏肽水平升高，这表明出现了脊神经根损伤以及疼痛相关系统的病变，也证实了炎症痛和神经病理性疼痛具有不同的生物学物质。这些资料显示了神经损伤(通过测量神经纤维丝蛋白水平)和疼痛标志物(痛敏肽水平)之间的相关性。

2006年，Balagué等[14]研究了坐骨神经痛患者血液中有关椎间盘代谢的生物学指标，测定了硫酸角质素、透明质酸酶、软骨寡聚基质蛋白(COMP)的变化。在平均4.3年的随访中，所有分子指标均有升高。Yüceer等[15]检测了椎间盘疾病患者血清中免疫球蛋白的变化，并未发现IgG、IgA、IgM有显著改变。

3 其他神经病理性疼痛

带状疱疹后神经痛是与水痘-带状疱疹病毒感染相关的疼痛性疾病。年龄、性别、合并症、前驱疼痛、部位、疱疹样皮疹和皮损是疱疹发展为后遗神经痛的预测因素。许多研究者认为，IL-8和年龄是带状疱疹后遗神经痛的最佳预测因素，但还与疾病的时程和程度相关。2004年，Kotani等[16]观察了170例非三叉神经带状疱疹引起的疼痛患者CSF中IL-8表达，来确定IL-8的升高是否能够判断患者是否出现后遗神经痛。这项研究将年龄和急性疼痛考虑在内，认为在疱疹完全结痂时测定的CSF中IL-8的浓度是预测患者是否出现后遗神经痛的良好指标。

炎症是引起神经损伤和神经痛的一个重要原因。一些研究者认为，炎症引起的神经病理性疼痛是由于炎症介质IL-6和TNF-α的作用。Empi等[17]分析了疼痛性和非疼痛性神经病患者活检神经组织样本中TNF-α的表达和血清中TNF-α受体的表达水平，发现在疼痛性神经病患者髓鞘的Schwann细胞中TNF-α表达上调，而且在机械痛觉超敏的患者血清TNF-α受体也升高，说明全身TNF-α受体水平在疼痛的中枢处理机制方面起重要作用。2007年，Üceyler等[18]在疼痛或非疼痛动物模型上检测了前炎症因子[TNF-α和白介素2(IL-2)]和抗炎因子[白介素4(IL-4)和白介素10(IL-10)]在蛋白水平和mRNA表达上的差异。结果显示，前炎症细胞因子和周围神经病理性疼痛症状间具有相关性，而抗炎因子似乎有镇痛作用。因此，细胞因子可作为神经病理性疼痛的一个标志物，并帮助我们决定是否采用细胞因子治疗。

胱蛋白酶抑制剂C是一个胱蛋白酶抑制剂家族的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，由星形胶质细胞和神经元所分泌，被认为可能是存在于人类CSF的疼痛标志物。在持续性疼痛的动物模型(大鼠)中，脊髓背角胱蛋白酶抑制剂C编码基因表达上调[19]。

痛敏肽/胍啡肽是阿片样受体(OLR-1)的神经肽配体，在模型动物的脊髓水平具有抗伤害作用，而在脊髓上水平具有伤害作用，是一种抗阿片分子。2006年，Raffaeli等[20]发现未接受吗啡治疗的慢性非癌痛患者CSF中痛敏肽含量增多。相反，在接受鞘内注射吗啡的患者中，CSF中痛敏肽的含量降低。这项研究显示，痛敏肽合成的升高是脊髓水平疼痛的反映，而吗啡的镇痛作用引起了痛敏肽合成降低。

总之，尽管目前人们对是否存在疼痛的生物学标志物仍有争议，但随着分子生物学技术的发展和临床研究的进一步深入，将会进一步揭示疼痛的机制，针对不同疼痛类型的疼痛标志物的探讨，亦将有助于顽固性疼痛的预防和治疗。

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