王思思 孙海榉 杜俊英 方剑乔 房军帆

(浙江中医药大学第三临床医学院针灸神经生物学实验室，杭州 310053 )

疼痛是一种与组织损伤相关的不愉快的感觉和情绪体验。急性痛的发生可以作为机体受到伤害时的一种警告疼痛，能启动一系列复杂的反应，有助于机体在急性疾病和损伤时保持稳态。但当疼痛逐渐发展成为慢性痛后，则从心理上、生理上给病人造成不良影响，给病人带来难以忍受的折磨，严重影响病人的生活质量。国内外流行病学调查均显示，成年人慢性痛病人的比例均高达30%左右[1,2]。因此，对慢性痛的有效治疗是一种急切的社会需求。

痛转化，指急性痛向慢性痛的转化，是近年来疼痛学研究的热点问题。研究发现，外周伤害感受性神经元可由于各种原因导致对炎性介质的长期高反应性[3]。在这种状态下，机体没有明显的痛觉过敏现象，但对炎症介质的敏感性大大增强。当再次暴露于低水平炎症介质 (如前列腺素E2，PGE2) 时，机体的反应模式被改变，产生持久的痛觉过敏，即痛觉过敏引发。此时急性痛转化为慢性痛，痛觉过敏被极大的增强和延长。这种改变涉及疼痛机制的改变以及细胞内信号通路的转换。这些改变分离了疼痛与组织损伤之间的关系，大幅度削弱了各类药物的治疗效果，使广大慢性痛病人饱受折磨。

蛋白激酶 Cε (protein kinase C epsilon,PKCε) 是重要的细胞内信号传导分子，在多种慢性痛中发挥重要作用[4,5]。已有部分研究证明，外周神经元中蛋白激酶Cε (PKCε) 的活化，是痛转化产生的关键环节[6]。瞬时受体亚型1 (TRPV1) 是PKCε主要的下游物质之一，属于瞬时受体电位 (TRP) 离子通道家族，在外周伤害感受性神经元广泛共表达[7]，参与痛觉过敏的产生与维持，现也已被证明与痛转化相关[8]。由此可知，PKCε-TRPV1信号通路在急性痛转为慢性痛过程中起到了重要作用。目前临床上治疗慢性痛主要以镇痛药为主，常用的如阿司匹林等非甾体抗炎药物虽然可以暂时的缓解疼痛，但长期服用多伴随着明显的副作用[9]，严重影响病人正常生活。因此深入了解急性痛向慢性痛转化的机制，预防痛转化的发生，有助于寻求新的专一性高的镇痛药，可能是破解慢性痛治疗难题的重要方向[10]，是目前研究的热点。因此，本文对外周神经元PKCε-TRPV1信号通路活化与痛转化的关系进行综述，并部分探讨其可能涉及的中间信号分子，以期为后续痛转化机制的深入研究提供参考。

一、PKCε-TRPV1信号通路与痛转化

1.PKCε与痛转化

PKCε是重要的细胞内信号传导分子，在多种组织与细胞中均有表达，参与到神经[11]、免疫[12]等系统的生理病理过程中。安静状态下，PKCε以无活性的形式存在于细胞质中；被激活后，PKCε从细胞质中移位到细胞膜上[13,14]，活化相应的下游底物，进而发挥重要的生理作用。现已证明PKCε在伤害感受器致敏和机械痛觉过敏中发挥重要作用，活化的PKCε能增强外周神经细胞的兴奋性，参与伤害性信息在外周的传递。在各类慢性疼痛中均能观察到背根神经节 (dorsal root ganglion,DRG)中 PKCε的高表达，抑制PKCε的活化能调制慢性疼痛[15]，证明PKCε是参与慢性痛产生和维持的一种重要的信号分子。近期研究发现， PKCε也参与了痛转化。使用PKCε抑制剂阻断DRG中PKCε的活化，可以有效阻断痛转化的产生，抑制痛觉敏化的建立，调制痛转化导致的剧烈而长久的、与组织损伤明显分离的慢性疼痛[16,17]。因此DRG神经元中PKCε的活化是诱导痛转化的关键环节。

2.TRPV1与痛转化

TRPV1是瞬时受体电位 (TRP) 离子通道家族中的一员，在DRG中小直径神经元中分布广泛[18]。研究证明， TRPV1 介导了多种刺激产生的痛觉过敏，并参与各类慢性疼痛的形成与维持[19,20]。在疼痛过程中，DRG中TRPV1的蛋白表达水平大量增高，使用相应的TRPV1特异性抑制剂后，又可以明显减轻其引起的痛觉过敏反应[21]。进一步研究发现，TRPV1不仅参与慢性痛，也在痛转化中发挥重要作用[8]。急性痛向慢性痛的转变伴随着TRPV1表达的增加。而抑制TRPV1的表达，可以阻滞痛转化的发生，可以减少单核细胞浸润，从而减轻炎性痛程度，从而阻止通转化的发生[22]。综上可知TRPV1在介导痛转化中的重要作用。

3.PKCε-TRPV1通路与痛转化

TRPV1是PKCε的主要下游物质之一，与PKCε广泛共表达在中小直径DRG神经元上。动物实验证明，PKCε-TRPV1信号通路参与各种慢性疼痛的发展和维持。慢性炎性痛模型中，DRG中PKCε的膜易位以及TRPV1表达显著增强。而在使用PKCε抑制剂后完全阻断了TRPV1的增强和痛觉过敏[7]。在慢性神经病理性痛模型中也观察到与慢性炎性痛相似的结果[19]。进一步的，使用PKCε抑制剂后可以显著降低DRG中TRPV1的高表达，并翻转已经出现的痛觉敏化现象[23]。因此，DRG中PKCε可以通过诱导TRPV1的高表达，产生痛觉过敏反应。

综上可推知，DRG中PKCε可以通过诱导TRPV1的高表达，产生痛觉过敏反应，从而参与痛转化。但是，PKCε-TRPV1参与痛转化的具体机制还不十分清楚，还需要进一步研究和确证。

二、可能参与PKCε-TRPV1信号通路介导痛转化的中间信号分子

前文已经提及，应激状态下无活性的PKCε被激活，从细胞质移位到细胞膜上。而深入研究发现，位于胞膜上活化的PKCε不直接诱导下游受体活化，而是通过中间信号物质，从而引起一系列重要的生理反应。正如PKCε调节细胞表面γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)体必须通过N-乙基马来酰亚胺敏感因子(NSF)参与调节[24]。同样，PKCε在心肌细胞中激活核转录因子κB (transcription factor κB,NF-κB)的过程可以被丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)抑制剂完全阻断，表明丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)是PKCε调节NF-κB活化的中间介质[25]。

同上述研究结果一致，PKCε并不能直接诱导TRPV1的表达增多，必须通过某些中间信号物质，如钙调蛋白依赖性蛋白激酶II (CaMKII)，细胞外调节蛋白激酶(ERK)等。

1.钙调蛋白依赖性蛋白激酶II (CaMKII)

（1）CaMKII同时参与慢性痛维持和痛转化

当机体接受疼痛信号时，外周伤害性感受神经元表面多种阳离子通道开放，引起大量Ca2+内流。内流的Ca2+一方面诱发动作电位，编码疼痛信号；一方面也作为第二信使对神经元内信号转导通路产生调控作用。CaMKII是一类分布广泛的丝/苏氨酸蛋白激酶，能在钙离子和钙调蛋白 (CaM) 存在的条件下发生自磷酸化而被激活，对细胞内钙信号的传递具有重要的介导作用[26]。大量的证据表明，CaMKII在多种因素引起的慢性疼痛中起重要作用。在神经病理性痛模型中可见，神经损伤之后， DRG神经元中的CaMKII被激活，表达水平显著增加[27]；使用CaMKII抑制剂能阻止神经损伤引起的异常性疼痛的发展[28]。慢性炎性痛模型中也观察到与神经病理性疼痛模型相似的结果[28,29]。

随着研究的进一步深入，发现CaMKII不仅参与了慢性痛的维持，还参与了痛转化的发生。动物研究提示，CaMKIIα亚型(αCaMKII)的激活与痛转化密切相关。在急性痛转化为慢性痛时，痛觉敏化大鼠中可以观察到DRG神经元αCaMKII的高度活化；而足底注射αCaMKII抑制剂能预防痛转化的发生[30]。因此，CaMKII不仅参与了慢性痛的维持，而且还可能是诱导痛转化的关键细胞内信号物质。

（2）CaMKII可能是PKCε-TRPV1信号通路介导痛转化的中间信号分子

如上文所述，CaMKII的活化与细胞内Ca2+的浓度密切相关。研究证明，活化的PKCε可以引起细胞膜上相关Ca2+通道活性增强或敏感性增高，进而促使Ca2+内流增大，引起CaMKII高度自磷酸化[31]。此外，使用CaMKII抑制剂可以阻断PKCε介导的痛转化。但消除PKCε的表达却不能预防αCaMKII诱导的痛转化[30]。综上所述，PKCε位于αCaMKII上游，并可能通过αCaMKII引起痛转化。

CaMKII除了是PKCε的下游外，还同TRPV1密切相关。使用CaMKII抑制剂，可以反转TRPV1介导的感觉神经元活性的增强，表明磷酸化的CaMKII可以激活TRPV1，调节TRPV1介导的伤害性感受，引起痛觉过敏反应[32]。因此，CaMKII是TRPV1的重要上游物质之一。

综上可知，CaMKII是PKCε的下游信号分子，也位于TRPV1的上游。同时，CaMKII即参与慢性痛的产生和维持，也于痛转化中发挥重要作用。但，就CAMKII是否是PKCε-TRPV1信号通路介导痛转化的中间分子，现尚缺乏探讨。

2.细胞外调节蛋白激酶(ERK)

（1）ERK同时参与慢性痛维持和痛转化

细胞外调节激酶(ERK)是丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族的成员，并且同慢性痛的发生发展密切相关。慢性神经病理性痛模型中，DRG神经元中磷酸化ERK表达水平升高[33]，抑制ERK的磷酸化能减轻模型大鼠的痛敏表现[34]；慢性炎性痛模型中也观察到相似的结果[35]。提示，ERK活性的变化在伤害性刺激的信号传递及神经敏化中起重要作用。

除了参与各种慢性痛的产生，ERK同痛转化也有一定的关联。痛转化发生过程中，DRG神经元中ERK被显著激活。使用ERK抑制剂明显升高大鼠患侧足缩足阈，阻止痛转化发生[36]。此外，活化的ERK也可以通过其下游物质环腺苷酸应答元件结合蛋白(CREB)介导痛转化的发生[37]。因此，通过DRG中ERK调节蛋白质合成，即可以直接介导机体从急性疼痛到慢性疼痛的转变。也可以通过ERK磷酸化其下游底物建立痛转化状态。因此，ERK不仅参与慢性痛的维持，还与痛转化密切相关。

（2）ERK可能是PKCε-TRPV1信号通路介导痛转化的中间信号分子

ERK在感觉神经元中被激活，激活后的ERK继续磷酸化其下游底物。激活ERK的方式有多种，神经递质通过PKCε激活ERK是其中的一种经典途径。研究证实， PKCε可以参与ERK激活的信号级联[38]。但PKCε并不直接作用于ERK，而是通过作用于Raf-1从而激活ERK。当PKCε在显性失活的Raf-1表达细胞系中过表达，则不存在ERK活化[39]。但无论PKCε是否直接作用于ERK从而引起ERK活化，都证实PKCε在ERK的上游发挥作用。综上所述，PKCε位于ERK上游，并可能通过ERK参与痛转化的发生。

ERK不仅是PKCε的下游信号分子，而且还与TRPV1密切相关。通过足底注射炎性介质可以诱导TRPV1表达增加，从而引起痛觉过敏[40]。此时，DRG神经元中ERK被激活，活化的ERK进一步调节TRPV1活性，增强其在DRG中的表达；使用ERK抑制剂能阻断TRPV1以及痛觉过敏的产生[41]。表明ERK可以激活TRPV1，调节TRPV1介导的伤害性感受，引起痛觉过敏反应。因此，ERK是TRPV1的重要上游物质之一。

基于上文讨论，ERK是PKCε的下游信号分子，也是TRPV1的上游物质。同时，ERK即参与慢性痛的产生和维持，也在痛转化中发挥重要作用。所以，ERK也可能在PKCε-TRPV1信号通路诱导痛转化中发挥关键作用。但ERK是否是PKCε-TRPV1信号通路介导痛转化的中间分子尚未得到最终证实。

三、结语与展望

近年来，众多的研究表明，PKCε以及TRPV1在慢性痛的发生与发展过程中发挥着不可忽视的作用。随着研究的深入，我们发现在诱导痛转化过程中，PKCε的活化也发挥了重要作用，通过膜转位活化相应下游物质。而作为PKCε的主要下游信号分子，TRPV1证实也参与痛转化的过程。因此，PKCε-TRPV1信号通路在痛转化调制中发挥重要作用，但具体机制尚不清楚。据现有资料表明，PKCε-TRPV1信号通路参与痛转化机制中可能存在多种信号分子，它们可能参与PKCε-TRPV1信号通路对痛转化的调制并发挥重要作用。钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(CaMKII)以及细胞外调节蛋白激酶(ERK)是PKCε的下游信号分子，同时，也位于TRPV1的上游，并且参与慢性痛的产生和维持，调节痛转化的发生。因此，CaMKII以及ERK同PKCε-TRPV1信号通路诱导痛转化的发生密切相关。但CaMKII和ERK是否是PKCε-TRPV1信号通路介导痛转化的关键中间分子尚需要后续更多的研究去探索。

临床上大多数镇痛药物和镇痛疗法都有着不同的副作用，且现有镇痛药物对慢性疼痛的治疗效果多不佳。因此，研发新型的镇痛药物和镇痛疗法显得尤为重要。PKCε-TRPV1信号通路与痛转化的发生发展密切相关。干预该信号通路，或通路中相关中间信号分子的活化能为新型镇痛疗法的开发提供新靶向。同时，从新的角度认识急慢性疼痛的转化，有助于临床上预防痛转化的发生，而这可能是破解慢性痛治疗难题的重要方向。