段文斌，毛畅远综述，胡益民审校

0 引 言

神经病理性疼痛(Neuropathic pain，NPP)是指由外周或中枢神经系统的损伤、病变或功能紊乱所引起的慢性疼痛，在普通人群中的发生率约为7%，且临床上顽固难治,其治疗一直是全球性的难题之一[1]。该病症折磨全世界的人数以千万计，严重影响患者生活质量。但其具体的发病机制迄今尚未完全得到阐明。大量的实验表明，神经胶质细胞的活化和极化在神经病理性疼痛中发挥着关键作用。Notch信号通路是一条高度保守的细胞间信号通路，在细胞命运的决定、细胞增殖、分化和凋亡中起关键作用。近来的研究表明，Notch信号通路不仅会影响大脑神经胶质细胞(尤其是小胶质细胞和星形胶质细胞)的活化和极化，还可进一步影响神经病理性疼痛发生和发展。本文通过回顾胶质细胞中Notch信号通路在神经病理性疼痛中的研究进展，分析了Notch信号通路在治疗神经病理性疼痛中的可能性。

1 Notch信号通路

Notch基因于1917年由Morgan在黑腹果蝇的突变体中发现，因该基因的部分功能缺失会导致果蝇的翅膀边缘出现缺口而得名〗[2]。它在进化中高度保守，通过相邻细胞之间配体和受体的相互作用调节细胞、组织和器官的分化和发育。最近的研究表明，Notch信号通路存在于一个复杂的调控网络之中[3-5]。通过该网络系统Notch信号通路不但可以影响正常机体的发育(细胞的分化，细胞命运的决定等)，还可以对诸如癌症，炎症，神经病理性疼痛等病理状态产生重要影响。

1.1Notch信号通路的组成在哺乳动物中Notch信号通路主要由受体(Notch1-4)，配体(Delta-like 1、3、4，Jagged1和Jagged2)，RBP-JK(re-combination signal binding protein-JK)，以及下游基因(比如Hes、Hey、Herp)等组成。Notch受体在内质网中产生并运输到质膜，其结构可分为胞外(Notch extracellular domain，NECD)、跨膜(Transmembrane domain，TMD)和胞内结构域(Notch intracellular domain，NICD)三部分。受体与相邻细胞上的跨膜配体结合后被酶裂解。首先通过ADAM(A Disintegrin and Metalloproteinase)家族金属蛋白酶裂解，然后通过γ-分泌酶复合物裂解。γ-分泌酶复合物介导的裂解反应释放含有COOH末端的Notch胞内结构(NICD)，NICD转移到细胞核与RBP-JK结合，形成的NICD/RBP-JK转录激活复合体可以调节下游基因(Hes、Hey、Herp)的转录。

1.2Notch信号通路的作用Notch信号通路是一条高度保守的信号传导通路，但与Wnt、Sonic Hedgehog 和 BMP/TGF-β等信号通路相比，Notch信号主要传递是相邻细胞间的信息。以往的研究表明Notch信号通路几乎是所有器官正常发育的必要条件。在大多数情况下，Notch信号通路控制分化并确保干细胞或祖细胞池的数量安全；对于具有两种潜在细胞命运的干细胞或祖细胞，Notch信号通路则调节两种潜在细胞命运之间的平衡[6]。

2 胶质细胞在神经病理性疼痛中的作用

神经病理性疼痛是由与神经系统相关的组织损伤或炎症引起的异常病理改变所导致的慢性疾病，迄今为止仍然缺乏有效的治疗手段，严重影响人类生活质量、威胁人类健康。以往对神经病理性疼痛研究将神经元作为重点，大量的临床药物将治疗靶点集中在神经元上，然而治疗效果并不理想。这一现象提示神经病理性疼痛的形成可能有神经胶质细胞参与其中。

神经胶质细胞的活化参与神经病理性疼痛的形成。神经胶质细胞活化后产生的细胞因子可以直接激活和致敏伤害感受器从而引起神经病理性疼痛[7]。组织损伤后，多种炎症介质(缓激肽、前列腺素、氢离子、ATP、神经生长因子)以及促炎细胞因子和趋化因子(肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β和CCL2)直接激活位于神经末梢和细胞体上的G蛋白偶联受体、离子受体和酪氨酸激酶受体引起外周感受器的激活或致敏[7-11]。致敏现象由多种离子通道的激活引起，包括瞬时受体电位离子通道(即TRPA1、TRPV1和TRPV4)，钠通道(即Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9)和机械敏感电离子通道[12-16]。外周炎症在引起外周致敏的同时还会导致中枢神经系统过度活跃。当外周伤害感受器持续激活时，中枢神经系统中神经递质和神经调质的产生和释放持续增加，比如谷氨酸、神经肽、P物质、降钙素基因相关肽以及神经营养因子等，这些物质都参与神经炎症。持续的伤害性输入反过来会导致中枢敏化的发展，表现为大脑和脊髓神经元的过度活跃和过度兴奋。

神经胶质细胞的极化状态影响神经病理性疼痛。研究发现，利用选择性坐骨神经损伤手术(Service Node Interface，SNI)造成幼年大鼠神经损伤后，脊髓背角的小胶质细胞以抗炎(M2)表型为主，且没有发现明显的痛觉敏感现象[17]。当发育到青春期时，脊髓背角的小胶质细胞以促炎(M1)表型为主，并伴有痛觉敏感现象。由此推论，胶质细胞的极化状态可以影响痛觉敏感现象。此外，星形胶质细胞中也有类似的现象。实验显示，脊神经结扎大鼠模型中，不仅观察到了痛觉敏感现象，而且脊髓背角的星形胶质细胞数目增加，同时促炎(A1)表型的比例也明显增高。因此推论，A1 型星形胶质细胞可能参与了神经病理性疼痛的发生发展。其他实验显示肿瘤坏死因子-α激活脊髓星形胶质细胞，通过JNK-MAPK途径产生趋化因子CCL2，趋化因子CCL2通过趋化因子受体CCR2激活中枢神经元，最终导致神经病理性疼痛[18-20]。

3 胶质细胞中的Notch信号通路与神经病理性疼痛的关系

3.1 Notch信号通路和神经胶质细胞最近的实验表明， Notch信号通路对维持神经细胞正常的增殖和分化起决定性作用。完全敲除Pen2(γ分泌酶的重要亚基之一)，会出现明显的胚胎致死现象。若只在成年小鼠端脑条件敲除Pen2，Notch信号通路的下游基因(比如Hes1，Hey1)的表达量下降，随后产生年龄依赖性皮质萎缩和神经元丢失，同时大脑中出现了小胶质细胞和星形胶质细胞增生以及炎症反应的明显增强[21]。而在神经干细胞条件性敲除Pen2，在胚胎期13.5天，实验组与对照组小鼠相比顶端组细胞数量明显下降而基底祖细胞的数量增加[22]。这些现象说明Notch信号通路不仅在维持神经干细胞池的稳定和决定细胞命运方面起决定作用，而且对于神经胶质细胞活化乃至神经炎症具有一定的调节功能。此外Notch信号通路可以调节胶质细胞的极化状态。在体外实验显示，脂多糖可以促进胶质细胞转变为促炎表型；小胶质细胞用DAPT(一种γ-分泌酶抑制剂)阻断Notch通路后，再给脂多糖刺激则小胶质细胞向M1转化的能力明显下降，炎症因子的释放量也明显的下降[23]。其他的研究显示，脊髓损伤后脊髓组织的A1表型星形胶质细胞大量活化，同时伴随着神经组织的破坏，在应用DAPT阻滞Notch-STAT3途径， A1表型星形胶质细胞的活化明显下降，同时神经组织的破坏也得到了控制[24]。综上所述， Notch信号通路对于胶质细胞极化状态的转变起到调节器的作用。Notch信号通路的激活小胶质细胞的A1/M1表型的表达，若是阻断Notch信号通路则细胞更倾向A2/M2表型。已经有大量的实验证明神经系统的炎症是控制神经病理性疼痛的重要因素，因此我们认为Notch信号通路通过胶质细胞影响神经病理性疼痛的形成[7, 25-26]。

3.2Notch信号通路和神经病理性疼痛最近的实验表明Notch信号通路可能与神经病理性疼痛存在联系。Notch-3基因敲除小鼠的脊髓中成熟的抑制性中间神经元数量减少，同时脊髓第一至第二层中未成熟的兴奋性神经元数量增加;感觉传导通路中神经元比例的失调导致小鼠表现为伤害性阈值永久性降低，类似于慢性疼痛，而神经系统的其他方面都表现正常[27]，因此推测Notch-3表达减少可能与神经病理性疼痛存在一定的联系。糖尿病神经病变大鼠模型脊髓腰膨大处Notch-1的表达量和活性均增强，在给与米诺环素(小胶质细胞抑制剂)后观察到Notch-1的表达量和活性均下降，同时神经病理性疼痛行为也得到缓解[28]。在上述实验中均发现神经损伤后Notch信号通路的表达和活性明显增加。因此，接下来的研究中，实验人员尝试通过抑制Notch信号通路的表达和活性，来观察神经病理性疼痛的行为学变化。

在SNI大鼠模型中，背根神经节、坐骨神经和脊髓中NICD过度表达，然而鞘内给予 DAPT可有效缓解SNI模型造成的神经病理性疼痛[29]。在另一项实验中，神经损伤后也检测到了Notch信号通路的表达和活性明显增加；但若在神经损伤前鞘内给予 DAPT，则后续发生的机械疼痛敏感现象明显减少。此外，实验人员还发现鞘内给予 Jagged-1可有效治疗神经损伤后的慢性疼痛[30]。上述实验表明，Notch信号通路可能在介导神经病理性疼痛中发挥至关重要的作用；Notch信号通路的阻断，可以部分预防或逆转神经病理性疼痛。然而对于Notch信号通路通过何种机制影响神经病理性疼痛的发生和发展我们仍不清楚。

在最近几项关于Notch信号通路和神经病理性疼痛关系的实验中，我们不仅观察到Notch信号通路的激活和表达量增加，同时也观察到胶质细胞的激活和炎症因子的释放。紫杉醇诱导神经病理性疼痛模型中，观察到Notch-1受体和JAK2/STAT3信号通路分子(p-JAK2/p-STAT3)以及促炎因子(IL-6)的表达量增加，在给予普瑞巴林或拉可沙胺后观察到上述分子表达量均下降，同时神经病理性疼痛也得到了缓解[31]。因此得出结论，紫杉醇通过激活Notch-1受体和JAK2/STA T3信号通路诱导神经病理性疼痛的发生。在另一项利用长春新碱诱导大鼠化疗疼痛的试验中发现小胶质细胞的CX3CR1信号同路的活化。采取鞘内注射DAPT抑制Notch信号通路后，部分逆转了大鼠的机械痛、冷热痛觉敏感，同时Notch信号通路(NICD、Hes1等)活性下降，且小胶质细胞CX3CR1信号通路相关蛋白和炎症因子表达量均下降[19, 32]。这提示小胶质细胞的CX3CR1信号通路活化可能受到Notch信号通路活化的影响。由此推论，可以通过抑制Notch信号通路的活性来抑制小胶质细胞的活化。在关于大鼠慢性前列腺疼痛实验中，观察到L5-S2脊髓后角小胶质细胞的活化和Notch3的表达增强，同时伴随着小胶质细胞炎症因子TNF-α和IL-1β分泌量增加。然而分别在鞘内注射米诺环素(小胶质细胞抑制剂)和N-乙酰半胱氨酸(Notch-3受体抑制剂)后，肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β分泌量均明显下降。因此，该研究揭示了在慢性前列腺炎疼痛中，Notch-3受体可以介导L5-S2脊髓后角小胶质细胞活化和相关炎症介质的释放。上述实验的结果表明神经病理性疼痛中小胶质细胞的活化和炎症介质的释放可能来源于上游Notch信号通路的激活，我们可以通过抑制Notch信号通路的激活，进一步控制胶质细胞活化和神经病理性疼痛的发生。

4 结语与展望

综上所述，Notch信号通路在神经病理性疼痛的产生和发展中起到了重要的作用。尽管阻断Notch通路可以缓解神经病理性疼痛引起的痛觉敏感现象和神经炎症反应，但是我们对于其具体的机制却不甚了解。我们推测Notch信号通路通过控制胶质细胞的活化以及极化状态的转化来影响神经病理性疼痛的发生和发展。因此，未来可以通过探寻如何利用Notch信号通路对胶质细胞活化和极化的影响来寻找缓解神经病理性疼痛的新途径。