神經(jīng)性疼痛是由外傷（例如截肢和神經(jīng)損傷）或全身性疾病（例如糖尿病、病毒感染和癌癥）引起的外周或中樞神經(jīng)損傷導(dǎo)致的。神經(jīng)性疼痛的一個(gè)關(guān)鍵事件是從急性疼痛到慢性疼痛的轉(zhuǎn)變。然而，這種轉(zhuǎn)變的潛在機(jī)制在很大程度上仍然未知。近來(lái)，對(duì)神經(jīng)性疼痛機(jī)制的理解已經(jīng)從以神經(jīng)為中心擴(kuò)展到膠質(zhì)細(xì)胞的相互作用。有研究表明，周圍神經(jīng)損傷后，包括星形膠質(zhì)細(xì)胞和小仙草百痛康北京醫(yī)苑堂膠質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)的脊髓神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞被激活，隨后通過(guò)釋放一些使脊髓神經(jīng)元敏感的神經(jīng)膠質(zhì)介質(zhì)而導(dǎo)致慢性疼痛。此外，周圍神經(jīng)損傷會(huì)將循環(huán)單核細(xì)胞招募到損傷部位，這也可以釋放導(dǎo)致周圍神經(jīng)元過(guò)度活躍的促炎介質(zhì)。
小膠質(zhì)細(xì)胞包含一個(gè)獨(dú)特的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞亞群 (5–10%)，作為中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 中的主要免疫細(xì)胞。靜息小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)監(jiān)測(cè)腦和脊髓微的環(huán)境，具有高度動(dòng)態(tài)特性。周圍神經(jīng)損傷后，脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)狀態(tài)，細(xì)胞表面蛋白表達(dá)發(fā)生顯著變化，并釋放多種促炎介質(zhì)。抑制這些小膠質(zhì)細(xì)胞衍生的分子會(huì)強(qiáng)烈抑制疼痛樣超敏反應(yīng)，這表明小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)是神經(jīng)性疼痛的關(guān)鍵組成部分。然而，沒(méi)有證據(jù)直接說(shuō)明小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)性疼痛的發(fā)生或維持中的確切作用。
梅奧醫(yī)院的伍龍軍團(tuán)隊(duì)在2016年發(fā)表在Nature Communications期刊上一篇題為“Microglia and monocytes synergistically promote the transition from acute to chronic pain after nerve injury”的文章，探索了小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)性疼痛的發(fā)生或維持中的可能作用及其機(jī)制。
首先，研究團(tuán)隊(duì)利用轉(zhuǎn)基因小鼠（CX 3 CR1 CreER/+ :R26 iDTR/+ ) 配合他莫昔芬(TM)和白喉毒素(DT)來(lái)控制CX 3 CR1+細(xì)胞的消融，并直接研究了CX 3 CR1 +細(xì)胞在L4SNT（一種完善的神經(jīng)病理性小鼠模型）后慢性疼痛行為中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)CX 3 CR1 +細(xì)胞耗竭SNT小鼠后的機(jī)械性異常性疼痛和熱痛覺(jué)過(guò)敏都被推遲了至少2周（圖1e,f）。使用集落刺激因子受體拮抗劑消融大腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞得到了同樣的結(jié)果。這些結(jié)果證實(shí)，操縱脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞和背根神經(jīng)節(jié)(DRG)巨噬細(xì)胞的數(shù)量能夠影響神經(jīng)性疼痛的發(fā)展。
圖1. CX 3 CR1 +細(xì)胞群的仙草百痛康膠囊消融可防止神經(jīng)性疼痛的發(fā)展。
小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的一個(gè)獨(dú)特屬性是它們耗竭后快速重新填充CNS的能力。為了測(cè)試重新填充的小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是否在神經(jīng)性疼痛的發(fā)展中起作用，研究團(tuán)隊(duì)耗竭了CX 3 CR1 +細(xì)胞并允許它們重新填充一周。然后在這些小鼠進(jìn)行了SNT處理。結(jié)果表明，重新填充的小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞具有功能性，能夠在周圍神經(jīng)損傷后引發(fā)神經(jīng)性疼痛（圖2e, f），這也表明來(lái)自外周神經(jīng)損傷的信號(hào)（如 CSF-1或ATP ）能夠招募小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)展神經(jīng)性疼痛樣超敏反應(yīng)，這是一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。
圖2. 重新填充的小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞能夠參與神經(jīng)性疼痛的發(fā)展。
SNT后的神經(jīng)性超敏反應(yīng)從預(yù)處理后(postoperative day, POD) 1-3天逐漸發(fā)展，并在POD7后完全建立。為了直接評(píng)估CX 3 CR1 +細(xì)胞在神經(jīng)性疼痛的發(fā)展和起始中的作用， 在SNT早期(POD3)和晚期(POD7)階段通過(guò)DT注射暫時(shí)消融 CX 3 CR1 +細(xì)胞。有趣的是，行為實(shí)驗(yàn)表明機(jī)械性異常性疼痛在POD7時(shí)顯著逆轉(zhuǎn)，此外，減少的機(jī)械性異常性疼痛持續(xù)存在，持續(xù)到POD14（圖3d），盡管在這個(gè)階段小膠質(zhì)細(xì)胞已經(jīng)在很大程度上重新填充了脊髓。這些結(jié)果表明 CX 3 CR1 +細(xì)胞在神經(jīng)性疼痛的開(kāi)始過(guò)程中是至關(guān)重要的。
接下來(lái)，為了探索是否需要CX 3 CR1 +細(xì)胞來(lái)維持神經(jīng)性超敏反應(yīng)，研究者們?cè)赑OD7和POD9處施用DT，在POD11處完全耗盡脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞和大多數(shù) DRG巨噬細(xì)胞。令人驚訝的是，發(fā)現(xiàn)CX 3 CR1 +細(xì)胞消融的小鼠機(jī)械性異常性疼痛只是暫時(shí)逆轉(zhuǎn)，此外，機(jī)械性異常性疼痛至少持續(xù)到 POD14（圖 3e）。總之，以上的結(jié)果表明CX 3 CR1 +細(xì)胞參與神經(jīng)病理性疼痛狀態(tài)的啟動(dòng)，但僅在維持神經(jīng)病理性疼痛中短暫需要。
圖3. 早期而非晚期 CX 3 CR1 +細(xì)胞消融可逆轉(zhuǎn)神經(jīng)性疼痛。
氯膦酸鹽脂質(zhì)體被用來(lái)消耗血液和組織吞噬細(xì)胞，包括單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。應(yīng)用氯膦酸鹽脂質(zhì)體消耗了CD11b + CX 3 CR1 +單核細(xì)胞，但不消耗DRG巨噬細(xì)胞或脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞。在SNT之前和之后立即將氯膦酸鹽脂質(zhì)體（16 ml kg -1，ip）應(yīng)用于野生型小鼠。發(fā)現(xiàn)氯膦酸鹽脂質(zhì)體治療并沒(méi)有改變機(jī)械性異常性疼痛（圖4d）。這些結(jié)果表明，神經(jīng)性疼痛誘導(dǎo)不需要循環(huán)單核細(xì)胞。因此，CX 3 CR1 +細(xì)胞耗竭小鼠中消除的疼痛樣超敏反應(yīng)可能是由于CNS小膠質(zhì)細(xì)胞和/或DRG 駐留巨噬細(xì)胞的喪失。
圖4. 外周單核細(xì)胞的消耗不影響神經(jīng)性疼痛的發(fā)展。
在CX 3 CR1 CreER/+ :R26 iDTR/+小鼠中，TM和DT應(yīng)用之間的3周間隔似乎能夠選擇性地消耗中樞神經(jīng)系統(tǒng)常駐小膠質(zhì)細(xì)仙草百痛康正品旗艦店胞而不是血液CX 3 CR1 +單核細(xì)胞和 DRG巨噬細(xì)胞。然而結(jié)果出人意料，中樞神經(jīng)系統(tǒng)常駐小膠質(zhì)細(xì)胞的選擇性消耗延遲但沒(méi)有逆轉(zhuǎn)周圍神經(jīng)損傷后的神經(jīng)性超敏反應(yīng)(圖5e）。到目前為止，已經(jīng)證明CX 3 CR1 +細(xì)胞的消耗消除了神經(jīng)性疼痛，而外周單核細(xì)胞或小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭不影響或僅延遲SNT后疼痛樣超敏反應(yīng)的發(fā)展。這些結(jié)果表明，神經(jīng)病理性疼痛的完全發(fā)展需要常駐小膠質(zhì)細(xì)胞和單核細(xì)胞。
圖5. 小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭延遲但不能阻止神經(jīng)性疼痛的發(fā)展。
用氯膦酸鹽和DT，脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞、DRG 巨噬細(xì)胞和血液CX 3 CR1 +細(xì)胞在SNT后大部分在POD3耗盡。我們發(fā)現(xiàn)機(jī)械性異常性疼痛 (圖6e）和熱痛覺(jué)過(guò)敏在氯膦酸鹽和DT后與沒(méi)有治療的對(duì)照小鼠相比完全被預(yù)防。這些結(jié)果表明外周單核細(xì)胞和常駐小膠質(zhì)細(xì)胞都是神經(jīng)性疼痛的發(fā)展所必需的。因此，CX 3 CR1 +細(xì)胞的兩個(gè)群體可能協(xié)同促進(jìn)周圍神經(jīng)損傷后從急性疼痛到慢性疼痛的轉(zhuǎn)變。
圖6. 小膠質(zhì)細(xì)胞消融加外周單核細(xì)胞耗竭可防止神經(jīng)性疼痛的發(fā)展。
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