文献精读 | 非诱发持续性疼痛模型中pH依赖性μ-阿片受体激动剂的镇痛作用

      作用于μ-阿片受体（MOR）的阿片类药物仍然是治疗急性疼痛和癌痛最有效的药物。但是，MOR激动剂也会产生由外周和中枢所介导的不良反应，如便秘、运动障碍、成瘾性和呼吸抑制等，进而导致严重后果。

     当前新型止痛药的开发旨在减轻诱发疼痛的伤害性感觉信息并逆转痛觉过敏和异常疼痛。研究人员采取了多种方法开发更加安全有效的镇痛药物，其中之一便是设计具有选择性激动作用的镇痛药物。选择性激活G蛋白的MOR激动剂被认为可以产生镇痛作用且不会导致成瘾性和呼吸抑制等，但是最近的研究发现这些选择性MOR激动剂仍会导致恶心呕吐、呼吸抑制等。因此，另一种策略便是将阿片类药物的作用局限于受伤组织的周围感觉神经元中。

      所有传统的阿片类药物都可以发生质子化，并在正常组织环境（pH 7.4）和炎症环境（pH 5-7）中激活MOR以发挥镇痛作用。最近，作者所在团队利用了炎症组织中质子浓度增加的特性（即酸性环境）开发设计了一种具有环境选择性的阿片类衍生物MOR激动剂——（±）-N-（3-氟1-苯乙基哌啶-4-基）-N-苯基丙酰胺（NFEPP）。pKa值为6.8的特性使其仅在酸性环境下发生质子化从而靶向作用于炎症组织中MOR。研究已证实，NFEPP在低pH值条件下镇痛作用增强，并且在炎性痛和神经病理性疼痛的动物模型中可以改善痛觉过敏和异常性疼痛。然而，NFEPP减轻自发性疼痛的效能仍有待研究。本研究中，利用选择性位置偏爱（CPP，即位置偏爱试验）、转棒试验等动物行为学试验证实了NFEPP通过激活外周阿片受体缓解了非诱发的持续性疼痛，且不会引起便秘和运动障碍。

    异氟烷麻醉下，作者在大鼠右后爪内行足底内（i.pl.）注射弗氏佐剂（CFA）建立足爪炎症模型。

    芬太尼（F3886，20-60 ug/kg），纳洛酮甲硫醇（NLXM，100ug），NFEPP（20-150 ug/kg）。试验组将芬太尼和NFEPP皮下注射（s.c）于颈部的皮肤皱纹中，并在皮下注射激动剂前，将NLXM（100 uL）注入发炎的爪子。对照组采用赋形剂进行治疗。

    研究使用的光声衰减的小房间（60*30*30 cm）由2个隔室组成，由一个可移动的门隔开。2个隔室的壁色（灰色或白色，黑色条纹）和地板纹理（“网格”或“孔”）不同。

    运动能力测试；排便能力评估；运动协调性测试。

  试验流程图如下：

      所有大鼠接受CFA注射后（day1），将置于CPP装置中（不使用隔离器）进行适应性训练，允许其自由探索30分钟（day3、4）。预试验中（day5），将每只大鼠放入房间内15分钟，记录其在每个隔间内所停留的时间，若此阶段大鼠表现出对某一隔间无条件的偏爱（即停留在某一隔间时间超过67%），则将其剔除试验。试验期内（day6-11），将大鼠随机分配至不同治疗组（芬太尼和NFEPP）；每只大鼠在隔间内进行60分钟的适应性训练，并接受激动剂注射；隔天在另一隔间内接受赋形剂注射。在测试当天（day12），不给予任何药物并允许大鼠自由探索整个空间，使用软件记录大鼠在每个隔间内所花费的时间。

     研究结束表明，当给予20 ug/kg NFEPP时，大鼠对相关的隔室表现出偏爱。而给予更高剂量（30-150 ug/kg）的NFEPP时，大鼠并没有表现出对相关隔间的偏好。给予30 ug/kg剂量的芬太尼也可以引起大鼠的位置偏爱，但其他剂量的芬太尼并没有（Fig 1）。

▲ Figure 1

    作者已经证实20 ug/kg剂量的NFEPP和30 ug/kg剂量的芬太尼可以产生CPP（Fig 2B）。NLXM（100ug）注射到动物发炎的爪内则消除了NFEPP诱导的CPP，但对芬太尼诱导产生的CPP并没有影响。单独应用NLXM并不会导致大鼠出现对相关隔室的厌恶或偏爱表现（Fig 2B）。

▲ Figure 2B

    在试验期的前两天（day 6、7），通过红外摄像头记录大鼠在隔间内的水平运动能力和位置，以给药后30min内小鼠的运动距离（m）作为测量指标。同时记录每只大鼠粪便数量。在大鼠完成对旋转棒的适应性训练后，第5天进行转棒试验记录基线值，并在给药后2min、30min、60min再次进行试验。

     NFEPP与对照组相比，在给予60 ug/kg剂量时可增强大鼠的运动行为，但在20-50 ug/kg、150 ug/kg剂量下未观察到明显的作用。芬太尼（30-60 ug/kg ）则导致了大鼠运动能力的下降（Fig 3）。

    与媒介物相比，芬太尼（20-60 ug/kg）在治疗1小时后引起粪便数量的大幅减少。相比之下，NFEPP在任何测试剂量（20-150 mg·kg21）下均不会引起便秘（Fig 4）。

  在所有测试时间点，在给予芬太尼（60 ug/kg）时，大鼠均表现出运动协调性受损。而NFEPP（60，150 ug/kg）与对照组相比，大鼠的运动协调能力没有发生改变（Fig 5）。

▲ Figure 3

▲ Figure 4

▲ Figure 5

    事实上，当动物有疼痛体验时，镇痛药物的奖赏机制与治疗环境的结合可以强化动物记忆，从而使我们研究非诱发持续性疼痛成为可能。本研究利用了CPP 试验，揭示了大鼠在NFEPP治疗后建立了情境偏好，表明NFEPP能够缓解非诱发的持续性疼痛。NLXM（局限于外周组织的拮抗剂）逆转了NFEPP诱导的CPP而非芬太尼诱导的CPP，表明NFEPP的镇痛作用是由炎症部位的外周阿片受体所介导的。通过运动能力、运动协调性和排便测试，研究表明在该模型中NFEPP不会产生由MOR介导的副作用。

    以上证据表明，外周损伤组织中的阿片类受体的选择性激活可以有效缓解持续性疼痛，且不会产生由中枢受体介导的副作用。这些发现还进一步支持了基于外周和环境特异性阿片受体激活作用的安全非成瘾镇痛药物的开发这一概念。