米诺环素治疗慢性疼痛作用机制的研究进展

张微 王祥瑞

同济大学附属东方医院疼痛科，上海 200121

国际麻醉学与复苏杂志,2022,43(7):748-752.

DOI：10.3760/cma.j.cn321761-20210809-00594

 基金项目 

国家自然科学基金面上项目（81971814）；

上海市重症医学重中之重临床重点学科（2017ZZ02017）；

上海市浦东临床高峰学科（PWYgf2018‑05）

REVIEW ARTICLES

【综述】

慢性疼痛是持续发作或反复发作超过3个月的疼痛，可严重危害患者身心健康、影响生活质量。据统计，美国和欧洲地区慢性疼痛的发病率为12%~25%，中低收入国家的慢性疼痛发病率高达34%~41%[1]。慢性疼痛常为外周敏化和中枢敏化所致。中枢敏化是一种在各种致痛因素作用下，中枢疼痛转导通路中突触可塑性改变和神经元反应性增强的现象，可由周围和中枢神经系统中的神经炎症所驱动；主要表现为小胶质细胞为主的各类神经胶质细胞的活化，促进炎症介质释放，最终导致疼痛的产生[2‑3]。目前，药物仍是临床上治疗疼痛的主要手段，但疼痛的缓解率不足一半，且现有药物治疗过程也常伴随大量副作用[4‑5]。因此，探寻高效且安全的慢性疼痛治疗药物显得尤为重要。米诺环素是一种广谱四环素类抗生素，也是一种小胶质细胞抑制剂，可通过多种机制发挥镇痛作用，如抑制小胶质细胞活化、减少炎症介质的表达与释放、降低神经元兴奋性、抑制丝裂原活化蛋白激酶等细胞内信号通路、影响突触传递等；另外，米诺环素具有抗抑郁焦虑作用[6]，或可通过减轻慢性疼痛伴随的情绪问题，缓解疼痛症状。本文根据《国际疾病分类（第11版）》（ICD‑11）对慢性疼痛的分类[7]，对近年来米诺环素治疗不同慢性疼痛作用机制的研究进展进行综述。

1 米诺环素治疗慢性疼痛的作用机制     

1.1　慢性原发性疼痛

慢性原发性疼痛是由生物、心理和社会等多因素共同导致的疼痛综合征。纤维肌痛是典型的慢性原发性疼痛之一，小胶质细胞在慢性疼痛的启动、发育和维持等3个阶段中发挥不同作用，Ueda等[8]分别在上述3个阶段连续6日于脑室内注射米诺环素，单次注射剂量为10 nmol/5 μl。研究显示，米诺环素可能抑制上述第2阶段中雄性小鼠的全身性疼痛，但由于不能排除实验中使用的他克莫司通过中枢神经系统中小胶质细胞发挥抑制作用的可能性，且存在腓肠肌内注射酸性生理盐水或伴随的肌肉损伤导致外周免疫系统活化而发挥镇痛作用的可能性，故现有研究尚不能证实米诺环素镇痛的具体机制。但上述实验提出的关于纤维肌痛样全身疼痛的性别差异性及小胶质细胞活化与米诺环素的关系仍值得深入探究。

另外，肠易激综合征是一种原发性内脏疼痛，Yuan等[9]证实杏仁核中小胶质细胞通过补体C1q/C3‑CR3信号介导的突触重塑导致慢性应激诱导的内脏超敏反应，研究表明，输注米诺环素可逆转小胶质细胞介导的突触重塑并减弱皮质酮诱导的内脏超敏反应。另有研究表明，在大鼠大脑海马内连续3 min局部输注米诺环素（20 g/L、0.167 ml/min）可阻止大鼠大脑海马中糖皮质激素受体表达抑制及IL⁃1β、TNF⁃α表达增加，从而减轻大鼠内脏超敏反应[10]。

1.2　慢性癌症相关性疼痛

1.2.1　慢性癌症痛

慢性癌症痛（简称癌痛）严重影响癌症患者的生存及生活质量。机体肿瘤细胞可产生并释放炎症介质，炎症介质诱发神经胶质细胞活化并生成某些特异性标记物；同时，胶质细胞内的信号通路被激活，相应受体及化学通路、转运体的表达亦发生改变，大量促炎因子与抗炎因子也随之产生与释放，最终导致疼痛。

在一项癌症诱导的骨痛的基础研究中，研究者分别在癌症诱导的骨痛的早期（第1~7天）、晚期（第11~14天）鞘内注射米诺环素（50 μg/次，1次/d），结果显示以上两个阶段中CXC趋化因子配体（CXC chemokine ligand, CXCL）10诱导的机械性痛觉超敏均有所减轻[11]。另外，在大鼠胫骨内注射癌细胞同时予以米诺环素（5 μg/h）脑室内持续注射的研究中，观察到大鼠的机械性痛觉超敏和抑郁样行为均有所减弱，这可能是米诺环素降低了M1型小胶质细胞标记物、海马体中促炎细胞因子、TNF‑α和IL‑1β的表达，同时增加M2型小胶质细胞标记物和IL‑10的表达的结果[12]。另有研究显示，大鼠骨癌痛的形成和维持可能与脊髓水平酸敏感离子通道蛋白1a（acid sensing ion channel la, ASICla）有关，鞘内注射米诺环素可通过抑制脊髓ASIC1a的表达，减轻大鼠的机械性痛觉过敏[13]。然而，最近也有研究表明，在癌症引起的骨痛模型中，小胶质细胞活化并不是该模型的主要特征，实验中单次鞘内注射100 µg米诺环素不能减轻大鼠的疼痛样行为[14]。

1.2.2　慢性癌症治疗后疼痛

除了肿瘤本身引发的癌性疼痛，使用化疗药物治疗也会引起疼痛。在予以奥沙利铂和硼替佐米化疗的大鼠模型中，给予化疗药首日及之后的连续8 d每天予以米诺环素（25 mg/kg），可抑制胶质细胞的激活，从而预防机械性痛觉超敏[15]。另外，在长春新碱诱导的周围神经病变大鼠模型中，分2次连续5 d经腹膜内或足底内给予长春新碱，两次给药间隔2 d，在首次给予长春新碱的前3 d及给药后的连续5 d，每天腹腔内注射米诺环素（25 mg/kg）可有效防止机械性痛觉超敏反应的发生，并且减少免疫细胞的浸润，从而避免诱发周围神经痛[16]。以上研究表明，在与胶质细胞激活相关化疗药物诱发的神经病理性疼痛模型中，米诺环素可能通过抑制胶质细胞、免疫细胞发挥镇痛作用。

1.3　慢性术后疼痛和创伤后疼痛

1.3.1　慢性术后疼痛

大型临床研究表明，外科术后15%~60%的患者可能经历慢性术后疼痛[17]。发生机制可能与神经损伤、神经系统炎症反应与免疫应答反应相关，其中小胶质细胞发挥重要作用。

研究发现，在皮肤肌肉切开牵拉的大鼠模型中，分别在建模后即刻及之后的7 d连续鞘内注射米诺环素（100 μg/次，1次/d），可观察到对照组大鼠体内大量小胶质细胞激活，建模后早期脊髓中IL‑1α、TNF‑α、补体C1q含量增加；建模第14天，脊髓星形胶质细胞也被激活，CXCL7和磷脂酰肌醇3‑激酶（phosphoinositide 3‑kinase, PI3K）/蛋白激酶B信号的表达降低；在米诺环素治疗组中，趋化因子受体［chemokine（C‑C motif） receptor, CCR］7和PI3K/蛋白激酶B的表达则增加。结果表明鞘内注射米诺环素可能通过增加CXC趋化因子受体（CXC chemokine receptor, CXCR）7和PI3K/蛋白激酶B的表达并恢复不同类型星形胶质细胞的比例来缓解实验引起的机械性异常性疼痛[18]。另有研究显示，术前使用米诺环素虽可减轻热痛觉过敏和机械性痛觉超敏，但并不改善术后的疼痛样行为[19]。

1.3.2　慢性创伤后疼痛

不同类型的创伤性损伤（如脊髓损伤）会诱发神经元活动过度和神经胶质细胞激活，进而增加细胞内和细胞外谷氨酸、神经肽、三磷酸腺苷、促炎细胞因子和活性氧的浓度并促进受体过度表达和离子通道过度开放，导致疼痛的产生并使之持续[20]。

在坐骨神经慢性压迫模型中，脊髓中的小胶质细胞和星形胶质细胞的免疫反应性升高，小胶质细胞CXCL1和小胶质细胞标志物Iba1蛋白水平增加，CXCL1激活小胶质细胞中CXCR2进而引发疼痛。当鞘内给予1 μg趋化因子配体［chemokine（C‑C motif） ligand, CCL］2时，正常小鼠脊髓背角的小胶质细胞大量激活，兴奋性谷氨酸能传递增强，而CCR2缺陷小鼠则未见上述现象；当研究者再经鞘内给予100 μg米诺环素时，小胶质细胞的活化明显受到抑制，机械性痛觉超敏也明显减轻，这表明鞘内注射CCL2可能通过突触前机制增强神经元中的兴奋性谷氨酸能传递并促进脊髓背角中的伤害性传递，从而引起热痛觉过敏。鞘内联合使用米诺环素可抑制神经元中谷氨酸能传递的增强和CCL2诱导的热痛觉过敏[21]。新近研究表明，米诺环素可抑制脊髓中丙二醛、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的上调，降低TNF‑α和IL‑1β等炎症因子的产生，减轻坐骨神经周围的炎症反应，通过抗氧化和抗凋亡作用来减轻CCI引发的疼痛[22]。另外，脑源性神经营养因子（brain‑derived neurotrophic factor, BDNF）是一种经典的神经营养因子，参与伤害性热刺激和机械性刺激痛觉过敏的产生，在特异性维持外周伤害性感觉神经元的发育和功能分化及外周炎症性疼痛机制中发挥重要作用，被视作慢性疼痛发生的驱动因素[23]。米诺环素可抑制小胶质细胞内BDNF的上调，也可以阻断C纤维诱导的局部电位中BDNF介导的长时程电位来抑制慢性疼痛的发生[24]。但也有研究表明，小胶质细胞既不影响创伤后的伤害性感受阈值，也不导致创伤后痛觉过敏及痛觉超敏的BDNF过度表达[25]。

1.4　慢性神经病理性疼痛

大量研究表明，神经病理性疼痛是免疫细胞、炎症细胞与神经元、胶质细胞所介导的炎症介质、趋化因子、补体、神经递质及其受体等共同作用的结果[26]。

糖尿病神经痛（diabetic neuropathic pain, DNP）是糖尿病常见的并发症之一，也是典型的神经病理性疼痛之一，主要表现为痛觉敏化，中枢敏化是痛觉敏化的主要机制，星形胶质细胞及小胶质细胞在其中发挥重要的作用。有研究发现，在DNP模型建立2周后，连续3 d腹腔内注射米诺环素（40 mg/kg，1次/d），可抑制Notch‑1受体的表达并降低Notch‑1的活性，影响Notch信号转导途径，从而有效抑制DNP的产生[27]。另外还有研究表明，在建立模型后的第15天到第21天，分别在2个实验组中连续7 d鞘内给予低剂量80 μg和高剂量160 μg的米诺环素，结果显示，与对照组比较，实验组大鼠的机械性痛觉超敏及伤害性行为均明显减轻，大鼠脊髓中活化的小胶质细胞亦明显减少；此外，实验组大鼠体内的ox‑42抗体、BDNF和下游调控元件拮抗调控蛋白（downstream regulatory element antagonistic modulator, DREAM）的表达均下降。故可推测，米诺环素可能通过调节糖尿病大鼠BDNF和DREAM蛋白表达水平来减轻机械性痛觉超敏及痛觉过敏[28]。

此外，在不同神经病理性疼痛模型中，不同刺激（如炎症细胞因子、热休克、过氧化应激等）都可导致小胶质细胞内p38丝裂原活化蛋白激酶的持续激活，米诺环素则可抑制这种激活状态[29]。第5腰椎脊神经横断模型的研究表明，米诺环素具有明显的镇痛作用，其作用机制可能与抑制海马中TNF‑α、IL‑1β、IL‑6的表达及释放有关[30]。

1.5　其他慢性疼痛

除上述各项分类，ICD‑11的慢性疼痛分类还包括慢性继发性头痛和颌面痛、慢性继发性肌肉骨骼疼痛、慢性继发性内脏痛等，但目前尚缺乏米诺环素治疗以上慢性疼痛的研究。

2 米诺环素治疗抑郁、焦虑等情绪障碍      

多数疼痛研究者认为，心理因素在慢性疼痛的发生、发展及转归中具有关键性作用，研究提示焦虑、抑郁症状与慢性疼痛的发生及其严重程度密切相关。多项研究表明小胶质细胞的激活与抑郁样行为增加相关。Bassett等[31]证实米诺环素可通过阻断小胶质细胞激活/吞噬作用来抑制背侧海马神经发生的减少，从而缓解抑郁样症状。Camargos等[32]研究表明，腹腔内注射米诺环素可减少小鼠短暂性脑缺血后抑郁及焦虑样行为的发生，米诺环素同时发挥神经保护的作用，但是具体机制尚不清晰。此外，Wang等[33]发现米诺环素通过抑制小胶质细胞和神经元释放高迁移率族蛋白B1来预防抑郁样行为。

3 米诺环素治疗慢性疼痛的临床研究现状      

一项随机、对照、双盲的腰背部神经痛临床试验表明，连续14 d口服米诺环素（100 mg/d）可减轻腰背部神经痛，但与安慰剂组比较，米诺环素的镇痛作用差异并没有统计学意义[34]。另有研究对5例确诊为纤维肌痛症的患者进行为期6周口服米诺环素的治疗［第1天单次口服米诺环素100 mg（2 次/d），剩余41 d单次口服100 mg（1 次/d）］，治疗后4例患者的疼痛症状明显减轻[35]。但由于样本量偏小，试验暂无法证实米诺环素的有效性。

综上，目前关于米诺环素治疗人类慢性疼痛的相关研究仍较少，由于人体与动物体之间存在的差异性，米诺环素对人类慢性疼痛的镇痛机制仍有待进一步研究。

4 总结与展望      

小胶质细胞抑制剂米诺环素可通过抑制小胶质细胞的活化、减少各类致痛物质的表达及释放，影响炎症介质的合成与释放，直接作用于离子通道，影响各信号转导通路及突触传递等机制，对慢性疼痛发挥有效镇痛作用；另外，大量研究也已证实米诺环素在缓解抑郁、焦虑样行为中的有效性，故米诺环素或其他小胶质细胞抑制剂在治疗人类慢性疼痛方面有广阔的应用前景。

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