作者：冯舒，内蒙古医科大学；张析哲，内医院麻醉科
国际疼痛学会（InternationalAssociationfortheStudyofPain,IASP）年将神经病理性疼痛（neuropathicpain,NP）定义更新为躯体感觉系统的损害或疾病导致的疼痛。引起NP最常见的原因是带状疱疹后神经痛、糖尿病周围神经病变、三叉神经痛、幻肢痛、术后或创伤后持续性疼痛、癌痛和艾滋病病*感染患者的疼痛。
由于全球人口老龄化、糖尿病发病率的增加及化学治疗后癌症生存率的提高，NP的发病率上升。在过去的15年中，NP一直是一个非常活跃的临床研究领域，虽然病理机制尚未完全清楚，但Sommer等研究表明神经炎症在其发病机制中发挥着重要作用。Clark和Malcangio研究指出炎症介质从初级传入神经和脊髓神经元释放，可诱导神经胶质细胞的激活；另一方面，胶质细胞通过释放促炎细胞因子、趋化因子和生长因子等炎症介质促进神经炎症的产生与维持。在这些炎症介质中，趋化因子（chemokines）参与脊髓中神经元与神经胶质细胞的相互作用，从而调节由于神经损伤引起的NP。作为趋化因子中较为特殊的一员，CX3CL1及其受体CX3CR1在NP中发挥着非常重要的作用。
1.CX3CL1与CX3CR1的结构、来源、表达和分布
Asensio和Campbell研究中指出，趋化因子是一类在功能上相关的小型分泌蛋白，相对分子量在8～10kDa，因其与细胞因子的活性相似以及对白细胞的趋化作用而得名。Bajetto等指出趋化因子家族有50余个成员，根据构成其分子的氨基酸、半胱氨酸残基及二硫键在分子内的相互排列，又可以分为四个亚家族，即CC、CXC、C和CX3C（其中C代表半胱氨酸，X代表任何氨基酸残基）。
年，Bazan等首次发现并描述了趋化因子CX3C亚家族，“fractal”一词翻译为“分形”，是一个几何学术语，意为从整体上看，分形几何图形是处处不规则的，但在不同尺度上，图形的规则性又是相同的。由于Bazan发现CX3CL1的过程与本词的含义相似，于是“fractalkine”这个名字被第一次使用。时隔数周，Pan等证实了CX3C亚家族的存在。其中CX3CL1是趋化因子CX3C家族中唯一的成员，最初被Bazan等与Pan等描述为免疫细胞的一种强有力的引诱剂。Nomiyama等研究指出CX3CL1是含有73个氨基酸残基的蛋白质分子，在人类基因组中，编码它的基因由3个外显子组成，位于16号染色体的长臂内（16q13）。
Rossi等和Xiao等研究指出它对小鼠或大鼠（褐家鼠）的基因高度保守，分别位于小鼠8号染色体（8qC5）和大鼠19号染色体（19p12）上。CX3CL1是一种独特的趋化因子。在体内，CX3CL1以两种不同的亚型出现：膜结合型和可溶型（sFKN）。因此，它结合了趋化剂和粘附分子的特性。体内CX3CL1两种形式的存在说明它在趋化因子大家族中的特殊作用，这是迄今为止任何其他趋化因子都无法比拟的。CX3CL1与趋化因子家族中大多数配体另一个显著的不同点是它只与一个特定的受体CX3CR1相互作用，从而揭示其生物学活性。
CX3CR1是一种7次跨膜的G-蛋白偶联受体（Gprotein-coupledreceptor,GPCR）。Harrison等在年对大鼠模型的研究中首次将CX3CR1描述为RBS11，构成孤儿G蛋白偶联受体（oGPCR）。在Raport等进一步研究中，同源人基因被命名为V28，其产物被描述为“oGPCR”，其含有GPCR家族受体典型的高度保守的20个氨基酸区域和7个氨基酸序列。Imai等年描述了CX3CL1和CX3CR1信号轴。
在人类基因组中，编码CX3CR1的基因由4个外显子组成，位于3号染色体短臂内（3p21.3），它对小鼠或大鼠基因是保守的，而小鼠或大鼠基因位于小鼠的9号染色体（9qF4）和大鼠的8号染色体（8q32）上。Raport等研究中还指出在超微结构上，CX3CR1多肽链包括总分子量约为40kDa的个氨基酸残基。Pan等指出趋化因子的主要来源是白细胞，与其他的趋化因子丰富地表达于外周血细胞的情况不同，CX3CL1极少甚至不表达于外周血细胞。
CX3CL1主要产生于内皮细胞和神经元，在血管丰富和神经支配良好的器官中，以及在免疫系统细胞浓度增加的部位，如中枢神经系统、皮肤内皮细胞、冠状动脉和心内膜的内皮细胞、肝脏库普弗细胞、小肠上皮细胞和内皮细胞、子宫内膜上皮细胞和蜕膜细胞中表达升高。其特异性受体CX3CR1存在于中枢神经系统的小胶质细胞、外周背根神经节（DRG）的卫星胶质细胞和周围神经的巨噬细胞中，但不存在于星形胶质细胞、神经元或少突胶质细胞中。
2.CX3CL1/CX3CR1在调控细胞趋化和粘附过程中参与的机制
炎症部位的白细胞募集包括一系列粘附活动，这些粘附活动由内皮细胞和白细胞表面表达的不同种类的粘附分子介导。选择素（selectin）家族粘附分子通常有助于白细胞在血液流动状态下滚动，而整合素（integrin）家族的成员则参与建立稳定的抗剪切细胞粘附。趋化因子被认为通过诱导L-选择素的脱落和增加白细胞表面的功能整合素来调节细胞粘附。因此，趋化因子除了在组织中起趋化引诱剂的作用外，还能促进白细胞募集过程中从早期粘附型向晚期粘附型的转变。CX3CL1通过作用于化学趋化物和粘附分子在炎症方面起着重要作用。
在体外，CX3CL1通过表达于单核细胞、T淋巴细胞、肥大细胞和自然杀伤细胞上的受体，CX3CR1相互作用诱导细胞粘附。这种粘附不需要受体的信号，对生理剪切流有抵抗能力，且不依赖于细胞外钙离子。膜结合型FKN除了具有粘附分子的活性外，还可通过解整合素金属蛋白酶17（adisintegrinandmetalloproteinase17,ADAM17）、解整合素金属蛋白酶10（adisintegrinandmetalloproteinase10,ADAM10）及组织蛋白酶S（cathepsinS,CatS）等从细胞膜上裂解，产生sFKN，诱导表达FKN的白细胞趋化性。ADAMs和CatS在不同的位点切割膜结合的CX3CL1，从而产生了不同形式的sFKN，其功能略有不同。
3.CX3CL1/CX3CR1通过介导小胶质细胞和神经元相互作用调节神经病理性疼痛
NP的发生、维持与神经元和神经胶质细胞间的相互作用密切相关，而CX3CL1和CX3CR1分别在脊髓神经元和小胶质细胞中表达，提示CX3CL1和CX3CR1可能参与神经元和小胶质细胞之间的信息传递。具体过程如下：损伤后神经元释放三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate,ATP）与小胶质细胞表面膜上P2X7受体（P2X7receptor,P2X7R）结合并激活，导致小胶质细胞活化。
ATP激活配体门控钾通道P2X7受体，导致细胞内钾离子浓度下降，进而激活磷脂酶C（PhospholipaseC,PLC），最终导致细胞内钙离子浓度升高。这使得p38丝裂原活化蛋白激酶（p38mitogen-activatedproteinkinase,p38MAPK）通过磷酸化为p-p38而被激活，继而磷脂酶A2（phospholipaseA2,PLA2）介导的溶酶体易位到胞吐发生的表面细胞膜。CatS从微胶质溶酶体中释放出来，在此过程中，CatS能够从神经元表面的膜系索上分裂出CX3CL1的可溶性趋化因子域。可溶型CX3CL1与小胶质细胞表面的CX3CR1结合并激活小胶质细胞，导致细胞内钙浓度增加，进一步激活p38。
通过改变的基因转录，导致从小胶质细胞合成和释放促伤害性介质，结合并激活神经元上的受体，导致中枢敏化的超敏性和自发性放电，并形成一种反馈机制，进一步激活小胶质细胞，从而导致神经病理性疼痛。
4.CX3CL1/CX3CR1对神经病理性疼痛相关介质的调节作用
越来越多的证据支持CX3CL1参与神经性病理性疼痛的形成过程。在许多细胞系统中，CX3CL1/CX3CR1轴被证明可以调节核因子κB（nuclearfactorkappa-B,NF-κB）通路。Ding等进一步报道，在脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）诱导的急性肺损伤小鼠中，CX3CL1/CX3CR1轴的激活使NF-κB磷酸化水平升高，敲除CX3CL1的小鼠NF-κB则水平下降。Bian等研究中指出，CX3CR1参与强直电刺激大鼠坐骨神经（tetanicstimulationofthesciaticnerve,TSS）诱导的机械性痛觉超敏，CX3CL1/CX3CR1通过CX3CR1/p38信号通路合成白细胞介素-18（interleukin-18,IL-18），IL-18以旁分泌方式刺激邻近星形胶质细胞上的白细胞介素-18受体（interleukin-18receptor,IL-18R），然后通过NF-κB信号通路调节白细胞介素-23（interleukin-23,IL-23）及其受体IL-23R并参与TSS引起的机械性异常性疼痛的发展；在TSS引起的神经病理性疼痛的发展和维持期间，通过NF-κB和CX3CL1/CX3CR1在神经元/星形胶质细胞和小胶质细胞之间进行信号传导。
Wang等研究中还指出TSS后各时间点脊髓背角两侧的CX3CR1表达均升高。在TSS前1小时和后12小时，用CX3CR1中和抗体阻断CX3CR1，可阻止TSS诱导的异位性疼痛的发生。此外，当TSS后5日机械性诱发痛稳定时，CX3CR1中和抗体逆转了疼痛。Peng等研究发现将腰椎间盘突出症引起神经性疼痛（LDH）患者分为剧痛组和轻中度疼痛组，另外选择脊柱侧弯无痛患者10例作为非疼痛对照。
剧痛组患者、轻中度疼痛组患者和脊柱侧弯无痛对照组血清趋化因子CX3CL1和趋化因子CCL2（C-Cmotifligand2）水平无显著差异；剧痛组和轻中度疼痛组神经根、纤维环和髓核活检CX3CL1、CCL2蛋白表达均显著高于脊柱侧弯无痛对照组。由此得出结论：CX3CL1和CCL2的局部表达增加与腰椎间盘突出症坐骨神经痛患者的临床严重程度有关，CX3CL1和CCL2可能在维持腰椎间盘突出症引起神经性疼痛（LDH）患者疼痛方面发挥重要作用。
Liu等最近研究表明，CX3XL1也是通过NF-κB途径调节LDH诱导的神经病理性疼痛。NP是一个重要的临床问题，目前的治疗方法是不充分的。这在很大程度上是由于人们对NP的潜在机制尚未充分了解。随着对NP的研究不断深入，CX3CL1作为有两种不同亚型且只有CX3CR1一种受体的独特的趋化因子，在越来越多的研究中发挥着重要的作用。虽然现在的研究不足以完全阐述NP的发病机制，但以现有的关于NP及CX3CL1/CX3CR1等趋化因子的研究结果为基础，努力深入探索研究趋化因子介导NP的机制，为NP的治疗提供新的靶点指日可待。
来源：冯舒,张析哲.CX3CL1/CX3CR1在神经病理性疼痛中调节作用的研究进展[J].实用疼痛学杂志,,15(4):-.
声明：本平台刊载文章仅代表作者其个人观点，不承担任何法律责任，文章来源于网络，欢迎投稿，如涉及文章版权问题，请及时联系我们，我们将及时删除。
喜欢的亲们，欢迎点赞分享到朋友圈！
长按下方