NMDA-NR2B亚基受体与神经病理性疼痛的研究进展
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Ita|nan Med J,Dec.2015,Vo1.26,No.23 海南医学2015年12月第26卷第23期 doi:10.3969/j.issn.1003—6350.2015.23.1268 ・综 述・ NMDA—NR2B亚基受体与神经病理性疼痛的研究进展 李欢颜,阳巧云,彭良玉,旷昕 (南华大学附属第一医院麻醉科,湖南衡阳421000) 【摘要】NMDA受体是一种谷氨酸离子型受体,在兴奋性突触可塑性中起着重要作用。现已证明 NMDA-NR2B亚基受体参与学习记忆、慢性疼痛、局部缺血和神经退行性疾病。NR2B亚基诱导长时程增强 (u 的产生在中枢敏化及神经病理性疼痛性的形成中起着重要的作用,NR2B受体拮抗剂可以有效的治疗神经 病理性疼痛。本文就NM])A—NR2B亚基受体与神经病理性疼痛的研究做一综述。 【关键词】NR2B亚基;NMDA受体;神经病理性疼痛 【中图分类号】R741.02 【文献标识码】A 【文章编号】lO03—6350(2O15)23—35O3—04 神经病理性疼痛是由于神经系统损伤或者功能 白激酶的磷酸化位点,例如PKC和酪氨酸激酶等Ⅳ 。 失调而引起的疼痛,可被分为外周神经病理性疼痛和 在早期发育阶段,含有丰富的NR2B,但随着年龄的 中枢神经病理性疼痛。神经病理性疼痛会导致长期 增加而逐渐下降,并且受限于前脑,包括皮层、海马、 痛苦和生活质量下降,但是治疗后只有少数患者痛苦 纹状体、丘脑和嗅球 】。NR2B亚基参与机体的生理 得以减轻,对于患者和医疗工作者的治疗都是一个巨 功能,例如学习、记忆;同时参与病理生理疾病,如慢 大挑战[1-21。近年来随着对疼痛的深入研究,中枢敏 性疼痛、局部缺血和神经退行性疾病 。含有NR2B 化被认为在神经病理性疼痛的发展和维持中起重要 亚基的NMDA受体具有如下特点:(1)对Ca2 有高度 作用,而NMDA-NR2B亚基受体在疼痛传递和突触 通透性;(2)对谷氨酸有较高的亲和力Ⅲ;(3)由其介导 可塑性上成为治疗神经病理性疼痛的重要靶点 。 的兴奋性突触后电位(EPSPs)增加明显;(4)与胞内的 本文主要介绍NMDA NR2B亚基受体结构功能和在 钙调蛋白激酶CaMKII的亲和力较高 。 神经病理性疼痛发生中的机制以及治疗前景。 2 NR2B亚基在神经病理性疼痛发生中的机制 1 NMDA-NR2B亚基受体的结构功能 中枢敏化为在刺激、炎症和神经损伤后疼痛通路 1.1 NMDA受体结构分布NMDA受体是一 中神经元功能增加,突触后膜兴奋性和突触效能增 种谷氨酸离子型受体,在兴奋性突触可塑性中起着重 加,同时躯体感觉神经元突触可塑性增强[31。NMDA 要作用 。NMDA受体有3种成分结构不同的亚基复 受体激活在脊髓背角中触发中枢敏化是必不可少的, 合物:8个不同的NR1亚基由单个基因选择性剪接产 特别是NR2B亚基[4J。而NR2B亚基调控神经病理性 生;4个不同的NR2亚基(NR2A、NR2B、NR2C和 疼痛的机制是由多重因素组成的,因此必须明确神经 NR2D)和2个N-R3亚基(NR3A和NR3B)由6个独立 病理性疼痛和NR2B亚基的调节机制。 基因编码。功能性NMDA受体包括异源NR1亚基加 2.1 NR2B亚基与LTP Qu等【“ 结扎SD大鼠L 上一个或多个NR2A—D亚基,最常见的包括两个NR1 脊神经背角神经根远端后,在鞘内注射NR2B拮抗剂 亚基与相同或不同的两个NR2亚基。NR1亚基分布 Ro25-6981后热敏和机械敏下降;电生理学结果显示 在中枢神经系统任何位置;而NR2亚基局限性分布 WDR神经元电活动被抑制。同时有研究证明脊髓背 并且数量表达与发育相关,NR2A位于脑和脊髓, 角GABA能神经元去抑制后NR2B亚基表达增加 。 NR2B位于前脑和脊髓浅表板层t 。 因此,通过脊髓背角伤害性突触传递诱发的LTP,进 1.2 NR2B亚基结构功能NR2B亚基是一种 而导致中枢敏化和神经病理性疼痛与激活脊髓 膜蛋白,分子量为170~180 kD。它由四个不同调节 NMDA—NR2B亚基受体有关。NMDA受体诱导LTP 单位组成:细胞外有两大区域,氨基端结合域(Nan9) 的主要机制是它的电压依赖性。在静息电位时 和结合谷氨酸的s1一s2激动剂结合域(ABD);跨膜区 NMDA受体处于非活动状态,为了激活突触上的 域包括三个跨膜片段和一个折返环路,形成离子通道 NMDA受体,首先谷氨酸需要被释放,并结合于 并且类似一个倒置的 通道;羧基端胞质区是结合蛋 NMDA—NR2B亚基受体;第二,突触后膜需要去极 基金项目:国家自然科学基金(编号:81300971) 通讯作者:旷昕。E—mai ̄:kx6924@126.eom ・3503- 海南医学2015年12月第26卷第23期 Hainan Med J,Dec.2015,Voi.26,No.23 化,使得细胞外的Mg 移除。NMDA受体介导的Ca2 酸化NR2B在总NR2B的比例明显增加。Luo等 发 从细胞外进入突触后细胞,然后释放一系列突触后信 现肠易激综合征(IBS)大鼠脊髓背角NR2B亚基表达 在鞘内注射酪氨酸激酶抑制剂后显著下降。 号分子” 1。NR2B亚基含有环磷腺苷效应元件结合蛋 量增加,白(CREB),可耦合增加的Ca2 ,当大量Ca2 从细胞外 因此,NR2B亚基激活是由酪氨酸磷酸化调控,同时 内流时导致细胞外调节蛋白激酶(E 磷酸化,从而 在神经病理性疼痛中由酪氨酸引起NR2B亚基磷酸 激活CREB调节转录因子 ;同时内流的Caz 与调钙 化是中枢敏化的重要机制。现有许多丝氨酸 氨酸 蛋白(CaM)结合使CaM磷酸化,激活突触后膜 磷酸化位点已在NMDA受体亚单位被确定,例如:AMPAR,使更多的Ca 内流【4】。因此耦合和内流增加 PKA、PK、CaM ̄I,这些激酶可以调控NMDA受体细 的Ca 形成正反馈加强NR2B功能进一步诱导LTP。 胞内运输或者离子通道特性,造成突触强度变化引起 2.2 NR2B亚基与突触后密度(PSD)PSD95是 多种形式突触可塑性口 。NR2B亚基的具有7个位于 膜一相关鸟苷酸激酶(MAGUKs)家族中的一员,包括N 末端三个PDZ区域,中间区域一个Scr同源区3(SH3) 和c末端一个鸟苷酸激酶样(GK)区域。其中第二个 PDZ区域在C端含有一个PDZ结合基序(tSXV),可以 结合NMDA-NR2B亚基,从而介导NMDA受体功能; PSD-95还能结合多种信号分子从而激活下游信号级 联。PSD-95同时含有网架结构,可以锚定和集合突 触后谷氨酸受体并将Fyn激酶带到底物NR2B附近, 在突触可塑性和神经发展中有重要作用 卅 。Ba等 在左旋多巴引起的运动障碍(LID)大鼠纹状体内注射 PSD-95mRNA反义寡核苷酸(PSD一95 ASO),免疫印 迹和免疫沉淀的结果显示NR2B酪氨酸磷酸化减少 并且减弱NR2B与Fyn反应;此结果说明抑制 PSD-95下调NMDAR激活同时对LID有治疗作用。 有实验证明,向鞘内注射模拟肽Myr-NR2B9c干扰 PSD一95和NR2B反应,从而减轻骨性癌痛m】。无论 NR2B还是PSD一95都分布在脊髓灰质,分布最密集 的地方在表面板层,因此他们是接收终端伤害感受器 的理想位置 1。PSD一93也是膜一相关鸟苷酸激酶 (MAGt ̄)家族中主要成员,含有PDZ、SH3、GK三个 区域。PSD一93通过PDZ区域在突触后密度特异性 结合NMDA受体C端,是耦联NMDA激活的特定细 胞内重要信号分子口 。近来,Zhang等 观察PSD一93 敲除(KO)/b鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)后,TTC染色 结果显示梗死面积明显减少;Westem blot结果显示 Tyr1472-NR2B磷酸化减少并且影响NR2B和Fyn相 互作用。也就是说PSD93缺失抑制Fyn介导的 NR2B磷酸化并且保护局部脑缺血。同时在SD大鼠 体内研究中,干扰PSD-93已被证明在减轻外周损伤 引起的神经病理性疼痛和CFA引起的炎性疼痛 。 2-3 NR2B亚基磷酸化NR2B亚基羧基端主 要作用是翻译后酶的修饰,如磷酸化 。磷酸化调控 许多细胞过程,包括蛋白活性、定位、流动性和蛋白相 互作用 。Xu等 证明在持续炎症性反应(CFA)后磷 .3504・ 突触后密度(PSD)的酪氨酸磷酸化位点,Tyr1472是主 要的磷酸化位点。Y1472含有酪氨酸基础内在基序 (YEKL),直接与AP一2适配器中链结合。NR2B亚基 Y1472磷酸化后中断其结合,由此抑制NR2B介导的 内吞作用 , 。Abe等口 在L 脊神经断离小鼠脊髓 免疫荧光结果中发现在I、Ⅱ板层pY1472一NR2B明 显增加,而口服NR2B拮抗剂CP一101,606后接近于 正常水平;并且在Fyn基因敲除小鼠术后,免疫荧光 显微镜下几乎无pY1472-NR2B。因此,Fyn激酶激 活NR2B亚基Tyr1472磷酸化对维持神经病理性疼 痛是必不可少的。最近的研究表明,酪氨酸磷酸化 的NR2B亚基由STEP(富含酪氨酸酶纹状体)控制, STEP对亚基在Y1472上有去磷酸化作用,增加 NMDA受体内吞 。 2.4 NR2B亚基棕榈酰化除了磷酸化,另一种 蛋白修饰类型是调控蛋白定位和功能,称为修饰后棕 榈酰化。由半胱氨酸残基的硫酯键共价结合棕榈酰 蛋白,与磷酸化相似的,这种修饰是不稳定和可逆 的。棕榈酸是一个含有饱和脂肪酸的16碳,是大脑 中最丰富的脂肪酸[29-301。NR2A和NR2B棕榈酰在皮 质神经有两种不同的半胱氨酸群:棕榈酰化近膜区域 的第一簇(Cys Cluster I),控制表面NMDA受体稳定 表达和其内在结构并且在细胞表面稳定调控NR2A/ B酪氨酸磷酸化;第二簇(Cys Cluster II)在C末端中 间区,由棕榈酰转移酶GODZ棕榈酰化,去棕榈酰化 是由于受体在高尔基体聚集并减少表面NMDA受体 表达p”。Xia等 证明在慢性背角神经根压迫模型 (CCD)过程中NR2B棕榈酰化水平显著增加并且其上 调与NR2B Tyr1472磷酸化同步;术后14 d在大鼠鞘 内注射2-BP后,一种棕榈酰化抑制剂:NR2B棕榈酰 化和磷酸化下调。因此棕榈酰化是引起神经病理性 疼痛的重要组成部分,可能会成为治疗慢性疼痛的潜 在靶点。 2.5 NR2B亚基泛素化泛素化作为又一个翻 Hainan Med J,Dec.2015,Vo1.26,No.23 海南医学2015年l2月第26卷第23期 译后修饰,可以改变突触蛋白的构成和功能,人们对 展,但是还未成为批准的药物,因为它具有hERG K 它的认识也日渐增加。泛素是一种含有76个氨基酸 通道介导的心脏毒性并且口腔生物利用度低[39]。Tan 401鞘内注射针对NR2B亚基的siRNA后,减少了由 的蛋白,在ATP依赖性酶反应中共价连接底物,并分 等[为泛素激酶E1、泛素结合E2和泛素连接酶E3。泛素 外周炎症引起的疼痛反应。但是NR2B。siRNA沉默 化要求同时作用E1、E2、E3,它紧密调控所有细胞,有 基因时间短,而shRNA构建短发卡RNA干扰真核表 对脊髓NR2B有长期而稳定的基因沉默。近 精确的时间和空间性,并且E3是通过酶识别产生特 达载体,异性反映的关键组成部分口 1。E3与NR2B亚基反应 来,Zhang等 在脚底注入1%福尔马林的小鼠中鞘内 shRNA,引起NR2B亚基沉默并且减少了 作为一个可能的机制,对NMDAR同时进行磷酸化和 注射NR2B— 泛素化调控。有报道,Mib一2作为一种新型E3连接 伤害性疼痛。4结语 酶,它泛素化NMDA-NR2B受体,从而增加Tyr磷酸 综上所述,NMDA.NR2B亚基受体在疼痛传递 化依赖行为p 1。 2.6突触前NR2B亚基谷氨酸是主要的快速 和突触可塑性上有重要作用。但是还有很多机制尚 兴奋性递质在中枢系统中,主要作用于突触后受体介 未了解,NR2B亚基除了酪氨酸磷酸化位点与神经病 导兴奋神经传递口 。现已证明释放的谷氨酸与突触 理性疼痛相关外,还含有丝氨酸 氨酸磷酸化位点;泛素化和谷氨酸调节突触前NMDA受体 后膜NMDA-NR2B亚基受体结合引起突触后膜去极 棕榈酰化、是否能作为治疗神经病理性疼 化从而导致LTPt“ ,却很少研究突触前NR2B对神经 的具体机制尚不明确,病理性疼痛的影响。最近有研究表明成年大鼠在外 痛的新靶点?虽然,随着人们对神经性病理疼痛的深 NR2B亚基拮抗剂比NMDA受体拮抗剂具有 周神经损伤情况下,从脊髓初级传人中枢的释放的谷 入了解,但是针对 氨酸调节突触前NMDA受体,而突触前NMDA受体 更强的止痛效果并产生更少的副作用,NR2B亚基下游蛋白,鞘内注射NR2B沉默基因或者 主要由NR2B组成;同时Western blot结果证明在大 鼠脊髓损伤同侧背角神经根NR2B受体蛋白表达增 反义寡核苷酸来治疗神经病理性疼痛,可能完全会避 免产生副作用而成为新的研究靶点。 多” 。Wind—up是C一纤维初级传人神经受电刺激诱 参考文献 发,脊髓神经元兴奋性随其频率增加,从而增加脊髓 【l】Yah XS,Jiang ES,Mei G,et a1.Endogenous activation ofpresynap— 神经元和疼痛的电活动 。谷氨酸激活突触前 tie NMDA receptors enhances glutamate release from the primary NMDA受体就是一种Wind.up现象,所以抑制突触前 NR2B亚基激活可以有效的减少谷氨酸释放,从而减 轻疼痛。 3 NR2B亚基的治疗前景 afferentsinthe spinal dorsal hornin a ratmodel ofneuropathicpain [33.J Physiol,2013,591(7):2001-2019. 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NMDA受体拮抗剂有更强的止痛效果,并且降低了 其严重的副作用,有其下原因:第一,Ro 25—6981对 NR1/NR2B比NR1/NR2A受体更具选择性,是其的 5 000倍[38】’而NR2B参与神经中枢机体的疼痛行为; 第二,由于NR2B在脊髓浅层分布比较局限 ,所以产 生的副作用更小。 NR2B选择性拮抗剂在动物实验中有很大的进 [71 Mony L,Kew JN,Gunthorpe MI,et a1.Allosteric modulators of NT ̄2B—containing NMD Areceptors:moleculr mechaniasms and herapeutitc potential[3.Briitsh Journal ofPharmacology,2009,157 (8):1301一I317. [81 Monyer H,Bumashev N,Laurie DJ,et a1.Developmental and re— gioual expressioninthe ratbrain andfunctional properties offour NMDA receptors[J】.Neuron,1994,12:529—540. [91 Qiu S,Li X Zhuo M.Post—translational modification ofNMDA re— ceptor GluN2B subunit and its roles in chronic pain and memory ・3505・ 海南医学2015年l2月第26卷第23期 叨.Seminars in Cell&Developmental Biology,201 1,22(5): 521—529. 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