神經(jīng)膠質(zhì)細胞

神經(jīng)膠質(zhì)細胞第1頁/共26頁Ⅰ概述Ⅱ膠質(zhì)細胞Ⅲ膠質(zhì)細胞對疼痛的調(diào)節(jié)Ⅳ膠質(zhì)細胞的激活Ⅴ膠質(zhì)細胞激活后是如何影響神經(jīng)元活性的Ⅵ膠質(zhì)細胞外的非神經(jīng)細胞對疼痛的作用Ⅶ膠質(zhì)細胞與嗎啡鎮(zhèn)痛耐受、成癮與戒斷的關(guān)系

第2頁/共26頁Ⅰ概述

原來，人們對膠質(zhì)細胞的認識只是簡單的為神經(jīng)元提供前體和能量，調(diào)節(jié)細胞外離子濃度，吞噬細胞碎屑等作用。

過去的十年里到現(xiàn)在，人們對膠質(zhì)細胞的新的認識：膠質(zhì)細胞在發(fā)熱和調(diào)節(jié)睡眠，學習和記憶的中斷及神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性疾病中有作用。

我們這里的重點是:最近才為人們所認識的兩類膠質(zhì)細胞在疼痛易化和嗎啡鎮(zhèn)痛耐受方面的作用。第3頁/共26頁Ⅱ膠質(zhì)細胞

中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一類為大膠質(zhì)細胞（星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞）另一類包括小膠質(zhì)細胞、室管膜細胞和脈絡叢上皮細胞周圍神經(jīng)系統(tǒng)主要有神經(jīng)膜細胞和衛(wèi)星細胞第4頁/共26頁Ⅱ

在體內(nèi)，星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞相互作用。它們釋放的物質(zhì)能夠協(xié)同作用并且一種細胞釋放的物質(zhì)能激活另一種細胞。關(guān)于協(xié)同作用，炎性細胞因子可以彼此協(xié)同，就像神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)互相協(xié)同那樣，這些神經(jīng)遞質(zhì)包括去甲腎上腺素，前列腺素E2（PGE2）和一氧化氮。關(guān)于兩類膠質(zhì)細胞間的交互作用：(a)星形膠質(zhì)細胞釋放的物質(zhì)能夠激活小膠質(zhì)細胞，(b)小膠質(zhì)細胞釋放的物質(zhì)可以誘導星型膠質(zhì)細胞活化，特異性分子的表達，激活其成抗原遞呈細胞，并釋放谷氨酸，腫瘤壞死因子，白細胞介素-1和一氧化氮等物質(zhì)。這兩類細胞間的相互作用與目前疼痛相關(guān)的研究一致，都表明小膠質(zhì)細胞首先被激活，激活的小膠質(zhì)細胞誘導臨近的星形膠質(zhì)細胞活化，所以這兩類細胞都對疼痛發(fā)生時下游信號的變化有作用。小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞間的相互作用第5頁/共26頁Ⅲ膠質(zhì)細胞對疼痛的調(diào)節(jié)概述膠質(zhì)細胞影響疼痛的機制第6頁/共26頁Ⅲ

原來我們認為疼痛只與神經(jīng)元有關(guān)，與膠質(zhì)細胞無關(guān)。近來我們發(fā)現(xiàn)事實并不是那樣的。在正常情況下，當脊髓膠質(zhì)細胞處于基態(tài)時，它們對疼痛反應沒有影響。膠質(zhì)細胞激活會影響疼痛。脊髓膠質(zhì)細胞在發(fā)生外周免疫時可以被激活。

現(xiàn)在已經(jīng)眾所周知，膠質(zhì)細胞對疼痛的調(diào)節(jié)已經(jīng)遠遠超出疾病發(fā)生時的疼痛反應。兩類細胞在機體發(fā)生免疫反應、外周組織損傷、周圍神經(jīng)損傷、脊髓損傷時都會被激活（從激活的膠質(zhì)細胞標志看出）。小膠質(zhì)細胞首先被激活，其次是星型膠質(zhì)細胞這一觀點已經(jīng)被普遍接受。概述第7頁/共26頁Ⅲ

膠質(zhì)細胞參與疼痛的形成和維持，從下面幾個實驗中可以得以證實：大鼠福爾馬林模型發(fā)現(xiàn)，注射福爾馬林后1-3天，同側(cè)脊髓背角中小膠質(zhì)細胞開始被激活，后激活星形膠質(zhì)細胞；痛模型中，阻斷膠質(zhì)細胞活性的藥物，如氟代檸檬酸，可以抑制痛過敏的發(fā)生。將HIV-1包被的蛋白gp120置于大鼠坐骨神經(jīng)干周圍，可引起慢性神經(jīng)病理性疼痛，持續(xù)30天以上，但坐骨神經(jīng)干只有短暫的水腫，而脊髓小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞則被強烈激活，提示HIV蛋白是通過活化背角膠質(zhì)細胞導致痛覺持續(xù)增強。其機制是膠質(zhì)細胞一旦被活化，可釋放多種神經(jīng)活性物質(zhì)，一部分為經(jīng)典的致痛物質(zhì)如PGS，ATP，EAA，SP等，它們直接參與痛信號的產(chǎn)生和維持，引起背角神經(jīng)元興奮。另一部分則特異性的來自膠質(zhì)細胞并能增強痛覺感受的特異性物質(zhì)之一促炎性細胞因子，膠質(zhì)細胞釋放的促炎性細胞因子在病理痛中發(fā)揮重要作用。反過來，這些物質(zhì)通過提高初級神經(jīng)纖維釋放SP，EAA等物質(zhì)來調(diào)節(jié)疼痛。膠質(zhì)細胞影響疼痛的機制第8頁/共26頁第9頁/共26頁Ⅲ

第10頁/共26頁Ⅳ膠質(zhì)細胞是如何被激活的靜息膠質(zhì)細胞的激活途徑

親神經(jīng)性的病毒或細菌，如HIV-1包被蛋白GP120與膠質(zhì)細胞表面表達的特異性受體結(jié)合，激活膠質(zhì)細胞傳入痛信息的初級傳入末梢釋放的痛相關(guān)物質(zhì)，如SP，EAA，ATP與膠質(zhì)細胞表面受體結(jié)合后，激活膠質(zhì)細胞背角傷害性感受神經(jīng)元釋放的NO,PGEs，fractalkine激活膠質(zhì)細胞第11頁/共26頁Ⅳ膠質(zhì)細胞是如何被激活的-神經(jīng)趨化因子

Fractalkine是第一個在神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞信號轉(zhuǎn)導中被發(fā)現(xiàn)有作用的趨化因子，也是目前已知的唯一的Fractalkine受體CX3CR1的配體。經(jīng)鞘內(nèi)注射fractalkine，我們觀察到增強的疼痛反應。fractalkine通過使小膠質(zhì)細胞活化增強疼痛反應，因為疼痛的增強受小膠質(zhì)細胞抑制劑米諾環(huán)素的抑制。電生理研究表明fractalkine引起脊髓神經(jīng)元的觸碰和疼痛的高反應性，以及自發(fā)痛和中樞易化后的神經(jīng)元的放電后其神經(jīng)元展現(xiàn)的數(shù)量的增長(OwolabiandSaab,2006)，F(xiàn)ractalkine及其受體結(jié)合導致下游信號改變從而使疼痛增強。例如，結(jié)合性的fractalkine導致NFκB和p38MAP激酶激活(Stievanoetal)，和炎性細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生(Johnstonetal.,2004;Stievanoetal.,2004).第12頁/共26頁Ⅳ膠質(zhì)細胞是如何激活的-神經(jīng)遞質(zhì)

感覺神經(jīng)纖維通過各種神經(jīng)遞質(zhì)將”疼痛”信號傳送到脊髓，這些神經(jīng)遞質(zhì)包括P物質(zhì)，興奮性氨基酸與ATP。因此，每一個都有可能參與膠質(zhì)細胞激活。星型膠質(zhì)細胞表達P物質(zhì)的受體，當用P物質(zhì)刺激時，星形膠質(zhì)細胞釋放前列腺素E2和IL-6(Marriottetal.,1991).脊髓星形膠質(zhì)細胞也表達代謝型谷氨酸受體，離子型非NMDA受體(AMPAandkainate)和NMDA受體(Aicheretal,1997;Besongetal.,2002)，NMDA受體激活導致脊髓小膠質(zhì)細胞激活和釋放IL-1和一氧化氮（Tikka和Koistinaho，2001年）。在體外鞘內(nèi)注射三磷酸腺苷激活小膠質(zhì)細胞充分證明了能提高疼痛(Tsudaetal.,2003)。與fractalkine類似，三磷酸腺苷激活小膠質(zhì)細胞p38MAP激酶，導致小膠質(zhì)細胞釋放炎性細胞因子(Inoue,2006)和纖維蛋白溶酶原蛋白，從而提高NMDA受體的功能。第13頁/共26頁Ⅳ膠質(zhì)細胞是如何激活的-受損，凋亡和死亡的神經(jīng)元釋放的神經(jīng)化學增活素

神經(jīng)元在應答受損和死亡時所釋放的物質(zhì)可能與神經(jīng)-膠質(zhì)信號有關(guān)，因為感覺神經(jīng)軸突的變性發(fā)生在脊髓周圍神經(jīng)損傷，背根神經(jīng)節(jié)創(chuàng)傷或脊髓神經(jīng)損傷后(Costiganetal.,1998)，由于髓鞘和其他細胞碎片的清理是一個非常長期的過程，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)相比外圍神經(jīng)系統(tǒng)會持續(xù)好多年(Vargasetal.,2006)。ATP是受損和死亡細胞釋放的主要物質(zhì)之一，它也作為應激疼痛的神經(jīng)遞質(zhì)之一，已經(jīng)被證實參與膠質(zhì)細胞的活化。溶血磷脂酸(LPA)是一種為應對神經(jīng)損傷釋放的膜性磷脂，通過LPA受體而不是TLRS受體，LPA可能是又一種與疼痛增強相關(guān)的神經(jīng)膠質(zhì)信號(Inoueetal.,2004)，LPA激活星型膠質(zhì)細胞，使IL-1,IL-6和神經(jīng)生長因子表達（與疼痛作用相關(guān)的又一種膠質(zhì)釋放的物質(zhì)）(Watkinsetal.,1997)。第14頁/共26頁V膠質(zhì)細胞激活后如何影響了神經(jīng)元的活性？

炎性因子與已知神經(jīng)元受體的結(jié)合使神經(jīng)元興奮性迅速增加。此外，存在于神經(jīng)背角內(nèi)的IL-1已被證實能通過直接作用增強神經(jīng)興奮性，即通過增加神經(jīng)元NMDA受體的鈣離子傳導。出現(xiàn)這種情況是由于通過細胞內(nèi)信號通路而導致NMDA受體亞單位磷酸化。腫瘤壞死因子增加了谷氨酸AMPA受體的導電性和突觸末端自發(fā)的神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。TNF相對IL-1在較小的程度上上調(diào)AMPA和NMDA受體的細胞表面表達，而下調(diào)細胞表面受體表達抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA，因此使神經(jīng)元興奮性全面增加。最后，我們已經(jīng)表明，IL-1與背角神經(jīng)元神經(jīng)病變時G蛋白偶聯(lián)受體激酶2（GRK2）表達下調(diào)有關(guān)，這一作用預計通過減少受體脫敏而增加神經(jīng)元興奮性。另外炎性細胞因子也導致了一系列細胞興奮性物質(zhì)的釋放，使得它們通過下調(diào)膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元的谷氨酸轉(zhuǎn)運體間接導致細胞外谷氨酸含量上升影響疼痛。第15頁/共26頁VI膠質(zhì)細胞外的非神經(jīng)細胞對疼痛的作用在脊髓中的其他細胞類型，可以產(chǎn)生炎性細胞因子和其它神經(jīng)興奮物質(zhì)，如成纖維細胞，血管周圍巨噬細胞，樹突狀細胞和血管內(nèi)皮細胞及脊髓腦膜等，它們也可能有助于增強疼痛嗎？第16頁/共26頁Ⅶ膠質(zhì)細胞與嗎啡鎮(zhèn)痛耐受、成癮與戒斷的關(guān)系

氟代檸檬酸（膠質(zhì)細胞代謝抑制劑）與嗎啡的合用明顯減少了膠質(zhì)細胞的激活和嗎啡的耐受證明膠質(zhì)細胞參與嗎啡耐受。嗎啡耐受模型中可見被激活的膠質(zhì)細胞,阻斷膠質(zhì)細胞的活化可以延緩嗎啡耐受的進程。

第17頁/共26頁Ⅶ膠質(zhì)細胞與嗎啡鎮(zhèn)痛耐受、成癮與戒斷的關(guān)系近來我們研究認為慢性嗎啡應用：（一）激活小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞（二）上調(diào)脊髓內(nèi)腫瘤壞死因子，IL-1和IL–6的水平（三）上調(diào)小膠質(zhì)細胞而不是神經(jīng)元內(nèi)的腫瘤壞死因子，IL-1和IL–6(四)逐步誘導耐受與增加的膠質(zhì)細胞活性和促炎性細胞因子的產(chǎn)生有重要的時間相關(guān)性。Cui等人表明：（一）鞘內(nèi)注射嗎啡，7天后脊髓內(nèi)磷酸化p38MAPK陽性細胞顯著增加（二）磷酸化p38MAPK表達僅限于小膠質(zhì)細胞(三)特定的p38抑制劑減弱嗎啡鎮(zhèn)痛的耐受第18頁/共26頁Ⅶ膠質(zhì)細胞與嗎啡鎮(zhèn)痛耐受、成癮與戒斷的關(guān)系膠質(zhì)細胞參與嗎啡耐受的的生物學機制：直接激活機制；星型膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞表面都表達有阿片類受體，嗎啡可以直接作用于膠質(zhì)細胞。間接激活機制；嗎啡進入體內(nèi)后先作用于神經(jīng)元細胞，通過神經(jīng)元釋放的物質(zhì)再激活膠質(zhì)細胞，即通過神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞聯(lián)系共同對嗎啡做出反應?？赡艿男盘柾酚蠩RK,JNK和P38三條通路。膠質(zhì)細胞激活后釋放的細胞因子進一步參與嗎啡耐受。第19頁/共26頁Ⅶ膠質(zhì)細胞與嗎啡鎮(zhèn)痛耐受、成癮與戒斷的關(guān)系膠質(zhì)細胞和嗎啡急性鎮(zhèn)痛

通過封鎖脊髓炎性細胞因子增加了嗎啡和美沙酮急性鎮(zhèn)痛的幅度和時間，我們得出膠質(zhì)細胞同樣調(diào)節(jié)嗎啡的急性鎮(zhèn)痛作用。第一天LPS系統(tǒng)性注射，脊髓膠質(zhì)細胞活化來阻止第二天的系統(tǒng)性嗎啡鎮(zhèn)痛，這時候沒有疾病能引起疼痛的持續(xù)易化，膠質(zhì)細胞抑制劑氟代檸檬酸可以先于LPS阻止這種效應。第20頁/共26頁Ⅶ膠質(zhì)細胞與嗎啡鎮(zhèn)痛耐受、成癮與戒斷的關(guān)系

膠質(zhì)細胞對重復應用阿片類藥物的反應：有助于阿片的依賴和戒斷阿片受體的立體異構(gòu)型與膠質(zhì)細胞的激活第21頁/共26頁謝謝！第22頁/共26頁Ⅱ

星型膠質(zhì)細胞占所有膠質(zhì)細胞的40-50%，并且數(shù)量超過神經(jīng)元細胞。星型膠質(zhì)細胞包圍中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大量突觸并積極調(diào)節(jié)神經(jīng)元之間的突觸聯(lián)系。星型膠質(zhì)細胞參與突觸前后傳遞的進程，是神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導不可分割的組成部分。事實上，星型膠質(zhì)細胞在記憶中也有重要作用。在基礎(chǔ)條件下，星型膠質(zhì)細胞為神經(jīng)元提供能量來源和神經(jīng)遞質(zhì)的前體，提供營養(yǎng)支持，調(diào)節(jié)細胞外離子，調(diào)節(jié)神經(jīng)元存活、分化、