小议慢性疼痛的治疗问题

摘要：疼痛是医学界的一个重要课题，许多疾病和创伤都伴随有疼痛存在。特别是晚期癌痛和慢性顽固性疼痛，医药论文不仅给患者带来躯体和精神上的痛苦，也给家庭和社会带来沉重的负担。有效的止痛治疗，尤其是对于晚期癌症和慢性顽固性疼痛病人的治疗，已经成为目前迫切需要解决的问题。对于晚期癌痛患者，静脉或口服阿片类药物是唯一能够部分缓解疼痛的方法，但是这样又带来了诸多的副作用，如起过度镇静、呼吸抑制、便秘以及成瘾等。

关键词：慢性疼痛基因治疗定义

病人自控镇痛(PCA)技术的出现，给癌痛患者带来了福音，但是它同样存在着难以长期维持、增加感染机会、费用较高等问题。寻找更方便、有效、作用持久且经济、安全的镇痛方法，成为人们关注的课题。克隆细胞移植川和异种组织细胞移植的出现，为慢性疼痛的治疗开辟了一条新的途径。近年来，又提出了用基因治疗的方法来处理慢性疼痛问题的新思路工，并且已有许多科学家开始对这方面进行了深人细致的研究。

一、基因治疗的基本概念

美国FDA(美国食品和药物管理局)在1993年给人类基因治疗下的定义为：“通过对活细胞遗传物质的改变而进行的医学治疗。这种改变可在活体外进行，然后应用于人体，或者直接在人体内进行”。从该定义可知，存在两种基因治疗方式：即间接体内法(exvivo)和体内法(invivo)。前者是通过选择适当的靶细胞，在体外进行基因转移，筛选可表达外源基因的细胞，再将这些细胞转移至体内。这是基因治疗前期最常用的方法，其优点在于将细胞移植回体内前，可以对细胞进行检查和优化。但该方法仅局限于可移植细胞，如淋巴细胞和骨髓细胞等，同时仍需对可能发生的免疫反应进行检查。该方法的另一缺陷是细胞移植回体内后其基因表达关闭，必须开发和寻找合适的启动子。另外该法还面临着如何长期保持移植细胞功效的问题。体内法则是直接在体内改变与修复遗传物质。目前对其研究日益增多，可能将成为基因治疗最有前途的方法。基因治疗中要将某一目的基因转移到靶细胞，就必须通过一定的载体。

基因治疗载体可分为病毒型和非病毒型两类。病毒型载体包括：逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒和疤疹病毒。目前最有效的方法是使用经过改造的、具有穿膜特性的病毒作为载体，定向地将目的基因导入细胞。然而由于人体自身具有抗病毒的免疫系统，使用病毒载体作为媒介来传递DNA时就不得不面对宿主的免疫反应。非病毒型载体包括：脂质体、DNA和DNA包装颗粒，范围从裸DNA显微注射、电激法、基因枪技术等各类物理学方法到聚阳离子赖氨酸或阳离子脂质体。

二、慢性疼痛基因治疗的原理

最近关于疼痛方面的研究绝大部分都已深入到基因、细胞和分子生物学的水平。正是基于对慢性疼痛产生的分子生物学机理有了更加深入的了解，才使得人们有可能在基因水平上探讨对慢性疼痛的治疗。

1.慢性疼痛的痛觉过敏现象(HyPeralgesia)

对于慢性疼痛，人们已逐渐认识到其主要是由于炎症或神经损伤所导致的痛觉神经细胞高反应性的一种表现，与急性疼痛是完全不同的。外周伤害性刺激或组织损伤引起初级传人神经末梢释放兴奋性的氨基酸(EAA，)和其他一些神经递质到脊髓后角。这些兴奋性氨基酸(EAA)如N一甲基一D一天冬氨酸(NMDA)可以通过其受体而介导脊髓后角及其他神经中枢部位的突触后兴奋性传递。Yu和saher[61发现NMDA受体_L调可以引起细胞内钠离子浓度升高，导致突触间兴奋性传递增强，从而产生痛觉中枢敏感性增高。因此，通过阻断NMDA受体而抑制NMDA的神经兴奋性递质作用，可以阻断痛觉的中枢兴奋性传导，治疗慢性疼痛。但是，目前的NMDA受体阻断剂如MK一801和APV，都有很强的毒副作用，不能在临床上使用。所以Garry等川提出可以利用基因技术干扰NMDA受体基因的表达来治疗神经性疼痛。Finegokl等〔8〕发现将一种编码NMDA受体亚单位的非敏感性基因片段(As一NMDA一Rl)加人到可以正常表达NMDA受体的基因中时，NMDA受体的表达就受到影响。因此，Finegold利用病毒载体转染技术，将携带有AS一NMDA一Rl基因片段的腺病毒直接注人鼠的脊髓实质内，发现运动神经元的NMDA受体表达缺失。

另外EAA还可以导致脊髓后角的神经元中即刻早期基因(immediateearlygenes，IEGs)的表达〔9〕，这一过程可通过细胞内信使包括CaZ+和多种蛋白激酶等激活。目前发现的即刻早期基因如c-fos，jun基因等在脊髓后角神经元中表达时具有时间依从性。这些基因的蛋白表达产物作为转录因子，可以介导中枢神经系统内神经元的细胞结构重塑[9]。zimmerman。等发现慢性疼痛过程中痛觉感受神经元细胞结构发生改变，与痛觉过敏现象有关[’o三。在另外一项研究中，waxman等t川认为神经损伤后，DRG内神经元兴奋性异常升高，从而产生自发性动作电位或其他异常高频电活动，这与慢性疼痛有关。DRG内神经元自发性动作电位的产生依赖于电压一门控钠通道。DRG神经元可以表达六种钠通道，并且有些只表达于感觉神经元上。外周神经损伤后，表现为DRG神经元上一些钠通道上调，而另一些钠通道下调，从而导致DRG神经元兴奋性异常升高。Waxman认为如果能够控制这些神经元上的Na+通道的异常表达，就可以为慢性疼痛治疗提供新的有效方法。

2.慢性疼痛的中枢

调控疼痛是一个很复杂的生理过程，机体内许多生化物质包括无机离子，多种神经递质，神经肤还有多种中枢神经系统内的受体都参与疼痛的产生、调节及整合过程。闸门控制学说曾是最经典的中枢神经系统疼痛调控机制理论。而且我们已知中枢神经系统的内源性吗啡样物质(MLF)如压内啡肤、强啡肤、脑啡肤、内吗啡肤等是控制痛传导的重要物质，在伤害性刺激时体内含量增高，特别是快痛型刺激尤为显著。这些内源性吗啡样物质在中枢系统内通过阿片受体而起作用，它们可以在脊髓后角以突触前方式抑制伤害性冲动物质神经元)的传导。但是在慢性疼痛中，中枢的调控机制发生了改变。在动物模型中，经研究发现慢性疼痛可以伴随有脊髓的初级痛觉传人神经元中内源性阿片类物质减少。不仅如此，zhang等还发现在外周神经损伤后造成的慢性疼痛动物鼠和猴模型中，脊髓后根神经节(dorsalrootganglia，DRG)以及脊髓后角中阿片类受体琳受体免疫阳性的神经元的数量及密度都大大降低，并且在猴的模型中这种状态持续的时间要明显长于鼠的模型。利用基因技术，调控神经中枢内源性吗啡类镇痛物质的表达合成，是慢性疼痛基因治疗的最主要的手段。Pohl和Braz就提到在利用基因技术治疗疼痛的研究中，人们最初的目标就是将阿片类物质前体基因转人疼痛病人体内，使它们在脊髓水平过量的表达，从而产生持久的镇痛效果。并且在动物实验研究中，这种基因治疗手段的镇痛效果已经得到证实。除了利用内源性阿片类物质作为治疗慢性疼痛的基因调控物质之外，中枢神经系统内还有许多参与疼痛发生的神经递质和神经调质可被用于基因调控。丫一氨基丁酸(GABA)是中枢神经系统内的一种抑制性递质，在动物实验模型中有改善伤害性刺激所致的疼痛反应的作用。在慢性疼痛的治疗中可以通过调控GABA的表达来改善疼痛。GABA是由谷氨酸在谷氨酸脱梭酶(GAD)的作用下生成的。New等通过基因技术，将携带有谷氨酸脱竣酶cD-NA的单纯疤疹病毒(HSV)转染神经中枢细胞，结果神经中枢细胞表达GAD增多，从而使GABA合成增多〔”〕。Eato。等则采用基因治疗的间接体内技术，首先在体外将谷氨酸脱梭酶cDNA导人中枢神经细胞，再将这些细胞移植到体内，使GABA产生增多从而达到镇痛的目的。

3.慢性疼痛基因治疗的方法

经典的基因治疗一般都要包含以下几个内容：目的基因的选择;目的基因的克隆、测序;目的基因转移传递系统的选择;靶组织的选择;目的基因的表达调控;疗效及安全性评价。目前慢性疼痛基因治疗的研究才刚刚起步，各种基因治疗方法还处于探索阶段，一切都还不成熟。因此当前关于慢性疼痛基因治疗的研究的重点还只是集中在目的基因的选择、传递以及靶组织的选择三方面。我们将分为三部分加以讨论。

(1)目的基因的选择

正如上文中所提到的，慢性疼痛基因治疗的原理主要是抑制中枢的痛觉高敏性和调整中枢的痛觉调控分子机制。因此，就目前而言，研究较多的治疗慢性疼痛的目的基因，其表达产物主要集中在阿片类物质、抑制性氨基酸递质GABA以及兴奋性氨基酸NMDA。阿片类物质是中枢内最主要的内源性镇痛物质，因此利用基因技术增加其内部的表达成为人们基因治疗慢性疼痛的首先考虑到的方法。p一内啡肤(p一endo甲hin)[”及脑啡肤(。nkephali。)前体基因是经常被用到的目的基因。GABA属于氨基酸类，它是由谷氨酸脱梭酶(GAD)作用于底物谷氨酸而合成的，其本身不是基因编码的产物。但是GAD属于蛋白质类，它是由基因编码诱导产生的。因此研究中将谷氨酸脱梭酶CDNA作为目的基因导人细胞内。NMDA为兴奋性氨基酸，它可以增加神经中枢细胞的痛觉敏感性。与前两种物质要求过量产生不同的是，慢性疼痛治疗中要求减少NMDA的产生或减弱其作用。在基因治疗中通过基因调控，使其受体不表达而达到基因治疗的目的。所以慢性疼痛基因治疗中，选择的目的基因可以直接表达肤类镇痛物质，可以编码某种酶，还可以编码某种受体。

(2)载体的选择

将病毒作为传递目的基因的载体，是目前研究中应用最多的。单纯疤疹病毒(HSV)和腺病毒是目前慢性疼痛基因治疗中最常应用的病毒载体。HSV是一种亲神经性的DNA病毒，所以用它来将目的基因转染给神经细胞是最合适的。而且它的病毒基因组很大(巧Zkl))，包含70一80个基因。野生型病毒既可以感染细胞并裂解之，也可以在某些细胞类型如神经元中进入潜伏期。它不整合到宿主染色体上，但可在神经细胞核内持续存在。早期基因ICP4基因突变后，病毒就丧失了自主复制能力，只能在辅助细胞的帮助下进行增殖，这就是最初的HSV载体。HSV载体的一大优点就是载体容量很大，为各种病毒载体之最，可容纳高达50kb的外源DNA，因此可以同时装载多个目的基因。腺病毒(Ad)是一种线性双链DNA病毒，基因组长约30-SOKb，由非结构性早期基因(E1一E4)、编码结构蛋白的晚期基因和RNA聚合酶111转录子组成。去除El后就成为第一代Ad载体。它不能自主复制，只有在能反式提供El基因的包装细胞如293细胞的帮助下，才能进行繁殖。目的基因插人到El基因的位置上，其转录可受El启动子或外源启动子控制。在慢性疼痛的基因治疗中，Li等还发现用电造孔法可将外源性基因直接转移到脊髓神经细胞中去。电造孔基因转移法是应用电场在细胞质膜内引起可逆性造孔，外源性基因即可由此引人。Li是通过直接向鼠的蛛网膜鞘内注人pE一GFPCI载体，同时鞘内施加以20OV的五个电脉冲持续50ms的时间。结果在1天、3天或7天后，在脊髓组织内可以检测到有外源性基因GFP，而GFP蛋白的表达在3到7天内达到高峰，14天后明显下降。并且未发现脊髓神经损伤和动物行为的改变。

(3)靶组织的选择

目前慢性疼痛基因治疗的靶组织主要集中在中枢神经系统：脑和脊髓。一种方法是将载体直接注人脑和脊髓的实质内，让载体转染神经细胞，但是这样实质表达的外源性基因产物的分布就很局限且不均匀，不能达到良好的基因治疗的目的。还有一种方法是将载体直接注人到神经中枢周围的鞘内，通过转染非神经细胞如鞘膜细胞而发挥外源基因表达的作用。比如Finegold等仁将携带有p一内啡肚的腺病毒载体分别注人侧脑室和脊髓鞘内，结果脑脊液中p一内啡肤的含量增加，可以明显加强中枢镇痛作用。

4.慢性疼痛基因治疗的缺陷

慢性疼痛的基因治疗是近几年才提出的概念，现在还处于实验室研究的阶段。因为基因治疗这一新的治疗手段本身存在的技术缺陷，比如缺少高效的基因传递系统、缺少持续稳定的表达和寄生产生免疫反应，特别是目的基因体内表达的调控这一关键问题未能很好解决。早期基因治疗的疾病主要选择如肺囊性纤维化、ADA一SCID等遗传缺陷性疾病，治疗基因导人体内后即使不进行精确的调控也可获得较好疗效。而在慢性疼痛的治疗中，目的基因表达的组织、时序和水平等都需要严格加以控制，这是慢性疼痛基因治疗进人临床前必须解决的问题。具体来讲就是要从目的基因的靶向性、可诱导性以及安全性三方面加强攻关，从技术上满足治疗的要求。另外一方面，慢性疼痛的发病机理的研究也处于一种不断在加以完善的状况。因此就决定了目前慢性疼痛基因治疗的目的基因的范围选择还主要是局限于阿片类物质前体，方法比较单一，不能满足临床各种疼痛治疗的要求。

5.慢性疼痛基因治疗的展望

基因治疗由Anderson在20世纪80年代初首先提出，1990年在美国成功进行了ADA(腺昔脱氨酶)缺陷患儿的人体基因治疗。以后基因治疗从遗传性疾病扩展到肿瘤、心血管疾病、神经系统性疾病、传染病，包括AIDS病等领域。慢性疼痛由于本身涉及到很复杂的中枢调控机理及中枢神经元的结构重塑，在各种普通治疗手段及普通药物对顽固性疼痛越来越束手无策时，要从根本上解决慢性疼痛问题，基因治疗手段有着广阔的应用前景。

随着人们从细胞凋亡、细胞周期、细胞信号转导和反义核酸等角度对基因治疗研究的深人，以及逐步建立起安全有效的基因调控体系后，基因治疗将可能成为处理慢性疼痛的一种更为有效和安全的治疗手段。