【综述】巨噬细胞炎症蛋白-1与痛性糖尿病周围神经病变的研究进展

来源：中华医学会糖尿病学分会

文章来源：中华糖尿病杂志,2020,12 (04): 268-271

作者：王柏荣 李全民

单位：晋江市医院 火箭军总医院

摘要

趋化因子是一种可以将靶细胞吸引到其分泌部位的小分子蛋白质。根据半胱氨酸残基的数目和排列方式可分为CXC、C、CC和CX3C四个家族。巨噬细胞炎症蛋白-1（macrophage inflammatory protein-1，MIP-1）属于CC趋化因子家族，巨噬细胞、单核细胞、神经胶质细胞、成纤维细胞、内皮细胞、中性粒细胞、免疫细胞、肥大细胞及肿瘤细胞等均可分泌。MIP-1含有92个氨基酸残基前体蛋白和22个氨基酸残基信号肽，分子量约8~10 ku。MIP-1在体外有自发形成多聚体的倾向，其单体活性要远强于多聚体。人MIP-1家族中包括CCL3，也称为巨噬细胞炎性蛋白1α（MIP-1α）及CCL4（MIP-1β），基因定位于人第17号染色体。在啮齿动物中，该家族还包含CCL9（MIP-1γ）。

一种CC趋化因子可与不同的CC趋化因子受体（CC chemokine receptor，CCR）结合，比如MIP-1α可以同时和CCR1和CCR5结合。CCR是具有7个跨膜区间的G蛋白偶联受体，与MIP-1结合后，G蛋白分解成Gαs-GTP与Gβγ两个亚单位，进而启动细胞内信号转导通路，最终激活炎性细胞发挥趋化、脱粒、吞噬以及调节炎症因子合成等作用。脂多糖、干扰素γ、肿瘤坏死因子α（tumornecrosis factor α，TNF-α）等促炎性介质或细胞因子可以诱导MIP-1的表达，而白细胞介素（interleukin，IL）4、IL-10、地塞米松或其他抗炎信号则可抑制MIP-1的表达。

MIP-1通过趋化促炎性细胞在伤口或感染处引起炎症反应，其促使T细胞由血循环进入炎症组织，特异性的趋化单核巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞等穿过血管内皮细胞进入炎症部位。MIP-1与相应受体结合后，还可促使Ca2+及IL-1、TNF-α、组胺等炎症调节因子释放引起炎症反应。此外MIP-1还可以通过调节辅助性T细胞的分化而调节免疫反应。因此MIP-1在许多炎症性疾病，包括支气管哮喘、慢性关节炎、肉芽肿、病毒性心肌炎等疾病中都起着重要作用。有研究显示其与1型糖尿病的发病亦有密切关系[1,2]。

一、MIP-1与神经性疼痛

许多研究显示，MIP-1与神经性疼痛的发生密切相关。Kiguchi等[3]结扎小鼠的坐骨神经，发现受损坐骨神经上MIP-1α的mRNA及蛋白水平明显升高，其受体CCR1、CCR5的mRNA及蛋白水平亦表达增加。同时还发现受损坐骨神经中IL-1β的mRNA及其前体蛋白水平也随之升高。向周围神经鞘内注射MIP-1α可诱发肢体痛觉过敏，而注射MIP-1α拮抗剂或其受体的拮抗剂可抑制IL-1β水平上调，减轻这种痛觉异常。向周围神经鞘内注射IL-1β拮抗剂也同样可以预防坐骨神经结扎引起的神经性疼痛。因此猜测MIP-1α通过IL-1β参与了神经性疼痛的发病。有研究显示MIP-1β同样与神经性疼痛密切相关[4]。

Rojewska等[5]发现鞘内注射MIP-1后24 h仍可以观察到幼稚小鼠的疼痛反应。由于鞘内注射MIP-1 1 d后在脊髓内不太可能仍维持有效浓度，有学者认为可能与MIP-1α和CCR1结合介导短期的疼痛信号传导，和CCR5结合则触发后期的疼痛信号有关。CCR1拮抗剂可以缓解短期的痛觉异常，几个小时后这种缓解作用就被逆转。而CCR5触发的晚期疼痛信号需要CCR1诱导的疼痛信号来介导，即CCR1活化是CCR5活化的基础[6]。

二、MIP-1与痛性糖尿病周围神经病变

米诺环素可以通过下调小胶质细胞内蛋白p38 MAPK和核因子（nuclearfactor，NF）κB p65的表达选择性的抑制小胶质细胞向促炎型转化，减少炎症因子的分泌。近期的研究表明在糖尿病神经病变大鼠模型中，米诺环素可以减轻糖尿病神经病变的痛觉，提示小胶质细胞及其分泌的细胞因子，包括趋化因子可能参与了痛性糖尿病周围神经病变的发病[7,8]，抑制或拮抗一些趋化因子如CCL1、XCL1，能获得镇痛的效果[8,9]进一步证实上述结论。现有研究显示趋化因子MIP-1与神经性疼痛关系明确，在神经病变大鼠模型中CCR2及CCR5拮抗剂均能减轻其神经性疼痛症状[10,11]，同时能增强吗啡的有效性[12]。但CCR5拮抗剂在链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）诱导的糖尿病神经病变小鼠模型中未显示明显的止痛作用[5]。提示糖尿病神经痛与其他神经性疼痛并不完全相同。因此进一步研究趋化因子MIP-1与痛性糖尿病周围神经病变的关系十分必要。

研究发现[5]，蛋白阵列分析及免疫印迹法显示在STZ诱导的糖尿病神经病变小鼠中CCL3（MIP-1α）和CCL9蛋白水平明显升高，星形胶质细胞和小胶质细胞的标志物胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）和离子钙接头蛋白（ionic calcium adaptor protein 1，Iba-1）也随之升高，表明胶质细胞来源的这些趋化因子在糖尿病神经病变的发展中起重要作用。同时检测的CCL4水平没有变化，这些结果与非糖尿病神经病变动物模型的研究结果不一致[4]，进一步证明糖尿病神经病变与非糖尿病神经病变模型存在差异。研究显示脂多糖可以通过NFκB途径刺激靶细胞发生炎症反应，许多文献表明，在神经病理性疼痛下观察到的脊髓变化与脂多糖刺激的体外神经胶质细胞[10,11,8,13]有良好的相关性。Rojewska等[5]在高糖培养基中用脂多糖刺激小胶质细胞后PCR评估MIP-1α的mRNA表达增加，免疫印迹法显示其蛋白水平升高。CCL4蛋白水平不仅没有升高，反而下降。而CCL9的mRNA表达未受影响，蛋白水平亦无显著变化。脂多糖刺激星形胶质细胞后，CCL3和CCL9的mRNA表达及蛋白水平均明显增加。免疫组织化学染色显示CCL3、CCL9与神经元标记物共存，表明神经元可能也是MIP-1的来源之一。说明MIP-1家族中CCL3、CCL9，而非CCL4，参与了糖尿病神经病变的发病机制，而这些趋化因子可以来源于小胶质细胞、星形胶质细胞，也可以来源于神经元。

吗啡是一种用于控制中重度的疼痛的阿片受体激动剂，但它对糖尿病神经痛效果有限[14]。有研究认为吗啡治疗慢性神经性疼痛的逐渐失效与小胶质细胞激活有关[15]。Rojewska等[5]的研究显示在糖尿病神经病变小鼠的L5、L6腰椎之间鞘内注射抗CCL3、CCL9抗体可以剂量依赖性的提高小鼠痛觉阈值，可以提高吗啡的镇痛效果，进一步证实了MIP-1在糖尿病神经痛发病中的作用，如果STZ给药后这些内源性趋化因子的水平没有增加，就无法达到这种药理作用。

三、MIP-1受体与痛性糖尿病周围神经病变

已有的研究显示[16]MIP-1的受体CCR1、CCR5在神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞上表达。Rojewska等[5]应用免疫组化染色的方法，在STZ诱导的糖尿病小鼠上发现了同样结果，表明MIP-1在疼痛传递中可能起重要作用，也解释了鞘内注射CCL3（MIP-1α）、CCL9后可以观察到即刻的疼痛反应。有趣的是，与以往非糖尿病模型的实验结果不同[3]，在糖尿病性神经病变的发展过程中，CCR1、CCR5的水平并没有改变。

Rojewska等[5]在STZ诱导的糖尿病神经病变模型中鞘内注射CCR1拮抗剂J113863，结果显示其可以剂量依赖性地降低了小鼠的疼痛反应，再次证实该受体在糖尿病神经病变中的重要作用。而CCR5拮抗剂（D-Ala-peptide T-amide，DAPTA）在模型中没有表现出镇痛效果。在非糖尿病性神经病变模型中，不管是皮下注射J113863[17]还是在神经周围注射DAPTA[4]都可以减轻小鼠的疼痛反应。另一种CCR5拮抗剂马拉维罗克也同样可以减轻坐骨神经结扎后大鼠的神经性疼痛，并可增强吗啡的镇痛作用[4,11,12]，提示糖尿病和非糖尿病神经病变模型的发病机制可能不完全相同。有研究的免疫组化显示[18]CCR1与μ亚型阿片共同表达于大鼠背根神经节的神经元中，CCL3（MIP-1α）激活CCR1后导致μ亚型阿片受体内化，抑制μ亚型阿片受体介导的一系列下游信号传导包括环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）积累、G蛋白偶联的内向整流钾通道激活、钙通道抑制，进而促进神经递质释放，激发动作电位，促使痛觉传播。这可能是拮抗MIP-1或其受体能增加吗啡疗效的机制。确切机制还有待在糖尿病神经病变模型中证实。

四、MIP-1胞内信号与痛性糖尿病周围神经病变

尽管药理实验表明CCR1参与了糖尿病神经病变疼痛信息的传递，并且在其中起关键作用，但糖尿病神经病变模型中CCR1的水平并没有变化。有学者认为G蛋白偶联受体CCR1暴露于激动剂（CCL3和CCL9）后导致细胞表面结合位点数目下调，因此未能观察到CCR1水平的升高。但这不能解释糖尿病神经病变与非糖尿病性神经病变之间的差别，可能需要更多的研究探讨G蛋白偶联受体CCR1的信号传导。许多研究表明G蛋白偶联受体的激活通过许多胞内途径进行信号转导引起神经性疼痛，包括丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activatedprotein kinase，MAPK）、NF-κB、STAT、磷脂酰肌醇-3-羟激酶（phosphatidylinositol-3-hydroxykinase，PI3K）[13,19]等。这些通道同时与糖尿病发病密切相关。Sriwijitkamol等[20]发现胰岛素抵抗的患者骨骼肌中的IκBβ、NF-κB的P50亚基蛋白水平明显低于正常人，这是NF-κB途径激活的标志。胰岛素抵抗患者的微血管内皮细胞内的MAPK活性增强[21]。IL-6通过激活STAT途径抑制血管内皮细胞对胰岛素的反应[22]。Jiang等[23]的研究显示，与非糖尿病模型相比，糖尿病大鼠的PI3K蛋白水平显著降低。激活PI3K途径可以改善细胞表面的葡萄糖转运[24]。说明这些途径与胰岛素抵抗的发生密切相关。此外这些途径还参与胰岛素的胞内信号传导[19,25,26,27]。STAT途径激活还可促进胰岛β细胞凋亡[28]，MAPK、NF-κB途径激活可抑制胰岛素分泌[29,30]。由于不同类型、不同程度的糖尿病患者胰岛素抵抗程度及胰岛功能的差异，这些途径激活的程度也不相同，因此，MIP-1与受体结合后复杂的细胞内信号传导可能是糖尿病神经病变及非糖尿病神经病变发病机制存在差别的原因之一，但具体机制尚有待进一步研究。

背根神经节含有丰富的传递伤害性感觉的神经递质，疼痛信号多在这里形成并上传。Galloway和Chattopadhyay[31]发现在合并痛性周围神经病变的ZDF糖尿病大鼠的背根神经节中MIP-1蛋白水平明显高于未合并痛性周围神经病变的糖尿病大鼠，研究同时还发现电压门控钠通道Nav1.7蛋白水平也随之增加。Na v1.7激活使大量钠离子内流，神经元产生去极化，激活阈值下降，神经元因此可以感应小的刺激并持续兴奋，对疼痛的敏感性增强。Na v1.7的激活可能是痛性糖尿病周围神经病变的最终通路。研究证实MIP-1与电压门控钠通道Nav1.7共同参与了痛性糖尿病周围神经病变的发病，但MIP-1是直接通过胞内信号传导激活Nav1.7还是通过趋化其他炎症因子如白介素、TNF-α等间接激活Nav1.7目前尚不清楚。

MIP-1家族与神经性疼痛的关系是当前研究的热点，很多研究显示MIP-1家族与神经性疼痛的发生发展有密切的关系。但这些研究并不能阐明MIP-1在糖尿病痛性神经病变的作用。有限的资料显示，MIP-1家族中的CCL3、CCL9，而非CCL4参与糖尿病痛性神经病变发病机制。而相应的受体在糖尿病神经病变的发展过程中水平并没有升高。拮抗MIP-1或相应的受体能够缓解糖尿病神经病变引起的疼痛，能够增强吗啡的疗效。但拮抗CCR5则是无效的。表明MIP-1在糖尿病神经病变及非糖尿病神经病变中均起着重要的作用，但二者在机制上存在差异，具体还需进一步研究。无论如何，MIP-1及其后续的通路是治疗糖尿病痛性神经病变的潜在靶点，同时也需要更多的研究来阐明其中的机制。

参考文献略

来源：中华糖尿病杂志