三叉神经痛的特征表现为单侧阵发性的面部疼痛，疼痛性质通常为针刺或电击样，疼痛范围局限在三叉神经支配区的一支或多支。经典的三叉神经痛被认为由于三叉神经受到血管慢性压迫后出现脱髓鞘或者髓鞘化不良，受损的神经纤维自发异常放电引起烧灼样的痛觉，然而其具体的发病机制仍存在争议。临床试验表明A型肉毒素可以安全有效治疗三叉神经痛，然而其作用机制仍不清楚，与其肌肉麻痹的作用机制相比，其镇痛机制似乎更加复杂。本篇综述回顾了三叉神经痛的发病机制、A型肉毒素的结构、镇痛作用机制以及注射可能带来的不良反应，作用机制部分包括在外周
A型肉毒素治疗三叉神经痛的作用机制研究及进展
苏秋羊1) 连亚军1)△ 苏春贺2)
1)郑州大学第一附属医院，河南 郑州 450052 2)郑州大学第二附属医院内科，河南 郑州 450014
△通信作者：连亚军(1964-)，女，教授，主任医师 。研究方向：头痛、癫痫。 Email：lianyajun369@sina.com
【摘要】 三叉神经痛的特征表现为单侧阵发性的面部疼痛，疼痛性质通常为针刺或电击样，疼痛范围局限在三叉神经支配区的一支或多支。经典的三叉神经痛被认为由于三叉神经受到血管慢性压迫后出现脱髓鞘或者髓鞘化不良，受损的神经纤维自发异常放电引起烧灼样的痛觉，然而其具体的发病机制仍存在争议。临床试验表明A型肉毒素可以安全有效治疗三叉神经痛，然而其作用机制仍不清楚，与其肌肉麻痹的作用机制相比，其镇痛机制似乎更加复杂。本篇综述回顾了三叉神经痛的发病机制、A型肉毒素的结构、镇痛作用机制以及注射可能带来的不良反应，作用机制部分包括在外周抑制炎性介质的释放、Na通道的失活、抑制瞬时感受器电位(TRP)通道在细胞膜上的表达、逆向轴突转运和转胞吞作用。
【关键词】 A型肉毒素；三叉神经痛；机制；炎性介质；Na通道；TRP通道；逆向转运；转胞吞作用
【中图分类号】 R745.1＋1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1673-5110(2018)06-0693-04 DOI：10.12083/SYSJ.2018.06.175
三叉神经痛(trigeminal neuralgia，TN)是一种累及三叉神经一支或多支、反复出现的神经性疼痛，疼痛性质通常为累及一侧面部、突然出现、持续时间短暂的针刺样疼痛[1]，其发病机制仍不清楚，被广泛接受的机制是血管对三叉神经的慢性压迫引起神经纤维的脱髓鞘，受损的神经纤维自发异常放电从而引起相应神经支配区域的痛觉。TN患者在病情早期可以使用一些抗癫痫药物来缓解症状，然而随着病情的发展，患者需要口服更高剂量的药物，很多病人不能耐受因此带来的不良反应。A型肉毒素(botulinum neurotoxin-A，BONT-A))很早被广泛用于治疗肌张力障碍、慢性偏头痛等疾病，临床试验表明BONT-A可以安全有效地治疗三叉神经痛[2]。很长一段时间内BONT-A的镇痛作用被认为是通过其肌松作用实现的，然而后来的实验研究发现其肌松作用的持续时间与疼痛缓解的持续时间存在分离现象，表明其镇痛作用独立于肌松作用。越来越多的研究表明其镇痛作用机制涉及中枢和外周系统，与抑制多种离子通道的表达有关。
在本篇综述中我们回顾了(trigeminal neuralgia，TN)的病因及病理生理学、BONT-A的组成结构、镇痛的作用机制以及注射治疗可能引起的不良反应。
1 TN的病因及病理生理学
经典TN的病因仍不清楚，研究发现TN患者的面部疼痛侧和非疼痛侧均普遍存在神经血管接触[3]，并且发生接触的血管主要为动脉。与非疼痛侧相比，疼痛侧更容易发现神经纤维在解剖结构上的改变，包括接触部位的三叉神经出现位移和(或)萎缩[3-4]。受压迫的三叉神经根出现脱髓鞘或者髓鞘化不良，它们自发异常放电从而引发烧灼样的痛觉；虽然有些受损的感觉神经元无自发异常放电，但在外界的刺激下可引发持续数秒甚至数分钟的放电[5]，这一病理生理机制与TN患者的临床表现一致。然而上述机制不能很好的解释一些患者在接受微血管减压术后疼痛很快得到缓解，因为神经纤维的髓鞘再生过程是缓慢的，电生理研究显示微血管减压术后受压迫的三叉神经即刻恢复传导，所以脱髓鞘和其导致的神经传导损害可能都参与了TN的形成[6]。一些患者在疼痛发作间期仍有持续的钝痛，这可能与三叉神经痛觉感受系统的中枢易化有关。
钠离子通道在外周神经系统疾病引起的疼痛中起重要的作用，至少包括Nav 1.7、1.8和1.9这三个离子通道，如在引起疼痛的神经病中发现这三个钠离子通道的功能获得性错义突变[7]。一个Nav 1.7的变种损伤了慢激活电流并且观察到相应的三叉神经节细胞的过度兴奋[8]。最新研究表明Nav1.6的功能获得性突变可能同样对TN的形成有贡献[9]。
继发性TN的病理生理机制与经典的TN相似，病因依赖特定的结构损伤，常见的病因包括多发性硬化和位于小脑桥脑池的占位病变[10]。
2 BONT-A的组成结构
肉毒杆菌神经毒素由厌氧类型的梭菌类细菌产生，共有7种血清型(A-G)，根据氨基酸的序列又可以分成大约40种亚型。在脊椎动物体内有上百种细胞类型，而肉毒杆菌神经毒素仅与外周神经末梢结合，尤其是支配骨骼肌和自主类胆碱能的神经。肉毒杆菌神经毒素初始被合成为一条多肽链，然后被裂解成为由一个二硫键连接的重链和轻链组成的成熟毒素，其重链通过与突触前膜表面上的神经节苷脂结合介导其进入胞质，然后进入胞质的核内体，核内体的酸性环境使二硫键裂解，进一步轻链转移至胞液。轻链是一种具有蛋白水解活性的含有锌离子的肽链内切酶，可以裂解可溶性N-乙基马来酰亚胺(Soluble N-ethylmaleimide，SNARE)蛋白。SNARE蛋白包括小突触泡蛋白(vesicle-associated membrane protein or synaptobrevin，VAMP)、突触体相关蛋白25(Synaptosomal associate protein of 25 kDa，SNAP25)以及突触融合蛋白，这三种蛋白构成了神经胞吐过程的核心，上述三种蛋白任何一种的失活都会影响神经递质的释放。不同类型的毒素特异作用于SNARE蛋白的不同组件，C型毒素裂解SNAP25和突触融合蛋白，B型、D型、F型、G型仅作用于VAMP，而A型和E型裂解SNAP25[11]。不同血清型的毒素其轻链的作用时间不同，持续数天到数月不等。
3 BONT-A的作用机制
对于BONT-A的肌肉松弛作用已经有了很好的认识，所以不难理解其通过裂解SNARE蛋白影响介导疼痛的相关离子通道在细胞膜上的表达来实现其镇痛作用。在后续的实验研究中观察到BONT-A可以有效缓解中枢起源的疼痛，研究者开始关注BONT-A如何实现其中枢镇痛作用，越来越多的研究表明BONT-A可以通过轴突转运和转胞吞作用转运至中枢系统，然而这一过程发生的细节仍不清楚，包括转胞吞发生的具体位置等。在下文回顾的实验研究中BONT-A表现出镇痛作用，其作用机制与在外周抑制炎性介质的释放、Na通道的失活、抑制瞬时感受器电位(TRP)通道的表达、逆行轴突转运和转胞吞作用有关。我们将逐一阐述。
3．1 抑制外周炎性介质的释放 CUI等[12]人发现皮下注射BONT-A的可以在皮下注射福尔马林引起疼痛的第二阶段(炎症阶段)减少大鼠的舔舐行为，而不会减少初始阶段因福尔马林直接刺激外周神经末梢引起的舔舐行为，并且在选择性缓解炎症引起的疼痛的同时抑制福尔马林引起释放的谷氨酸盐峰浓度的升高和减轻大鼠爪部的水肿，因此BONT-A的抗伤害感受被认为与其在外周的抗炎作用有关。在人体实验中同样观察到BONT-A对辣椒素引起的疼痛有着抗伤害感受和抗炎作用[13]。上述效应被认为是毒素通过裂解外周感觉神经末梢的SNAP-25从而抑制介导疼痛和炎症介质的释放来实现的[14]。然而SCHULTE-MATTLER等[15]人同样采用在人体上使用辣椒素诱发疼痛，未观察到BONT-A明显的抗炎或抗伤害感受作用，上述实验结果的差异可能与毒素的注射方式或剂量不同有关。
在后续的相关研究中，BONT-A的镇痛作用与其在外周的抗炎作用的关系没有得到证实[16]，这些实验研究中BONT-A的抗伤害感受独立于其在外周的抗炎作用。
3．2 Na通道的失活 Na电流一直备受研究者的关注，因为其在触发很多细胞发挥功能中扮演重要的角色，如信息传递、腺体分泌、肌肉收缩以及感觉。BONT-A可以抑制中枢和外周神经元的Na电流，并且其抑制方式与河豚毒素、局麻药以及抗癫痫药物不同，这些药物对Na电流的抑制存在浓度依赖性[17]。在大鼠的三叉神经痛模型中，BONT-A通过抑制Nav1.7表达的上调来实现其镇痛作用[18]。
3．3 抑制TRP通道的表达 瞬时感受器电位(transient receptor potential，TRP)通道是一个包含有很多种离子通道的大家族，其中有一类称作热感受通道的离子通道被认为与慢性疼痛有关，通过调节其在细胞膜上的表达密度可以为一些疾病提供治疗途径，如慢性疼痛的病理状态与这些离子通道的转运增多有关。热感受通道在细胞表面上的表达受基本和受调控的囊泡转运控制。一项在人类皮肤皮内注射辣椒素诱发TN的实验中，皮下注射BONT-A可以减弱热痛觉程度和减少疼痛范围，而辣椒素作用于神经末梢上的TRPV1受体，并且该受体借助依赖可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着受体(SNAREs)的胞外分泌转运至细胞膜上，这一过程可以被BONT-A抑制，表明BONT-A通过作用于TRPV1受体来实现其镇痛作用。WU 等[19]人采用大鼠眶下神经的慢性压迫损伤(Chronic Constriction Injury of the Infraorbital Nerve，ION-CCI)建立TN的动物模型，观察到在大鼠须垫皮下注射BONT-A可以减弱痛觉过敏，并且抑制了三叉神经脊束核尾侧亚核(Vc)中TRPA1、TRPV1以及TRPV2。ZHANG等[20]人在大鼠的颅外肌内注射BONT-A，然后分别使用辣椒素和芥子油刺激位于硬脑膜上的相应受体TRPV1和TRPA1，与对照组相比实验组的硬脑膜接受域的反应减弱。以上的研究均提示BONT-A通过影响TRP通道在神经纤维末端的表达来实现其抗伤害感受的作用。
3．4 逆行轴突转运和转胞吞作用 BACH-ROJECKY等[21]人在大鼠一侧腓肠肌反复注射酸性盐来诱导产生“镜像痛”，在其对侧相应部位出现对机械刺激的痛觉过敏，实验研究证实这种疼痛为中枢起源，在同侧腓肠肌局部注射利多卡因不能缓解对侧的痛觉过敏，他们观察到在同侧后爪足垫皮下注射BONT-A可以减弱双侧的痛觉过敏，鞘内注射BONT-A同样可以观察到上诉结果，说明BONT-A通过作用于中枢来实现其镇痛作用，然后他们在同侧的坐骨神经注射可以阻断轴索转运的秋水仙碱后未观察到上诉结果的发生，表明外周注射的毒素经过轴索逆行转运至中枢从而实现其抗伤害感受作用。在后续的研究中，MATAK等[22]人使用免疫组化技术证实了外周注射BONT-A后在脊髓层面发现裂解的SNAP-25。尽管关于肉毒素是否可以从注射位点通过逆行转运至中枢仍存在争议，越来越多的研究支持这一观点[19]。LACKOVIC等[23]人在大鼠颅骨周围注射BONT-A后在其硬脑膜上证实有裂解的SNAP-25存在，考虑到硬脑膜和颅外三叉神经支配区由各自的神经元支配，提示肉毒素可能在三叉神经节内或者三叉神经感觉核团内发生转胞吞作用。
4 不良反应
注射BONT-A引起的不良反应基本上都是可逆的，如肉毒素用于治疗颈部肌张力障碍，可能会出现吞咽困难、颈部肌肉无力、吞咽时疼痛以及类似感冒的症状[24]。有时候注射部位会出现肌肉萎缩，可能与BONT-A反复的化学去神经效应有关[25]。
5 结语
越来越多的实验研究表明BONT-A通过作用于外周和中枢来实现其对TN的镇痛作用，在外周它通过使Na离子通道失活和裂解SNAP-25抑制炎性介质的释放以及TRP通道在细胞膜上的表达，然后通过逆向轴突转运至中枢发挥相似的作用。而对于BONT-A在三叉神经系统中如何实现其转胞吞作用及发生部位仍不清楚，并且无直接的证据证实这一过程的存在。此外TRP通道家族中其他离子通道是否参与TN的形成以及BONT-A是否可以抑制其在细胞膜上的表达仍不清楚。考虑到药物治疗TN可能带来的不良反应和担心手术存在的风险，注射BONT-A或许是一个不错的选择，然而由于需要长期反复注射加上其相对高昂的价格，患者需要面临因此带来的的经济负担。在以后的研究中，随着更好的实验设计及实验技术的出现，对TN的病理生理机制进一步的深入了解，我们或许可以更好的理解BONT-A治疗TN的作用机制，可能为研发出有效治疗TN的新型药物提供契机。
6 参考文献
[1] SOCIETY H C C O H．The International Classification of Headache Disorders，3rd edition (beta version)[J]．Cephalalgia，2013，33(9)：629-808.
[2] WU C J，LIAN Y J，ZHENG Y K．et al.Botulinum toxin type A for the treatment of trigeminal neuralgia：results from a randomized，double-blind，placebo-controlled trial[J]．Cephalalgia，2012，32(6)：443.
[3] MAARBJERG S，WOLFRAM F，GOZALOV A，et al.Significance of neurovascular contact in classical trigeminal neuralgia[J]．Brain，2015，138(2)：311-319.
[4] ANTONINI G，PASQUALE A D，CRUCCU G，et al.Magnetic resonance imaging contribution for diagnosing symptomatic neurovascular contact in classical trigem-inal neuralgia：A blinded case-control study and metaanalysis[J]．Pain，2014，155(8)：1 464-1 471.
[5] SABALY S G，JUODZBALYS G，WANG H L．Aetiology and Pathogenesis of Trigeminal Neuralgia：a Comprehensive Review[J]．J Oral MaxillofacRes，2012，3(4)：e2.
[6] LOVE S，COAKHAM H B．Trigeminal neuralgiaPathology and pathogenesis[J]．Brain，2001，124(Pt 12)：2 347-2 360.
[7] BROUWER B A，MERKIES I S，GERRITS M M，et al.Painful neuropathies：the emerging role of sodium channelopathies[J]．J Peripher Nerv Syst，2015，19(2)：53-65.
[8] ESTACION M，HAN C，CHOI J S，et al.Intra-and interfamily phenotypic diversity in pain syndromes associated with a gain-of-function variant of Na V 1.7[J]．Molecular Pain，2011，7(1)：92.
[9] TANAKA B S，PENG Z，DIBHAJJ F B，et al.A Gain-of-Function Mutation in Nav1.6 in a Case of Trigeminal Neuralgia[J]．Mol Med，2016，22.
[10] FALLATA A，SALTER A，TYRY T，et al.Trigeminal Neuralgia Commonly Precedes the Diagnosis of Multiple Sclerosis[J]．Int J Ms Care，2017，19(5)：240-246.
[11] ROSSETTO O，PIRAZZINI M，MONTECUCCO C．Botulinum neurotoxins：genetic，structural and mechanistic insights[J]．Nature Reviews Microbiology，2014，12(8)：535-549.
[12] CUI M，KHANIJOU S，RUBINO J，et al.Subcutane-ous administration of botulinum toxin A reduces formalin-induced pain[J]．Pain，2004，107(1)：125-133.
[13] CUI M，KHANIJOU S，RUBINO J，et al.Subcutane-ous Botulinum toxin type A reduces capsaicin-induced trigeminal pain and vasomotor reactions in human skin[J]．Pain，2009，141(1-2)：60-69.
[14] WHEELER A，SMITH H S．Botulinum toxins：mechanisms of action，antinociception and clinical applications[J]．Toxicology，2013，306(2)：124-146.
[15] BLERSCH W，MAY A，BIGALKE H，et al.Botulinum toxin A does not alter capsaicin-induced pain perception in human skin[J]．J Neurolog Sci，2007，260(1)：38-42.
[16] SHIN M C，YUKIHIRA T，ITO Y，et al.Antinocice-ptive effects of A1 and A2 type botulinum toxins on carrageenan-induced hyperalgesia in rat[J]．Toxicon，2013，64(3)：12-19.
[17] SHIN M C，WAKITA M，XIE D J，et al.Inhibition of membrane Na＋ channels by A type botulinum toxin at femtomolar concentrations in central and peripheral neurons[J]．J Pharmacolog Sci，2012，118(1)：33.
[18] YANG K Y，KIM M J，JU J S，et al.Antinociceptive Effects of Botulinum Toxin Type A on Trigeminal Neuropathic Pain[J]．J Dent Res，2016，95(10)：1183.
[19] WU C，XIE N，LIAN Y，et al.Central antinociceptive activity of peripherally applied botulinum toxin type A in lab rat model of trigeminal neuralgia[J]．Springerplus，2016，5(1)：1-8.
[20] ZHANG X C，STRASSMAN A M，VICTOR N，et al.Extracranial injections of botulinum neurotoxin type A inhibit intracranial meningeal nociceptors’ responses to stimulation of TRPV1 and TRPA1 channels：Are we getting closer to solving this puzzle？[J]．Cephalalgia，2016，36(9)：875-886.
[21] BACH-ROJECKY L，LACKOVI Z．Central origin of the antinociceptive action of botulinum toxin type A[J]．PharmacolBiochemBehav，2009，94(2)：234-238.
[22] MATAK I，RIEDERER P，LACKOVI Z．Botulinum toxin's axonal transport from periphery to the spinal cord[J]．NeurochemInt，2012，61(2)：236-239.
[23] LACKOVI Z，FILIPOVI B，MATAK I，et al.Activity of botulinum toxin type A in cranial dura：implications for treatment of migraine and other headaches[J]．Br J Pharmacol，2016，173(2)：279-291.
[24] PARK J，PARK H J．Botulinum Toxin for the Treatment of Neuropathic Pain[J]．Toxins，2017，9(9)：260.
[25] DURAND P D，COUTO R A，ISAKOV R，et al.Botulinum Toxin and Muscle Atrophy：A Wanted or Unwanted Effect[J]．Aesthet Surg J，2016，36(4)：482.
(收稿2018-01-26 修回2018-02-15)
本文编辑：关慧
本文引用信息：苏秋羊，连亚军，苏春贺．A型肉毒素治疗三叉神经痛的作用机制研究及进展[J]．中国实用神经疾病杂志，2018，21(6)：693-696.
