117环氧化酶在脊髓痛觉调制中的作用

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1、环氧化酶在脊髓水平痛觉调制中的作用及其抑制剂的临床应用江苏省麻醉重点实验室2004级研究生：龚琴导师：胡兴国教授曾因明教授环氧化酶（cyclooxygenase，COX）或称前列腺素H合成酶（PGHs）是花生四烯酸代谢、前列腺素（protaglandin，PG）和血栓素A2(TXA2)生物合成过程中的重要限速酶之一。许多研究表明COX在脊髓的痛信息处理过程中可能扮演重要的角色。本文就这一领域的研究概况作一综述。1COX的生化和药理学性质1.1COX与PGs花生四烯酸是哺育类动物PGs最主要的前体物质，通过PLA2和PLC作用于细胞膜磷脂产生，花生四烯酸通过COX催化生成PGG2，后者再转化为

2、PGH2，PGH2再在环前列腺素合酶多种异构酶和凝血噁烷合酶作用下进一步生成PGs化合物，包括功能重要的PGs和凝血噁烷。研究证实PGs在伤害性感受的触发和维持中可能具有重要作用，它是一个重要的促炎和致痛分子。1.2COX分子COX有COX-1和COX-2两种亚型，通常情况下COX-1存在于正常细胞内,称之为结构型COX,介导生理性反应;而COX-2则可在细胞因子、生长因子或炎症等因素的刺激下大量表达,因而被称之为诱导型COX。最近Chandrasekharan[1]等报道在神经组织中还存在COX-3亚型，后来证明COX-3实际上是COX-1v，但目前对COX-1v尚缺乏了解。COX-1和C

3、OX-2是膜相关酶，分子量71KD，它们的分子包含一个长而狭窄的管道结构，管道结构的末端是一个稍微竖起的盲短（图1A），花生四烯酸发夹样结构填充到这个管道结构中，它的弯曲中间部分进入到管道的盲端并在此转换成PGs的五个碳原子环（图1B）[2]。2COX在脊髓中的基础表达和定位2.1COX在脊髓组织中的细胞分布研究证实COX-1结构性表达于组织并主要存在于脊髓小胶质细胞，而COX-2属于诱导酶主要存在于炎症细胞，但也在脊髓神经元表达[3]。然而Ichitani等报道在脊髓不存在COX-2的结构性表达，推测这种COX-2表达和分布的不同可能与检测技术如RT-PCR、原位杂交、免疫组化的敏感度不同

4、有关[4]。Jouzeau等发现COX-2蛋白分布于大鼠脊髓灰质所有板层的神经元细胞中，在灰质后角浅层(I～III层)和中央管周围(X层)神经元细胞中染色最强[5,6,7]，在灰质后角深层的一些神经元细胞中以及前角运动神经元细胞中也有染色[5];Wang等研究表明在正常大鼠脊髓灰质胶质细胞中没有COX-2蛋白表达，而在白质星形胶质细胞细胞核中具有丰富染色[6,8]。Maihofner等[9]证实在脊髓灰质前后角神经元细胞中无COX-1蛋白表达，而在脊髓灰质前后角及白质内的胶质细胞中均存在基础的COX-1蛋白免疫染色。Yermakova和Seiber等研究表明在中枢神经系统存在COX-1和CO

5、X-2mRNA的基础性表达，认为中枢神经系统是少数存在COX-2mRNA基础性表达的组织之一[10,11]。但是Resnick等[12]用原位杂交方法证实在正常脊髓无COXmRNA的基础性表达。以上不同的研究结果可能与物种、组织来源、实验技术方法、实验试剂的敏感度不同有关。2.2COX在脊髓组织亚细胞结构分布Breder等[13]早在1992年就已证实COX-1和COX-2免疫活性主要在典型的突触后结构以及神经元、树突，而不在轴突和终末端。Willingale等[14]发现在大鼠脊髓灰质纤维网中，有极少量的COX-1蛋白免疫染色。COX-1蛋白的亚细胞结构分布主要位于细胞质内，在核膜、轴突中

6、也有染色[14,15]。COX-2蛋白的亚细胞结构分布主要位于内质网和核膜,在紧绕核膜区域的表达较内质网内强烈，细胞核内、NISSI体和其他细胞质区域内也可以看到染色，COX-2的这种亚细胞分布特点是与其功能相适应的[14,16,17]。根据COX-I和COX-2在细胞及亚细胞分布特点，不同的COX同功酶在不同的时间和空间合成的PGs发挥不同的生理病理作用，通过COX-2合成的PGs还可能在细胞核内调节靶基因的转录[18,19]。3COX在不同疼痛模型中表达的诱导及其地位3.1切口痛模型Zhu[20]等在大鼠切口痛模型中通过检测COX-1的表达和鞘内应用COX抑制剂证实术后第一天在手术侧L4

7、–L6脊髓的胶质细胞中和薄核中COX-1-IR)明显增加，在术后第二天达峰值，随后呈下降趋势;鞘内应用非选择性COX抑制剂酮咯酸(Ketorolac)和选择性COX-1抑制剂SC-560能呈剂量依赖性的抑制机械性痛觉过敏，而选择性COX-2抑制剂NS-398却无效应，提示在术后痛脊髓水平痛觉加工和敏感化中COX-1可能扮演重要角色，推测经脊髓应用特异性COX-1抑制剂可以用于术后疼痛治疗。Kroin等[22]