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A 型肉毒毒素(Botulinum toxin A, BTA) 是20 世纪70年代始用于临床治疗的生物制剂, 30 年间其适应证迅速扩大, 现已被应用于眼科、神经科、康复科、美容整形科等。随着研究的深入, 关于BTA 在疼痛领域的作用机制正逐步被揭示, 成为新的热点。 1 A 型肉毒毒素概述 1.1 肉毒毒素的作用机制 肉毒毒素作用于神经肌肉接头突触前膜, 抑制突触前膜释放乙酰胆碱(Ach) , 使神经冲动不能下传, 产生肌肉松弛作用。整个过程包括三个阶段: ①结合阶段: 由重链介导的与突触前膜上受体结合过程; ②内化阶段: 由突触前膜上受体介导的胞饮内吞过程, 具体机制尚未阐明, 目前认为是一主动过程; ③抑制阶段: 肉毒毒素被完全内化后, 轻链即跨过囊壁, 特异性酶解可溶性N- 乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体( SNARE)复合物中的SNAP- 25 ( 25kDa 突触相关蛋白) 。SNARE 复合物在Ach 囊泡与突触前膜结合及递质释放过程中起重要作用, 因此,BTA 通过使SNARE 复合物失活来抑制Ach 囊泡释放[1]。 在单点注射小剂量(11U) 肉毒毒素后即可产生直径为15—30mm 的扩散度[2], 因此,在神经分布区域单次注射能阻断大范围的神经递质释放。 肉毒毒素在神经肌肉接头产生的去神经作用是可逆的,包括两个时程: 首先, 在第28 天左右, 神经末梢以出芽的方式建立新的神经肌肉接头, 部分神经递质可以通过旁路传递; 继而, 原先的神经末梢逐渐重建功能并消除旁路, 至第90天左右恢复至注射前的状态[3]。 1.2 BTA 的制剂和临床适应证 肉毒毒素有8 个血清型,其中BTA 毒力最强, 效果最好,生产工艺最成熟。临床应用BTA 开始于20 世纪70 年代, 现在已被批准使用的有3 种产品: 美国Allergan 公司的Botox和中国兰州生物制品研究所生产的“衡力”每瓶含BTA100U;英国Speywood 公司的Dysport 含BTA 500U。1U 即18—20g雌性SW大鼠的LD50 剂量。美国FDA 提出的BTA 适应证包括: 痉挛性斜颈造成的头部位置异常和颈部疼痛; 斜视和眼睑痉挛; 面肌痉挛; 由眉间降肌和皱眉肌引起的眉间深纹[4]。 2 BTA 在临床疼痛治疗中的应用 从BTA 正式应用于临床始, 它就被各科医生尝试用于各种疼痛疾病, 如痉挛性斜颈、面肌痉挛、梨状肌综合征、颞颌关节紊乱综合征、胸廓出口综合征、网球肘、紧张型头痛等。很多随机对照研究证明, BTA 对这些疾病的临床效果都是确切的, 并且也有人用BTA 对肌梭的作用及BTA 的中枢效应等理论解释了为什么局部单点注射能产生较大范围的肌肉松弛[5]。
肌筋膜痛综合征是损伤的肌筋膜局部粘连挛缩而引起的长期疼痛。有研究表明,应用BTA 已取得良好的治疗效果。Porta[10]进行的一项单中心随机试验比较了肌肉内注射BTA 和甲基强的松龙的疗效, 结果表明, BTA 在减轻肌筋膜痛综合征的疼痛方面明显优于甲基强的松龙。但这些疾病的治疗及相应理论都是围绕其缓解肌肉紧张挛缩等所带来的附加效应, BTA 在疼痛治疗方面还有更多优势未被开发。 3 BTA 治疗疼痛的基础研究 一般认为, BTA 消除了肌肉的紧张, 疼痛作为肌肉紧张的继发症状亦随之缓解。但疼痛的缓解并不能简单地用肌肉松弛作用来解释, 比如在未见肌肉松弛的部位疼痛可能缓解; 在肌肉尚未松弛时疼痛即缓解; 当肌肉张力逐渐恢复至原先状态时疼痛依然缓解等[11]。于是, 许多科学家开始关注BTA 本身具有的镇痛机制。 BTA 是通过酶解SNAP- 25 来抑制Ach 释放的, 而以往研究证明: 胆碱能神经元或C 或A- δ神经纤维受到伤害性刺激时能释放多种神经肽, 造成局部痛敏。其中P 物质、降钙素基因相关肽、谷氨酸等的释放都是由SNAP- 25 来介导的[12—14]。那么,BTA 可以抑制这些神经递质, 从而产生镇痛作用。与此相关的一系列试验充分验证了这一假设。 3.1 BTA 治疗偏头痛的理论依据 降钙素基因相关肽( calcitonin gene - related peptide,CGRP) 在偏头痛的发生中具有重要的作用。Durham 等[15]用培养的大鼠三叉神经节细胞观察是否BTA 能减少CGRP 释放。结果发现, 90%的神经节细胞持续释放基础值的CGRP, 当神经元受到去极化刺激后CGRP 释放量显著增加, 在经BTA1.6—3.1U( 尚低于临床治疗时的浓度) 处理后, 对照组神经元的基础释放量没有改变, 而去极化组的CGRP 增加量被显著抑制, 这种抑制效应在给药后3h、6h 和24h 均被观察到。本试验从一个侧面证明了BTA 治疗偏头痛与抑制CGRP 有关,更揭示了低剂量的BTA 对神经不是单纯的阻滞作用, 它实际上是起到了神经调制的作用, 即只有当神经受到激惹时抑制神经递质的过度释放, 而对生理性的基础释放没有抑制作用。这个特性是传统用于疼痛治疗的局麻药所不具备的。临床试验同样证明了这个理论[16]。 3.2 BTA 能够缓解炎症性疼痛 Cui 等[17]还证明了BTA 具有直接的抗伤害性刺激作用。他们用大鼠足趾皮下注射福尔马林作为伤害性疼痛模型。这个模型大鼠被注射后表现为两个时期的疼痛, 第一期是注射后即时到注射后5min, 由福尔马林直接的化学刺激导致疼痛表现剧烈但很快缓解; 第二期是注射后15—60min, 由局部受损伤的组织( 包括神经纤维本身) 释放的诸多内源性物质作用于神经末梢引起, 包括降钙素基因相关肽、P 物质、谷氨酸等, 疼痛持续时间较长且导致脊髓后角细胞立早蛋白FOS 蛋白表达。将BTA 预先注入大鼠足趾, 再进行福尔马林试验, 结果: 第一期疼痛表现BTA 组和对照组没有显著差异; 第二期疼痛表现和局部水肿程度BTA 组都明显较对照组轻, 测定局部谷氨酸等物质浓度也较对照组低; 而阳性对照组预注射吗啡后疼痛表现在第一期和第二期均明显抑制。脊髓切片显示BTA 间接抑制了脊髓后角FOS 蛋白的表达。这个试验的另一重要意义是提示BTA 有可能对慢性炎性疼痛具有治疗作用。
星状神经节阻滞是疼痛门诊应用最广泛的治疗手段之一, 通过局麻药阻滞这一人体最大的交感神经节, 可以治疗与交感神经功能紊乱有关的全身多种疾病。但由于局麻药持续时间短, 只有4—6h, 同一个患者往往需要连续注射5—10次才能达到满意的效果, 每次都要在医院严格无菌下操作,治疗很不方便, 也增加了并发症的发生。交感神经节的神经递质为Ach, 是否可以应用BTA 抑制Ach 释放的特点来进行长效的星状神经节阻滞呢? 目前尚无相关报告。 1993 年Ray 和Weller 等在培养的交感神经节细胞实验中观察到, BTA 可以长久地抑制交感神经节前细胞释放Ach。Shone 和Melling 等还发现BTA 能够抑制钙离子依赖的去甲肾上腺素释放。2002 年韩国的Hyun Jeong Kim 等[18]将5U/kg 的BTA 注入家兔的星状神经节旁, 结果35%的家兔出现了同侧瞳孔缩小, 而对照组注射生理盐水后没有一例出现瞳孔缩小, 瞳孔的缩小比例和作用时间与BTA 的剂量是正相关的。瞳孔缩小从注射后1.8d 开始, 持续时间平均5.3 周。BTA 对星状神经节的作用是安全的, 5U/kg 注射的26 只家兔没有一例死亡。星状神经节病理切片HE 染色也证明, 在注药后各时期均没有显著的组织学改变。对于只有35%有效的解释, 他们认为一是注射技术不足, 由于解剖差异, 一些药物不能准确地注射至星状神经节; 二是不同个体对药物的敏感性不同, 在临床治疗痉挛性斜颈患者时也有类似的问题。BTA已被证明对交感神经节有效, 且安全、维持时间长。或许BTA会在顽固性内脏痛、外周血管性疼痛、灼性神经痛等交感神经相关疾病的治疗上发挥难能可贵的作用。 3.4 重组的BTA 可以用于鞘内注射镇痛 目前还没有文献描述BTA 在人或动物鞘内给药的后果。可能和它特异性不强, 同时抑制多种细胞多种神经递质有关。中枢神经系统的内环境远较外周神经复杂, 直接中枢给药会导致严重的不良后果。以前有研究发现, 无论中枢还是外周神经在受到伤害性刺激时, 受激动的神经元都会特异性地表达一种含半乳糖的碳水化合物。 Chaddock 等[19]利用重组技术将BTA 的活性部分LHN 与鸡冠刺桐凝集素(erythrina cristagallilectin, ECL)结合成新的内肽酶LHN/A- ECL。实验表明, LHN/A- ECL 也能够裂解培养的脊髓后角细胞和后根神经节细胞的SNAP- 25, 从而抑制P 物质、CGRP 等的释放。而且LHN/A- ECL 只与负责传入伤害性刺激的神经元结合。他们将25μg 的LHN/A- ECL 注入小鼠椎管内之后进行热板试验, 发现镇痛效应显著且持续时间>30d。相比之下1mg 吗啡鞘内注射的镇痛时间仅1d。将45μg的LHN/A- ECL 注入大鼠鞘内, 经电生理测定, C 纤维的电活动从注射后5h 开始被抑制, 持续至注射后24h。而A 类纤维没有被抑制。整个试验过程中没有一只大鼠出现死亡或截瘫等表现。这一系列试验巧妙地避开了BTA 的中枢毒性, 使人们看到了未来BTA 安全地用于长期椎管内镇痛的希望。 3.5 BTA 治疗神经病理性疼痛 神经病理性疼痛( 包括患肢痛、肿瘤痛、带状疱疹后遗神经痛、糖尿病末梢神经痛等) 是临床上常见而治疗上十分棘手的疾病, 传统的药物治疗效果不佳。2007 年意大利的S. Luvisetto 等的实验表明[20]: BTA 很可能成为有效治疗神经病理性疼痛的新药物。他们使用经典的小鼠坐骨神经结扎模型, 分别在术前以及术后第5 天和第12 天在足趾局部皮下注射15pg/20μl 的BTA, 以热板退缩时间来衡量痛觉超敏的程度, 痛觉超敏是临床上用来评价神经病理性疼痛严重程度的重要指标之一。实验结果显示: 小鼠在坐骨神经结扎后患侧热板退缩时间较正常侧缩短了50%, 而注射BTA 后仅缩短20%, 这种镇痛效应几乎是在注射后立即就出现的, 而且持续时间可以长达24d 以上。该实验还发现, 在坐骨神经结扎前注射BTA 是没有镇痛作用的, 这说明BTA 可以治疗已经形成的神经病理性疼痛, 但不能预防神经病理性疼痛的发生,这一点与炎性疼痛模型的实验结果有所不同, 造成这一矛盾的可能原因是神经病理性疼痛和炎症性疼痛的形成过程中参与的神经递质并不完全相同。
与传统镇痛药物相比, BTA 具有如下明显的优点: 单次给药维持时间极长, 可达3—6 个月, 适合慢性疼痛的治疗;主要起神经调制作用, 而不是单纯的压抑作用, 不影响生理功能; 作用完全可逆, 没有体内蓄积和脏器损害。因此, 在疼痛( 尤其是慢性疼痛) 治疗手段长期受局限的现状下, BTA 有望成为突破瓶颈的关键武器。 参考文献 |