《Brain Sciences》:Molecular Mechanisms of Electroacupuncture-Induced Spinal Microglial Reprogramming in Neuropathic Pain: A Systematic Search–Narrative Review
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背景:神经病理性疼痛(neuropathic pain, NP)是一种由脊髓中适应不良的神经免疫相互作用驱动的慢性致残性疾病,其中小胶质细胞发挥核心病理作用。电针(electroacupuncture, EA)在临床和临床前研究中均显示出镇痛效果,但以小胶质细
背景:神经病理性疼痛(neuropathic pain, NP)是一种由脊髓中适应不良的神经免疫相互作用驱动的慢性致残性疾病,其中小胶质细胞发挥核心病理作用。电针(electroacupuncture, EA)在临床和临床前研究中均显示出镇痛效果,但以小胶质细胞为中心的机制尚未被系统整合。本综述旨在综合阐述EA如何调节神经病理性疼痛中小胶质细胞相关的神经炎症通路。方法:本系统性检索–叙述性综述采用系统性检索和筛选程序,识别2015年至2025年间发表于PubMed、CINAHL、Web of Science和Cochrane Library的英文动物研究。26项在神经病理性疼痛模型中探讨EA对小胶质细胞相关信号通路影响的动物研究符合纳入标准。由于神经病理性疼痛模型、EA参数、分子终点和行为结局存在显著异质性,研究结果采用叙述性综合,未进行荟萃分析。结果:所综述的证据揭示了EA调节小胶质细胞活性的四个汇聚性机制类别:(1)通过下调IRF8、P2X4R、P2X7R减弱嘌呤能小胶质细胞活化;(2)抑制先天免疫感知和炎症小体通路,包括TLR4/MyD88/NF-κB和NLRP3信号;(3)通过p38 MAPK、PI3K/AKT和COX-2通路抑制下游炎症放大;(4)促进涉及IL-10/β-内啡肽、PD-L1、GRK2/TREM2/DAP12、α7nAChR、GLP-1R和GABA能信号的促消退机制。结论:现有临床前证据表明,EA调节多条小胶质细胞相关通路,减弱炎症信号同时增强特定促消退机制。这些发现为理解EA在神经病理性疼痛中的镇痛作用提供了机制框架,并强调小胶质细胞信号网络是未来实验和转化研究的重要靶点。
1. 引言
1.1 神经病理性疼痛及其当前管理的局限性
国际疼痛研究学会(IASP)将神经病理性疼痛(NP)定义为由躯体感觉神经系统损伤或疾病引起的疼痛。目前管理遵循个体化、阶梯式、多模式原则,三环类抗抑郁药、5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂、普瑞巴林和加巴喷丁为一线药物,局部利多卡因或辣椒素及曲马多可用于部分患者,强阿片类因不良反应、耐受、依赖及长期获益不确定而多用于后线。更广泛的治疗策略强调早期多学科干预,包括康复、心理支持、运动及睡眠管理,必要时联合用药、专科干预或神经调控。然而,治疗效果普遍有限且个体差异大,许多患者无法获得临床意义的疼痛缓解,因此需要探索能调节NP多种机制的补充策略。
1.2 小胶质细胞在神经病理性疼痛中的作用
近年神经生物学研究从单纯神经元机制转向中枢神经系统(CNS)免疫环境的关键作用。小胶质细胞作为CNS最主要的常驻免疫细胞,是NP发病和慢性化的核心参与者。外周神经损伤后,持续传入活动引起背角伤害性回路高兴奋性,损伤及过度活跃的神经元信号募集脊髓小胶质细胞。活化的小胶质细胞释放促伤害性介质,增强兴奋性传递并削弱抑制性控制,形成中枢敏化与小胶质细胞活化之间的双向正反馈循环。生理条件下小胶质细胞呈分枝状维持组织稳态;神经损伤后其形态、基因表达、代谢、吞噬活性及细胞因子释放发生动态变化。传统上以M1/M2框架描述:促炎性M1样表型释放肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和活性氧(ROS)等细胞毒性介质,增强背角神经元兴奋性;神经保护性M2样表型释放白细胞介素-10(IL-10)等抗炎细胞因子以消退炎症和促进修复。M1/M2平衡失调是NP的标志,驱动急性疼痛向慢性转化,但体内小胶质细胞表型实际呈动态谱系而非固定二分状态。
外周神经损伤启动多条相互关联的神经元-小胶质细胞信号通路。损伤的感觉神经元上调集落刺激因子1(CSF1)并转运至脊髓背角中央末梢,与小胶质细胞表达的CSF1受体(CSF1R)结合,促进小胶质细胞增殖并诱导DNAX活化蛋白12 kDa(DAP12)依赖性转录程序,涉及干扰素调节因子8(IRF8)和干扰素调节因子5(IRF5)。IRF8–IRF5轴促进嘌呤能P2X4受体(P2X4R)表达,增强小胶质细胞对细胞外三磷酸腺苷(ATP)的反应性。P2X4R激活刺激小胶质细胞释放脑源性神经营养因子(BDNF),后者激活背角神经元上的原肌球蛋白受体激酶B(TrkB),下调钾-氯共转运体2(KCC2)表达和功能,破坏神经元氯稳态,损害γ-氨基丁酸(GABA)能和甘氨酸能抑制,导致去抑制、触觉异常性疼痛和中枢敏化。
神经元损伤后,应激的感觉神经元可上调分泌C-C基序趋化因子配体2(CCL2),通过其受体CCR2募集外周单核细胞和巨噬细胞,并激活p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)、细胞外信号调节激酶(ERK)、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)和核因子κB(NF-κB)等胞内级联,促进P2X4R表达并放大疼痛信号。Akt–哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号在某些外周神经损伤模型中与自噬活性改变和痛觉超敏相关,但直接的CCL2–CCR2–PI3K/Akt–mTOR通路抑制小胶质细胞自噬尚未确立,mTOR的贡献依细胞类型、损伤模型和疾病阶段而异。
小胶质细胞亦响应损伤相关分子模式(DAMPs),如高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、S100蛋白、坏死细胞释放的细胞外组蛋白、热休克蛋白(HSPs)、线粒体成分和细胞外ATP。HMGB1等DAMPs可激活Toll样受体2(TLR2)和Toll样受体4(TLR4)。TLR4募集MyD88并激活NF-κB依赖性炎症转录。细胞外ATP激活嘌呤能P2X7受体(P2X7R),诱导钾外流,促进NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)炎症小体组装,驱动caspase-1激活及IL-1β和IL-18成熟。髓系细胞触发受体2(TREM2)通过其信号适配体DAP12作为情境依赖性损伤感应和状态调节受体,在NP模型中脊髓小胶质细胞TREM2–DAP12信号增强可能促进炎性细胞因子产生并强化反应性小胶质细胞状态。再活化的小胶质细胞释放TNF-α、IL-1β、IL-6、BDNF、一氧化氮和ROS,增强谷氨酸能传递,促进N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDA)和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体(AMPAR)活性,损害GABA能和甘氨酸能抑制,促进脊髓伤害性回路的长期适应不良可塑性。小胶质细胞P2Y12受体(P2Y12R)介导突起延伸、趋化及损伤后p38 MAPK激活,抑制P2Y12R可减少脊髓小胶质细胞活化、兴奋性突触传递和NP行为。P2X7R激活还驱动p38 MAPK依赖性小胶质细胞释放溶酶体蛋白酶组织蛋白酶S(CTSS),后者裂解背角神经元和星形胶质细胞上的膜结合 fractalkine(FKN),可溶性FKN激活小胶质细胞CX3C趋化因子受体1(CX3CR1),维持p38 MAPK激活和TNF-α产生,形成延长小胶质细胞反应性的前馈循环。
脊髓内也存在限制神经炎症和恢复抑制性控制的内源性机制。IL-10可抑制炎症介质产生并促进小胶质细胞β-内啡肽表达,将免疫调节与内源性阿片镇痛联系起来。通过α7烟碱型乙酰胆碱受体的胆碱能信号可限制细胞因子释放和胶质细胞活化。PD-1/PD-L1、GLP-1/GLP-1R、GRK2、miR-124和TREM2/DAP12等调节通路可使小胶质细胞相关信号转向较低炎症和促消退特征。GABA能抑制的恢复进一步对抗小胶质细胞相关的神经元去抑制,但主要发生在神经元水平。
1.3 电针作为多靶点干预
针刺通过细金属针穿透并施以手动、电或其他形式刺激特定穴位。电针(EA)利用受控电流,已在异质性NP模型中显示显著镇痛效果。EA通过参与多层神经调节机制,调节中枢伤害性神经递质、受体和胶质细胞活性,可提供补充策略。EA的调节作用具有参数特异性,不同电频率和穴位选择激活小胶质细胞信号级联的不同组分,这有助于解释EA在异质性NP模型中的广泛镇痛获益。
1.4 目的、范围与组织框架
本综述对通过系统性文献检索识别的动物研究进行叙述性综合,聚焦EA如何调节小胶质细胞相关通路。依据小胶质细胞活化、神经元-小胶质细胞信号、炎症放大和疼痛消退的既有模型,将纳入研究分为四个机制类别:起始与嘌呤能活化;先天免疫与炎症小体信号;下游炎症放大与神经元-胶质细胞敏化;促消退神经免疫调节。这些类别根据研究的主要分子靶点细化,作为实用组织框架而非既定分类或时间序列。
2. 方法:系统性检索、研究筛选与偏倚风险评估
2.1 文献检索与研究筛选
本综述采用系统性检索和筛选程序,检索PubMed、CINAHL、Web of Science和Cochrane Library(2025年11月22日),限定2015年1月至2025年11月英文文献。纳入标准为:(1)使用既定型NP模型的原始动物实验;(2)以EA为主要干预;(3)评估小胶质细胞活化、表型相关标志物、炎症介质或小胶质细胞相关信号通路;(4)报告疼痛相关行为结局。排除综述、社论、会议摘要、临床研究、非英文文献、无全文报告及未涉及EA相关小胶质细胞机制的研究。两名研究者独立筛选,分歧通过讨论或第三方协商解决。无解剖部位限制,但合格研究主要检测脊髓尤其是背角小胶质细胞。
2.2 偏倚风险与机制证据评估
使用SYRCLE动物实验偏倚风险评估工具评估10个领域:序列产生、基线特征、分配隐藏、随机饲养、照料者与研究者盲法、随机结局评估、结局评估者盲法、不完整结局数据、选择性结局报告及其他偏倚来源。每项判定均附原文摘录和书面理由。机制证据按实验支持类型分类:采用功能缺失(受体拮抗、药理抑制、抗体或抗血清阻断、基因敲低)或功能获得(激动剂攻击、通路激活、过表达)的研究视为功能性证据;仅报告蛋白或mRNA表达、免疫反应性或表型标志物变化而无直接通路操作的研究视为关联性证据。未采用GRADE或OHAT进行通路级确定性评级,因纳入研究异质性大且多数通路仅由少数研究支持。
3. 结果
3.1 检索结果与研究特征
数据库检索共识别2227条记录,去重后2218条,标题筛选排除2099条,119条摘要评估后排除83条,36篇全文评估后排除10篇(无法获取全文),最终纳入26项研究。均为临床前动物研究:24项使用大鼠,2项使用C57BL/6小鼠;25项仅用雄性。模型包括慢性压迫性损伤(CCI)、脊神经结扎(SNL)、 spared神经损伤(SNI)、化疗诱导外周神经病变(CIPN)、糖尿病神经病理性疼痛(DNP)和神经根性疼痛。EA方案在穴位选择、频率、强度和治疗时长方面差异较大。多数研究检测脊髓背角小胶质细胞反应及机械或热超敏和分子标志物。
3.2 偏倚风险与机制证据评估
SYRCLE评估显示:基线特征和选择性结局报告偏倚风险较低(分别为100%和96%),但照料者与研究者盲法在高风险占92%;分配隐藏和随机饲养在全部研究中不明确;序列产生不明确占92%;随机结局评估和结局评估者盲法不明确各占88%;不完整结局数据高风险占15%;其他偏倚来源高风险占8%。机制支持度因通路而异:P2X4R、P2X7R、NLRP3、PI3K/AKT、p38 MAPK、AMPK、IL-10/β-内啡肽、PD-L1、GRK2、miR-124、α7nAChR、GLP-1R和GABA
A受体信号具有功能性证据;IRF8、BDNF–TrkB、TLR4/MyD88/NF-κB、COX-2和时相依赖性胶质细胞活化主要由治疗相关表达变化支持。
3.3 叙述性综合
纳入的26项研究尽管模型、穴位、参数和疗程差异大,但揭示了汇聚性机制模式:EA总体与脊髓小胶质细胞活化减少、促炎介质抑制、胞内炎症信号减弱,以及部分研究中促消退神经免疫通路增强相关。以下四类框架映射NP中小胶质细胞信号从早期激活和危险感知到炎症放大和消退的生物学进程。
3.3.1 EA调节起始与嘌呤能小胶质细胞活化
多个NP模型(SNI、CCI、SNL、DNP)显示EA降低IRF8、P2X4R、P2X7R、CD11b、OX-42和Iba1表达,并改善疼痛行为。P2X4R轴一致性最高:CCI、SNL和DNP模型中EA降低P2X4R及小胶质细胞活化标志物,部分研究伴BDNF相关信号下降或自发兴奋性突触后电流(sEPSCs)减少。P2X7R抑制伴随下游p38 MAPK激活减弱。功能性证据方面,P2X4R轴经选择性拮抗剂5-BDBD验证,P2X7R经A-438079阻断及小胶质细胞培养验证;IFN-γ和BzATP功能获得实验确立通路充分性但未直接证明EA作用机制。IRF8/CX3CR1和BDNF–TrkB结果仅基于表达变化,属关联性。
3.3.2 EA抑制先天免疫感知与炎症小体信号
EA降低CCL2/CCR2、HMGB1/TLR4/MyD88/NF-κB相关信号及NLRP3炎症小体相关分子。TLR4/MyD88相关信号在紫杉醇诱导NP和神经损伤模型中降低TLR4、MyD88及OX-42/CD11b阳性小胶质细胞活化。NLRP3研究显示EA降低NLRP3、cleaved caspase-1、N端gasdermin D(N-GSDMD)、IL-18和IL-1β,MCC950药理抑制支持炎症小体参与。CCL2/CCR2轴经鞘内重组CCL2探针验证。TLR4本身未被直接操作,TLR4/NF-κB和HMGB1/TLR4–MyD88结果仅基于表达变化,应视为与EA治疗一致相关而非因果确立。
3.3.3 EA减弱下游炎症放大与神经元-胶质细胞敏化
EA调节PI3K/AKT、p38 MAPK、AMPK/mTOR相关自噬通路、COX-2及脊髓小胶质细胞和星形胶质细胞活化模式。p38 MAPK是重复出现的效应器:EA降低p-p38表达伴OX-42/Iba1阳性活化减少、促炎细胞因子产生下降和痛觉超敏改善。PI3K/AKT抑制伴随Iba1、IL-1β和TNF-α减少。AMPK/mTOR自噬研究提示EA影响细胞应激和炎症调节通路。COX-2研究中EA降低脊髓COX-2、OX-42和GFAP。三种胞内激酶通路均经药理探针验证(LY294002、SB203580、compound C),支持度较高;COX-2和胶质细胞时间过程结果仅基于表达变化。
3.3.4 EA促进促消退与神经免疫调节通路
该类别强调EA不仅抑制致病信号,还募集固有恢复相关程序。包括脊髓IL-10/β-内啡肽通路、PD-L1相关小胶质细胞表型转换、GRK2和miR-124依赖性TREM2/DAP12调节、α7nAChR信号、GLP-1/GLP-1R信号及GABA能抑制机制。
IL-10/β-内啡肽通路:EA增加脊髓IL-10和β-内啡肽表达及相关阿片肽基因,IL-10抗体、β-内啡肽抗血清或μ-阿片受体拮抗剂CTAP可取消镇痛效果,功能验证充分。
PD-L1/PD-1信号:EA增加PD-L1和PD-1表达,减少Iba1和促炎细胞因子,促进M2标志物(Arg-1、CD206)并减少M1标志物(CD16、iNOS)。敲低PD-L1逆转EA有益效应。
GRK2/TREM2/DAP12信号:在CIPN模型中EA增加GRK2表达,降低TREM2、DAP12、IL-1β、IL-6、iNOS和CD16。神经元特异性GRK2敲低消除EA保护作用,提示经神经元至小胶质细胞调节机制。
miR-124/TREM2/DAP12调节:EA增加脊髓神经元miR-124表达,降低TREM2、DAP12、iNOS、CD16/32,增加IL-10并减少TNF-α和IL-1β。下调神经元miR-124减弱或阻止EA有益效应。
α7nAChR:在SNI模型中2 Hz EA增加脊髓α7nAChR表达,减少IL-1β和CD11b阳性活化,改善机械超敏。鞘内α-银环蛇毒素阻断α7nAChR后取消EA镇痛及分子变化。
GLP-1/GLP-1R信号:EA增加GLP-1和GLP-1R表达,减少Iba1阳性活化,GLP-1R药理阻断逆转EA效应。
GABA能信号:EA增加GABA
A受体亚基表达并改善疼痛行为,GABA
A受体阻断干扰镇痛。在SNL模型中EA增加GABA
Aγ2同时减少P2X4R和BDNF,且未诱导脊髓长时程增强。该通路主要为神经元中心性抑制机制,但可能与小胶质细胞P2X4R/BDNF轴功能耦合。
4. 讨论
本综述的主要发现是EA相关镇痛汇聚于脊髓神经免疫信号的协调调节而非单一小胶质细胞靶点。四个机制类别提供了组织证据的框架,但不应视为已被证实的时序级联。功能验证分布不均,促消退机制更常采用功能获得/缺失方法,而若干起始和炎症放大通路仍以表达水平证据为主。虽然EA诱导的脊髓IL-10/β-内啡肽通路可能连接内源性阿片镇痛,α7nAChR、GLP-1R、GABA能和P2X4R–BDNF调节可能交互下行调节或减少上行伤害性驱动,但所有纳入研究均在脊髓水平进行,未直接评估脑小胶质细胞、上脊髓核团或下行投射。证据支持脊髓伤害性信号调制,但不能确立EA直接调节上脊髓小胶质细胞活动。
5. 局限性
证据基础方法学受限:盲法高风险、分配隐藏和随机饲养不明确、结局依赖排除标准报告不全。未进行GRADE或OHAT通路级确定性评级。模型、EA参数、分子终点和验证策略的异质性排除了定量综合及参数特异性结论。性别和物种代表性狭窄:25/26研究仅用雄性,24项为大鼠,缺乏大动物机制数据。多数研究每次仅检测单一通路,无法确定四类机制在体内的相互作用方式。检索限于2015-2025年英文文献,可能遗漏早期和非英语研究,且不能排除发表偏倚。时间维度亦未充分表征。
6. 结论
现有临床前证据支持EA通过调节小胶质细胞相关嘌呤能激活、先天免疫感知、炎症小体信号、激酶依赖性炎症放大和促消退神经免疫通路来减轻神经病理性疼痛。未来研究应明确参数特异性效应、验证细胞特异性机制,并将标准化动物报告与临床相关转化终点相结合。