《Frontiers in Pain Research》：Targeting endoplasmic reticulum stress: a novel therapeutic strategy for neuropathic pain
神经病理性疼痛（Neuropathic Pain, NP）是一种源于躯体感觉系统病变或疾病的慢性且致残性疾病。越来越多的证据表明，内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）应激是导致NP发病机制的核心机制。未折叠蛋白反应（Unfolded Protein Response, UPR）的激活会破坏细胞稳态，并促进神经炎症、氧化应激、细胞凋亡和铁死亡等多种病理过程。值得注意的是，ER应激信号具有强烈的细胞类型特异性，影响外周和中枢神经系统中的神经元、胶质细胞和免疫细胞。因此，靶向ER应激已成为一种有前途的治疗策略。然而，ER应激信号仍然复杂，临床转化仍然有限。本综述总结了当前的机制，并突出了新兴的靶向ER应激的NP治疗方法。
神经病理性疼痛（Neuropathic Pain, NP）源于躯体感觉系统的损伤或功能障碍，其特征为自发性疼痛、痛觉超敏和痛觉过敏。常见的病因包括糖尿病周围神经病、脊髓损伤和带状疱疹后神经痛。流行病学研究估计，NP影响全球约7%–10%的人口，对生活质量 and 医疗系统造成巨大负担尽管存在加巴喷丁类药物 and 抗抑郁药等一线治疗手段，但其临床疗效有限，且常伴有不良反应这些局限性凸显了识别新机制 and 治疗靶点的迫切需求。内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）在蛋白质折叠、钙调节 and 细胞稳态中发挥基础作用。在氧化应激 and 代谢紊乱等病理条件下，错误折叠的蛋白质在ER腔内积累，导致ER应激（Endoplasmic Reticulum Stress, ER Stress）（4–6）。作为回应，细胞激活由三个核心传感器介导的未折叠蛋白反应（Unfolded Protein Response, UPR）：PERK、IRE1α and ATF6。虽然UPR最初作为一种保护性机制发挥作用，但持续或过度的激活可触发炎症信号、神经元功能障碍 and 细胞死亡（5, 6）。
### 内质网应激与未折叠蛋白反应
ER在维持细胞蛋白质稳态中发挥中心作用。当ER稳态被破坏时，错误折叠的蛋白质积累并激活ER应激信号通路（7, 8）。作为回应，启动UPR以恢复ER功能。三个主要跨膜传感器调节UPR：
#### PERK通路
PERK通过与分子伴侣蛋白GRP78解离而被激活。激活的PERK磷酸化真核翻译起始因子2α（eIF2α），导致蛋白质翻译的全球抑制，同时选择性增强激活转录因子4（Activating Transcription Factor 4, ATF4）的翻译。ATF4随后诱导参与应激适应、氧化还原平衡 and 凋亡的基因表达（9, 10）。
#### IRE1通路
IRE1是一种ER跨膜激酶和内切核糖核酸酶，可激活转录因子X-box结合蛋白1（X-box Binding Protein 1, XBP1）。剪接后的XBP1促进参与蛋白质折叠、ER相关降解（ER-Associated Degradation, ERAD）和脂质生物合成的基因的转录。此外，IRE1信号可激活炎症通路，包括JNK和NF-κB（6, 11）。
#### ATF6通路
ER应激时，ATF6从ER转位至高尔基体，在那里发生蛋白水解切割。活性ATF6片段随后进入细胞核，促进编码ER分子伴侣和蛋白质折叠酶的基因的转录（6）。UPR作为一种双重调节系统发挥作用。在轻度或短暂应激下，UPR恢复蛋白质稳态并支持细胞存活它帮助细胞适应损伤。相比之下，持续激活将信号转向炎症 and 细胞死亡（6）。这种转变与NP高度相关。神经元或胶质细胞中的早期ER应激反应可能是保护性的。然而，慢性激活促进神经炎症和疼痛超敏。
### 神经病理性疼痛中ER应激的细胞特异性作用
尽管许多研究表明ER应激与NP密切相关，但其潜在机制仍然复杂。ER应激通过神经炎症、自噬、铁死亡、氧化应激和细胞凋亡等多种病理过程促进NP（12–15）。然而，大多数研究主要集中在分子通路上，而NP中ER应激的细胞靶点了解甚少。因此，本综述从细胞特异性角度总结现有证据，以阐明ER应激如何促进NP的发展 and 维持，并突出潜在的细胞靶向治疗策略。
#### 免疫细胞
外周神经损伤迅速激活免疫细胞并将其募集到病变部位 and 背根神经节（Dorsal Root Ganglion, DRG）。这些细胞释放TNF-α、IL-1β和CCL2等炎症介质，降低伤害性感受器激活阈值，促进异位神经元放电（16）。ER应激在此免疫反应中发挥重要作用。在化疗引起的神经病理性疼痛中，紫杉醇激活巨噬细胞中的ER应激传感器IRE1α，促进促炎微环境形成，促进疼痛发展。抑制或基因敲除IRE1α可减少DRG神经炎症，缓解小鼠疼痛行为（17）。在糖尿病周围神经病中，持续的代谢应激诱导肥大细胞中的ER应激和线粒体功能障碍，导致脱颗粒 and 释放组胺和胰蛋白酶等炎症介质，破坏神经微环境（18）。综上所述，免疫细胞中的ER应激是炎症和神经元敏化之间的重要联系，从而促进NP的启动和持续。
#### 外周胶质细胞：施万细胞和卫星胶质细胞
##### 施万细胞
施万细胞（Schwann Cells, SCs）维持外周神经完整性并支持轴突功能。糖尿病和化疗等病理条件破坏ER蛋白质稳态并激活UPR。这一过程改变髓鞘稳态，促进炎症信号，导致神经元功能障碍（19）。在糖尿病周围神经病中，高血糖诱导SCs中的ER应激，激活凋亡通路，损伤外周神经（20）。此外，化疗药物硼替佐姆诱导SCs中的ER应激，破坏髓鞘基因表达，促进巨噬细胞募集，从而促进化疗引起的神经病理性疼痛（21）。然而，SCs中ER应激传感器PERK的缺失并不能预防糖尿病神经病变，而PERK信号对于通过激活Nrf2信号通路实现塞多美司替尼的治疗作用是必需的（22）。总体而言，SCs中的ER应激与外周神经功能障碍密切相关，可能成为一种有前途的治疗靶点。
##### 卫星胶质细胞
背根神经节（DRG）中的卫星胶质细胞（Satellite Glial Cells, SGCs）调节神经元兴奋性，在NP期间的外周敏化中发挥重要作用（16）。在脊神经结扎模型中，GRP78、CHOP和剪接XBP1等ER应激标志物在受损DRG中显著增加。免疫组织化学分析显示，这些标志物在DRG神经元和SGCs中表达。使用salubrinal药理学抑制ER应激可减少CHOP表达并缓解疼痛超敏。相比之下，在DRG局部施用ER应激诱导剂衣霉素可迅速诱导疼痛超敏（23）。这些发现表明，涉及神经元和SGCs的DRG微环境中的ER应激有助于NP的发展。然而，将SGCs中的ER应激与NP直接联系的机制证据仍然有限，需要进一步调查。
#### 中枢胶质细胞：小胶质细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞
##### 小胶质细胞
小胶质细胞是中枢神经系统的原发性免疫细胞，在NP的发展中至关重要。越来越多的证据表明，小胶质细胞中的ER应激促进神经炎症和中央敏化。在中风后中枢疼痛模型中，丘脑中的ER应激激活UPR依赖性MAPK信号通路，触发反应性小胶质细胞反应（15）。在镰状细胞病中，升高的游离血红素激活脊髓小胶质细胞中的TLR4信号，诱导氧化应激和ER应激，驱动痛觉超敏（24）。奥沙利铂等化疗药物也可诱导小胶质细胞中的ER应激并促进炎症反应（25）。重要的是，几种干预措施通过靶向小胶质细胞ER应激来缓解疼痛。例如， Kininoside通过IL-10/p-STAT3/SOCS3通路抑制ER应激（26），而抗氧化金属如Mg、Mn和Zn可减少氧化损伤和炎症信号（25）。
##### 星形胶质细胞
星形胶质细胞是脊髓背角突触稳态和神经元兴奋性的关键调节者。星形胶质细胞中的ER应激通过破坏神经元-胶质信号传导 and 放大炎症反应，促进NP。从机制上讲，星形胶质细胞中的ER应激信号可启动炎症级联反应，增强神经元兴奋性。例如，星形胶质细胞中PERK和IRE1通路的激活诱导ATF4依赖性脂蛋白-2（Lipocalin-2, LCN2）和NLRP3上调，驱动星形胶质细胞介导的炎症信号，促进吗啡耐受 and 慢性疼痛（27）。此外，上游调节因子如PTP1B可放大星形胶质细胞ER应激信号，并在神经损伤后激活脊髓背角中NF-κB依赖性神经炎症通路（28）。相反，抑制星形胶质细胞ER应激已被证明可减弱炎症信号。例如，神经肽Phoenixin-14通过靶向eIF2α-ATF4-CHOP-GADD34通路抑制星形胶质细胞炎症反应，从而减少ROS产生和HMGB1介导的NLRP3炎症小体激活（29）。
##### 少突胶质细胞
少突胶质细胞通过在中枢神经系统中形成 and 维持髓鞘来维持轴突传导。少突胶质细胞中ER稳态的干扰会影响髓鞘稳定性，导致脱髓鞘。Wolfram综合征（由ER相关基因WFS1的突变引起）的研究显示白质损失和视神经传导异常，表明ER功能障碍可能影响少突胶质细胞功能 and 髓鞘完整性（30）。多发性硬化模型中的证据进一步表明，IFN-γ等炎症信号通过PERK-eIF2α通路激活少突胶质细胞中的ER应激反应，调节少突胶质细胞存活和髓鞘稳定性（31）。考虑到NP也与脱髓鞘相关的病理变化有关，ER应激介导的少突胶质细胞功能障碍和脱髓鞘可能代表NP发展中的一个潜在促成因素。
#### 外周神经元
外周感觉神经元，特别是DRG和三叉神经节中的神经元，对NP的发展 and 传导至关重要。在多发性硬化相关的神经病理性疼痛中，DRG感觉神经元中的ER应激，特别是通过PERK信号，破坏细胞内Ca2+稳态，改变大钾（Big Potassium, BK）通道活性，导致神经元超兴奋和疼痛超敏。使用4-PBA或PERK抑制剂AMG44药理学抑制ER应激可逆转这些变化，减少NP行为（32）。同样，在三叉神经NP模型中，ER应激促进RUNX2依赖性ITPR1上调，导致ER钙释放增加、ERK激活和炎症信号增强（33）。总体而言，外周感觉神经元中的ER应激扰乱钙平衡，增强炎症反应，从而促进神经病理性疼痛。
#### 中枢神经元
##### 脊髓神经元
脊髓背角神经元对NP的处理至关重要。外周神经损伤激活这些神经元中的ER应激和UPR。ATF6 and IRE1-XBP1通路特别参与其中，可损害神经元功能，促进疼痛超敏（34）。ER应激还与氧化应激相互作用，抑制GABA能中间神经元活性，导致脊髓疼痛回路去抑制和中央敏化（35）。此外，神经损伤通过STIM1增强储存操作钙进入（Store-Operated Calcium Entry, SOCE），增加细胞内钙，增强谷氨酸能传递。这一过程进一步激活ER应激信号，升高CHOP表达（36）。SOCE的药理学抑制可减少ER应激，恢复突触平衡。在糖尿病神经病理性疼痛中观察到类似的模式，丹参酮IIA等化合物通过抑制PERK、IRE1和ATF6介导的ER应激通路来减少疼痛（37）。
##### 脊髓上神经元
脊髓上脑区也参与NP处理。外周神经损伤后，伤害性信号到达前扣带皮层（Anterior Cingulate Cortex, ACC）、岛叶、前额叶皮层（Prefrontal Cortex, PFC）和丘脑等高级中枢（38）。这些区域的神经元经历功能重构，其特征是兴奋性传递增加、抑制减少和网络同步性增强。最近的研究表明，ER应激信号有助于这些神经元改变。在ACC中，BiP-IRE1α通路的激活触发下游MAPK信号，从而增强神经元敏化 and 疼痛行为（39）。ER应激还影响与慢性疼痛相关的认知功能。在慢性神经损伤模型中，PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路在海马CA1神经元中被激活，导致突触可塑性受损 and 长时程增强减弱（40）。使用4-PBA抑制ER应激可恢复突触功能，改善与疼痛相关的认知缺陷。
### 靶向内质网应激的神经病理性疼痛治疗策略
#### 化学伴侣
##### 4-苯基丁酸
4-苯基丁酸（4-Phenylbutyric Acid, 4-PBA）是一种小分子化学伴侣，可稳定蛋白质折叠并穿过血脑屏障。它通过靶向ER应激通路来减少NP（6, 54）。在血管炎性周围神经病中，ER应激和NF-κB介导的神经炎症被激活并导致疼痛，而4-PBA抑制这些通路，改善疼痛行为（54）。在实验性自身免疫性脑脊髓炎中，DRG神经元中的ER应激，特别是通过PERK通路，破坏Ca2+稳态和BK通道功能，导致神经元超兴奋。4-PBA通过抑制ER应激和恢复神经元功能来逆转这些变化（32）。
##### 牛磺熊去氧胆酸
牛磺熊去氧胆酸（Tauroursodeoxycholic Acid, TUDCA）是一种胆汁酸结合物，可抑制ER应激并发挥细胞保护作用（55, 56）。在骨癌疼痛模型中，PERK-eIF2α、IRE1和ATF6等ER应激通路的激活诱导caspase-3依赖性神经元凋亡，并促进疼痛超敏。TUDCA抑制这些通路，减少凋亡，缓解NP（57）。在DRG神经元中，衣霉素诱导的ER应激激活GRP78和CHOP信号，增加氧化应激，触发凋亡。TUDCA通过抑制ER应激和下游凋亡信号逆转这些变化（55）。总体而言，TUDCA通过调节ER应激通路保护神经元，减少NP。
##### 环氧二十碳三烯酸和可溶性环氧化物水解酶抑制剂
环氧二十碳三烯酸（Epoxyeicosatrienoic Acids, EETs）和可溶性环氧化物水解酶抑制剂（Soluble Epoxide Hydrolase Inhibitors, sEHi）最近已成为调节ER应激介导的神经病理性疼痛的有前途的调节剂。EETs是源于花生四烯酸级联的细胞色素P450分支的内源性脂质介质，具有强大的抗炎和镇痛特性（58, 59）。然而，这些生物活性脂质被可溶性环氧化物水解酶（Soluble Epoxide Hydrolase, sEH）迅速降解。因此，药理学抑制sEH可稳定EETs，增强其生物活性。越来越多的证据表明，EETs作为ER应激通路的上游调节剂，抑制UPR激活，减少与ER应激相关的炎症反应。
在糖尿病神经病模型中，抑制sEH可逆转ER应激标志物 and 疼痛行为，而化学诱导的ER应激迅速产生痛觉超敏，可被sEH抑制剂或化学伴侣减弱（60）。同样，在中风后中枢疼痛模型中，EETs的稳定抑制星形胶质细胞反应性，中断ER应激和神经炎症之间的正反馈回路，驱动中央敏化（15）。强力sEH抑制剂如EC5026的开发，已进入早期人体临床试验，具有良好的安全性概况（61），进一步突出了靶向EET和sEH的治疗潜力。
##### Salubrinal
Salubrinal是一种选择性eIF2α去磷酸化抑制剂，靶向UPR的PERK-eIF2α分支，在治疗ER应激相关的神经病理性疼痛方面显示出潜力。
神经损伤后，Salubrinal通过抑制受损DRG中的ER应激，特别是通过调节PERK-eIF2α-CHOP通路，缓解NP（23）。Salubrinal还调节中枢神经系统中的神经炎症。在镰状细胞病疼痛模型中，游离血红素激活脊髓小胶质细胞中的TLR4信号，触发氧化应激、ER应激和慢性痛觉超敏。使用Salubrinal治疗可减少ER应激和疼痛行为（24）。总体而言，Salubrinal对PERK-eIF2α通路的调节减少了外周敏化和中枢神经炎症，支持其作为NP治疗策略的潜力。
#### 植物化学成分
天然产物，特别是传统中药（Traditional Chinese Medicine, TCM）中的成分，因其在相对较低毒性下调节ER应激的能力而受到越来越多的关注（表1）。这些化合物可通过调节关键ER应激相关通路（包括PERK、IRE1和ATF6）来缓解疼痛。此外，它们通过多种机制发挥作用，例如抑制炎症小体激活、减少促炎细胞因子、调节神经递质系统以及促进神经元修复。例如，人参皂苷（47）、姜黄素（41）和白藜芦醇（42）已被证明可调节ER应激信号，减少疼痛行为，并抑制胶质细胞反应性。同样，石菖蒲（48）和车前子（50–52）通过抑制脊髓组织中的UPR信号，减少ER应激标志物，改善疼痛。总体而言，这些发现表明，TCM通过协调调节ER应激和相关通路发挥镇痛作用，凸显了其作为NP多靶点治疗策略的潜力。
#### 药物
##### 右美托咪定
右美托咪定（Dexmedetomidine, Dex）是一种选择性α2-肾上腺素能激动剂，具有广泛的谱效，包括镇痛、镇静 and 抗焦虑特性。近年来，Dex因其神经保护作用而受到越来越多的关注（62）。值得注意的是，其神经保护作用与ER应激信号的调节密切相关。Dex抑制IRE1α/NF-κB/CHOP通路，减少CHOP介导的神经元凋亡，并将Bax/Bcl-2平衡向细胞存活转移，从而改善神经元功能，限制损伤（63）。Dex还抑制ER应激相关的JNK信号，从而减少脑缺血再灌注损伤后的神经炎症、神经元损伤和过度自噬（64）。此外，Dex通过调节脊髓中UPR依赖性ER应激来缓解NP。它增强ER自噬，有助于恢复ER稳态，减少神经元敏化。因此，Dex在脊神经结扎模型中改善伤害性超敏（65）。综上所述，现有表明白Dex通过协调调节ER应激相关通路，提供神经保护 and 镇痛作用。
##### 氯胺酮
氯胺酮（Ketamine）是一种NMDA受体拮抗剂，广泛用于临床管理难治性NP（66）。最近的研究表明，除了NMDA受体阻断外，氯胺酮还调节参与疼痛处理的ER应激通路。氯胺酮抑制STING/TBK通路，减少ER应激，促进ER自噬（67），从而有助于恢复ER稳态。氯胺酮还抑制UPR的ATF6分支。这种抑制作用减少了含NR2B的NMDA受体的表达，并降低了神经元兴奋性（68）。通过调节ER应激相关通路，氯胺酮减弱神经元敏化，改善伤害性超敏，凸显了ER应激调节在其镇痛机制中的重要性。
#### 非药物干预
##### 电针
电针（Electroacupuncture, EA）结合传统针灸与电刺激，广泛用于慢性疼痛（69）。最近的证据表明，EA也调节ER应激，特别是在ACC。在该区域，EA抑制UPR的BiP-IRE1α分支，减少下游p38和JNK信号。因此，神经元敏化减少，疼痛超敏缓解（39）。同时，傅氏皮下埋植线（Fu's Subcutaneous Needling, FSN）代表另一种调节ER应激信号的针灸方法。FSN主要作用于外周神经系统。它抑制DRG和坐骨神经中UPR相关的ER应激通路。这种效果减少炎症，促进轴突修复，改善慢性缩窄损伤模型中的伤害性超敏（70）。综上所述，这些发现表明，基于针灸的疗法可以通过协调调节中枢 and 外周神经系统中ER应激通路来缓解NP。
##### 脉冲射频
脉冲射频（Pulsed Radiofrequency, PRF）是一种微创神经调节技术，通过高频电场调节神经兴奋性，同时避免热损伤（71）。除了其神经调节作用外，最近的研究表明，PRF部分通过调节脊髓中的ER应激信号来缓解NP。从机制上讲，PRF增加参与细胞应激反应的蛋白mitsugumin-53（MG53）的表达。MG53的上调抑制UPR的ATF4-CHOP分支，减少ER应激诱导的小胶质细胞炎症反应和神经炎症。通过这种机制，PRF最终在慢性缩窄损伤模型中减弱NP（72）。
##### 经颅磁刺激
重复经颅磁刺激（Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, rTMS）是一种非侵入性神经调节技术，可通过调节皮层兴奋性和神经网络来缓解慢性疼痛和NP（73）。最近的研究表明，rTMS还可能影响ER应激相关通路，包括GRP78等分子伴侣的表达，从而提供神经保护作用（74）。然而，将rTMS诱导的镇痛与ER应激调节直接联系的证据仍然有限。目前的发现表明，rTMS可能通过调节ER应激信号来缓解NP，但其潜在机制仍需进一步调查。
### 讨论
尽管在理解ER应激在NP中的作用方面取得了重大进展，但仍存在一些关键挑战。主要局限性之一在于缺乏通路特异性。UPR调节基本的细胞功能，广泛抑制PERK或IRE1α等通路可能会破坏生理过程，包括蛋白质合成和代谢调节（75），从而引发全身毒性的担忧。另一个挑战是ER应激信号本身的复杂性。PERK、IRE1α和ATF6分支并不独立作用，而是形成一个高度互联的网络。因此，抑制一个分支可能会触发其他分支的补偿性激活，这可以降低疗效，并使单靶点干预的开发复杂化。
此外，ER应激靶向治疗的转化受到递送障碍和模型相关问题的限制。由于血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的存在，将ER应激调节剂有效递送至中枢神经系统仍然困难（76）。许多在临床前模型中证明有效的化合物在临床环境中无法达到足够的生物利用度。同时，临床前发现与人NP之间存在巨大差距。大多数当前证据源于相对均匀的动物模型，如脊神经结扎、慢性缩窄损伤、糖尿病神经病或化疗引起的神经病。相比之下，人NP远异质性更大，病因、症状特征、病程和合并症存在显著差异。此外，临床前研究主要评估诱发疼痛反应，如机械痛觉过敏和热痛觉超敏，而患者常遭受自发性疼痛、感觉缺陷、睡眠障碍 and 情绪认知功能障碍。这些局限性可能降低ER应激靶向策略的转化相关性，并突显需要更精准、更临床相关的方法。
因此，未来研究应侧重于开发多靶点策略，以平衡方式调节ER应激。微调UPR不同分支的联合疗法可能会提供更好的疗效，同时最大限度地减少不良反应。精准医学方法，包括识别ER应激相关生物标志物，可能有助于对患者进行分层并指导个体化治疗。先进的药物递送系统，如基于纳米颗粒的载体，可进一步提高靶向效率。了解时间动态同样重要。ER应激在NP的急性和慢性阶段可能发挥不同作用。识别这些窗口可能会改善治疗时机 and 结果。
### 结论
靶向ER应激的疗法在治疗NP方面显示出巨大潜力。它们可能提供镇痛 and 神经保护作用。未来的方法应迈向精准、细胞特异性和多靶点调节。解决这些挑战对于将基于ER应激的疗法转化为NP的有效治疗至关重要。
