PANX1

*仅供医学专业人士阅读参考阿片类药物以优异的镇痛效果广为人知，但是相应带来的成瘾性极大限制了药物使用。停止或减少使用阿片类药物会产生持久且严重的戒断症状。自主神经失调是阿片类药物戒断的特征之一，表现为出汗、心跳加速、血压波动和胃肠道问题。戒断期间，位于大脑第四脑室的蓝斑（LC）过度激活，产生多种厌恶性戒断症状，如焦虑、烦恼、恶心呕吐等。为了明确与戒断反应相关的神经投射，来自加拿大卡尔加里大学的研究人员评估了LC到脊髓自上而下神经回路在戒断过程中的作用机制。研究结果显示，戒断期间，脊髓投射的LC神经元过度兴奋，降低神经元活性可以有效减少小鼠的戒断行为。小胶质细胞pannexin-1（Panx1）通道对LC活性有关键的调节作用，Panx1阻断药物——丙磺舒及其之后的合成化合物EG-2184——可以有效降低小鼠戒断导致的身体症状和条件性位置厌恶。研究发表在《自然·通讯》杂志上。研究人员选择了条件性位置厌恶（CPA）对小鼠进行厌恶测试。将吗啡依赖小鼠限制在两个连通的活动室中，在其中一个活动室给予小鼠戒断药物，小鼠不仅表现出震颤、跳跃、湿狗颤抖等戒断行为，还明显对接受戒断药物的活动室表现出CPA。小胶质细胞是神经系统的免疫细胞，负责应对神经炎症和修复神经损伤。当发生戒断反应时，小胶质细胞的Panx1通道激活，与脊髓的突触长期增强有关。研究人员发现，相比于正常小鼠，Panx1缺陷小鼠依旧表现出吗啡带来的急性精神作用和奖励特性，但是戒断症状和CPA显著减少。这也就意味着，Panx1可能是戒断反应的关键通道。小胶质细胞Panx1缺失减轻吗啡戒断诱导的条件性地方厌恶接下来，研究人员开始深挖Panx1在大脑中的作用机制。在药物戒断期间，多个大脑区域的神经元活性显著增加，LC中小胶质细胞Panx1表达水平增加，小胶质细胞Panx1通道激活；Panx1通道激活之后，小胶质细胞还可以释放ATP。针对性抑制LC或者LC中小胶质细胞活性，或者抑制LC小胶质细胞的ATP释放，都可以减轻小鼠的戒断反应。由此可以得知，LC中的小胶质细胞Panx1以及ATP都是戒断反应的必需底物。戒断反应使LC脊髓神经元过度兴奋在戒断反应的下游，LC神经元激活投射至腰脊髓。戒断反应中，LC脊髓神经元的活性显著增加，活跃神经元比例由之前的23.4%增加至60.2%。并且，LC脊髓神经元的过度兴奋也离不开小胶质细胞Panx1的支持，Panx1缺陷吗啡依赖小鼠中，戒断药物诱导的LC脊髓神经元兴奋性减弱。在明确小胶质细胞Panx1在阿片类药物戒断反应机制中的重要作用之后，研究人员开始寻找能够靶向Panx1的治疗方法。丙磺舒是一种FDA批准的广谱Panx1抑制剂，较高剂量的丙磺舒给药可以减轻吗啡戒断诱导的CPA。高剂量丙磺舒处理减轻小鼠戒断行为和CPA为了提高药物治疗效果和递送效率，研究人员在丙磺舒的基础上合成化合物EG-2184，提高药物的亲脂性，可以在更低剂量下显著减少戒断行为。总的来说，研究确定了小胶质细胞Panx1是调节阿片类药物戒断的核心机制，通过破坏LC→脊髓的功能连接，可以减轻戒断行为。参考文献：Kwok C H T, Harding E K, Burma N E, et al. Pannexin-1 channel inhibition alleviates opioid withdrawal in rodents by modulating locus coeruleus to spinal cord circuitry[J]. Nature communications, 2024, 15(1): 6264.本文作者丨王雪宁

偏头痛 (migraine) 是一种常见的神经系统疾病， 其临床特征为反复发作性的、多为单侧的中重度搏动性头痛，常同时伴恶心、呕吐、畏光和畏声等症状，我国 1/7 的偏头痛病人可有先兆症状。对于轻-中度急性发作者，建议使用非甾体抗炎药 (nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs) 或对乙酰氨基酚治疗（中国偏头痛诊治2指南（2022 版））。炎症是偏头痛的重要病理生理学基础。偏头痛的病理生理学偏头痛发作期间，颈外动脉系统（脑膜中动脉和颞浅动脉）的直径没有变化。相反，在颈内动脉（颅内和颅外颈内动脉和大脑中动脉）发作期间，明显扩张。三叉神经末端释放的血管激活神经肽参与偏头痛的发展。在皮层扩布性抑制（cortical spreading depression，CSD）期间，激活三叉神经感觉传入导致偏头痛发作。此外，在三个三叉神经分支中，眼神经对偏头痛的贡献最大。降钙素基因相关肽（Calcitonin gene-related peptide，CGRP）诱导血管扩张，神经炎症，以及偏头痛发作期间环境和中枢合成过程。三叉神经神经元的刺激导致神经肽的释放，包括CGRP、P物质（SP），导致肥大细胞脱颗粒、白细胞浸润、胶质细胞活化，并增加炎性TNF-α、IL-1和IL-6细胞因子的产生。此外，卫星胶质细胞（SGCs）和三叉神经节（TG）表达CGRP受体，CGRP可以刺激与疼痛相关的细胞内信号分子，如cAMP、CREB、MAPK和ERK。在炎症反应的影响下，活化的小胶质细胞、T细胞和肥大细胞可以促进炎症回路和中枢神经系统中细胞毒性介质的产生。Front. Neurol. 2022炎症小体The Journal of Headache and Pain (2021)触发因子诱导皮层扩布性抑制，导致Pannexin-1通道开放和K+从P2X7R流出，从而对细胞产生应激，产生线粒体活性氧（mtROS），而mtROS可被mtDNA和TXNIP所感知。K+外排、mtDNA和Pannexin-1通道开放，导致炎症小体复合元件（NLRP3、ASC、Caspase-1）的组装和Caspase-1的激活，从而切割IL-1β和IL-18，启动实质神经炎症信号，以提醒邻近细胞。这种级联反应最终到达脑膜血管周围的三叉神经血管系统，导致该系统的激活，从而导致头痛。COVID-19 viroporins通过增加线粒体ROS产生，诱导NLRP3炎症小体的形成，可能是偏头痛和COVID-19头痛的重叠机制。相反，胆碱能抗炎途径的主要参与者，通过与线粒体α7nAChR结合，减少mtDNA的释放，从而抑制NLRP3炎症小体。生物标志物CGRP、P物质、炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）等均是偏头痛的重要生物标志物。Int. J. Mol. Sci. 2023治疗药物具体药物及应用条件可参考中国偏头痛诊治指南。抗体类药物，主要为CGRP抗体，主要包括四种：依瑞奈尤 单抗 (erenumab)、瑞玛奈珠单抗 (fremanezumab)、加卡奈珠单抗 (galcanezumab) 和艾普奈珠单抗 (eptinezumab)。主要通过选择性阻断 CGRP 或其受体而 抑制该通路的生物学活性以发挥治疗作用。其中依瑞奈尤单抗为全人源的 CGRP 受体单克隆抗体，其他3 种为人源化的CGRP单克隆抗体。这 4 种药物 在预防发作性和慢性偏头痛的随机试验中均被证 有效，且安全易耐受。在目前已经上市的国家（如美国、丹麦等）因 CGRP 或其受体的单克隆抗体价格昂贵，其临床应用设有严格的适应证。（中国偏头痛诊治指南 2022）Front. Neurol.2022本文仅用作技术交流。参考资料中国偏头痛诊治指南（2022 版），中国疼痛医学杂志 Chinese Journal of Pain Medicine 2022, 28 (12)Oguzhan Kursun et al, Migraine and neuroinflammation: the inflammasome perspective,The Journal of Headache and Pain (2021) 22:55 https://doi.org/10.1186/s10194-021-01271-1Salahi M, Parsa S, Nourmohammadi D, Razmkhah Z, Salimi O, Rahmani M, Zivary S, Askarzadeh M, Tapak MA, Vaezi A, Sadeghsalehi H, Yaghoobpoor S, Mottahedi M, Garousi S and Deravi N (2022) Immunologic aspects of migraine: A review of literature. Front. Neurol. 13:944791. doi: 10.3389/fneur.2022.944791Balcziak LK and Russo AF (2022) Dural Immune Cells, CGRP, and Migraine. Front. Neurol. 13:874193. doi: 10.3389/fneur.2022.874193Demartini, C.; Francavilla, M.; Zanaboni, A.M.; Facchetti, S.; De Icco, R.; Martinelli, D.; Allena, M.; Greco, R.; Tassorelli, C. Biomarkers of Migraine: An Integrated Evaluation of Preclinical and Clinical Findings. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 5334. https://doi.org/10.3390/ ijms24065334········

关注并星标CPHI制药在线          咳嗽是一种复杂的神经生理反射。咳嗽感受器以受体和离子通道的形式位于气道感觉神经末梢，在受到刺激后产生信号，经迷走神经传入脑干咳嗽中枢，再经传出神经活化相应肌群产生咳嗽。因而，将咳嗽感受器作为咳嗽治疗靶点成为镇咳新药研发的热点。       1、外周神经元靶点       外源性刺激诱导外周感觉神经元的功能或表型变化，并上调宿主的咳嗽反应。对靶向外周神经药物的研究，可以有效的避免中枢神经系统带来的副作用。到目前为止，嘌呤能P2X3受体和瞬时受体家族是很具希望的外周治疗靶点。       1.1 瞬时受体电位通道（transient receptor potential chanels，TRP）       TRP家族是一类分布广泛的非选择性阳离子通道，可作为细胞传感器对细胞环境中的各种刺激作出反应，如温度、化学物质、拉伸、渗透压、酸碱度和氧化等。与咳嗽相关的TRP通道包括 TRPV1，TRPA1，TRPV4 和TRPM8。       ①TRPV1/TRPA1。TRPV1和 TRPA1均为钙离子渗透通道，TRPV1主要分布在无髓鞘的C纤维和有髓鞘的Aδ 纤维上，可以由辣椒素、低PH、白藜芦醇毒素和内源性介质等直接刺激激活，而TRPA1主要分布于无髓鞘的C纤维上，可由天然产物肉桂醛、氧化应激产物和环境刺激物臭氧等直接激活。TRPV1和TRPA1通道在结构和功能上紧密相连，TRPV1通道的Ca2+流入可激活TRPA1通道；TRPA1拮抗剂AP-18可部分抑制吸入肉桂醛导致的豚鼠咳嗽，但当与 TRPV1拮抗剂联合使用时，则可全部消除肉桂醛诱导的咳嗽。联合阻断TRPV1和TRPA1通道或环氧合酶（COX）和12-脂氧合酶（12-lipoxygenase，12-LOX）受体能明显抑制吸入缓激肽诱导的咳嗽和气道阻塞，表明同时阻断TRPV1和TRPA1通道对咳嗽和气道阻塞具有协同抑制作用。       ②TRPV4。TRPV4 是一种渗透传感器，主要表达于感觉神经中的三叉神经节和背根神经节，在迷走神经伤害性感受器上表达较少，可以被内源性物质或外部化学物质激直接激活，也可通过细胞内信号通路被间接激活。研究表明，TRPV4 的激活与迷走神经终末端附近的附属细胞释放 ATP的相关性比与神经细胞的相关性更大，选择性的P2X3拮抗剂AF-353被证明可以抑制 TRPV4在动物和人类中引发的神经去极化和咳嗽，表明 TRPV4 可以介导ATP的释放。Pannexin 1是一个大电导离子孔，允许细胞内的ATP外流，在 Pannexin 1基因敲除小鼠的迷走神经组织中，对TRPV4 的反应被取消，表明TRPV4 介导ATP 的释放可能需要 Pannexin 1的参与，靶向Pannexin 1-TRPV4-ATP轴可能为慢性咳嗽提供一种新的治疗手段。       ③TRPM8。TRPM8通道属于配体门控冷感觉离子通道，具有电压传感和离子选择功能，广泛分布于背根神经节、三叉神经节及气道迷走神经节，通过控制细胞内Ca2+浓度调节咳嗽反射。在8℃～28℃条件下，TRPM8通道能被天然或人工合成的冷物质模拟剂如薄荷醇、桉油精、留兰香等物质激活。TRPM8通道激动剂薄荷醇已被广泛用于镇咳治疗，但薄荷醇还可影响除TRPM8通道以外的其他离子通道。有研究认为，鼻腔吸入薄荷醇的止咳效果是由于鼻三叉传入神经上表达TRPA1- /TRPV1- /TRPM8+的神经元亚群的激活，而非迷走支气管肺感觉神经的激活，不过该研究并不能排除通过其他机制所产生的作用。       1.2 P2X3受体       P2X3受体是由 ATP激活位于迷走神经感觉纤维上的阳离子通道，主要分布于感觉神经细胞中，包括三叉神经、背根神经节和结状神经节。在炎症呼吸道中，由于细胞的损伤、缺氧或者应激，ATP大量释放到细胞外空间，并作为信号分子促进疾病和炎症的发展。ATP也能通过替代免疫细胞上表达的嘌呤能受体来调节炎症。由于ATP与 P2X3受体结合，产生诱发咳嗽的动作电位，P2X3受体抑制剂如Gefapixant，Eliapixant和Sivopixant成为研究热点。Gefapixant Ⅲ期临床试验疗效结果显示，患者的咳嗽频率、严重程度、生活质量都得到了明显的改善，味觉不良反应事件较轻且停药后可逆，更重要的是保护性咳嗽不受治疗影响。因此，服用 Gefapixant对难治性或不明原因的慢性咳嗽有效，是一种可接受、具有安全性的治疗方式，近期Gefapixant已经被批准在日本上市，与此同时也在寻求欧盟和美国的上市批准。Eliapixant作为P2X3受体拮抗剂，被认为是治疗慢性咳嗽的有效途径，能够显著减少咳嗽频率和严重程度，且其选择性高，味觉不良反应发生率低，表现出良好的耐受性。研究人员推测 Eliapixant具有普适性，但还需进一步研究。Sivopixant也是一个具有高度选择性的P2X3 受体拮抗剂，在24h内每小时咳嗽频数显著减少，提高了患者生活质量，很少出现味觉相关不良反应，没有出现因味觉障碍而停止治疗的患者。       2、中枢神经元靶点       重复的外周刺激会导致中枢神经系统的变化，但无论是何种方式激活迷走神经传入，都是向脑干核团，主要是孤束核（nucleus tractus solitarii，NTS）提供输入。参与呼吸道感觉处理的中枢神经可塑性改变是咳嗽的重要驱动因素。因此，中枢神经系统相比外周神经系统靶点而言具有潜在优势，可能具有调节脑干和更高级中枢通路的潜在优势。       2.1 电压门控钠通道（voltage-gated sodium channel,NaV）       NaV是动作电位的启动和传导所必需的，NAV 1.8作为NAVS通道的一个亚型，在迷走感觉神经元的兴奋性和动作电位放电能力中起着重要的作用，在炎症和特定炎症介质存在的情况下可以激活 NAV 1.8。研究发现，使用神智清醒的豚鼠咳嗽模型，于静脉注射途径急性暴露于前列腺素E2（PGE2）导致的咳嗽反射敏化，同时使用EP3拮抗剂L-798，106能显著降低咳嗽反应，NAV 1.8 拮抗剂A-803467同样的呈剂量依赖性地抑制咳嗽反应。这项研究提示 PGE2 通过EP3受体依赖的 NAV 1.8 通道激活咳嗽反射。因此，靶向中枢EP3受体和 NAV 1.8 亚型通道可能是治疗咳嗽过敏综合征的一种新途径。       2.2 神经激肽-1受体（neurokinin-1，NK-1）       速激肽是一类兴奋性神经肽，包括人血清P物质（SP）、神经激肽NKA和NKB等。速激肽主要由迷走神经纤维产生并释放到气道外周，广泛分布于中枢和外周神经系统。豚鼠长时间暴露在二手烟烟雾中会增强突触传递，这一现象能被NK-1拮抗剂所逆转，柠檬酸诱导的咳嗽反应也能被NK-1拮抗剂逆转。动物实验研究结果表明，在中枢神经系统，SP和NK-1受体在神经传递中发挥重要作用。此外，SP可以激活迷走神经纤维，该作用也能被NK-1拮抗剂阻断，表明这一机制在外周神经系统中也能发挥作用。特发性肺纤维化（IPF）和急性咳嗽患者吸入SP后咳嗽反应增加，咳嗽患者体内SP水平升高，提示SP可能是咳嗽反应的重要介质，而 NK-1受体是重要的治疗靶点。       2.3尼古丁胆碱能受体（neuronalnicotinic acetylcholine receptor，nAChR）α7       中枢神经系统中分布最多的是α4β2和 α7 两种亚型，α7 nAChR是nAChRs家族中的一种特殊的亚型，当激动剂结合到α7 nAChR的配体结合域时，可迅速引起中央离子通道的开放，且α7 nAChR对 Ca2+有非常高的通透性，可通过 Ca2+内流或非Ca2+依赖性途径引起细胞内信号转导引发咳嗽。研究证明烟碱受体亚型在豚鼠中的镇咳作用，其中亚型α4β2选择性激动剂Tc-6683对豚鼠的诱发性咳嗽反应没有影响，而亚型α7选择性激动剂PHA543613能剂量依赖性地抑制诱发性咳嗽。       2.4 γ-氨基丁酸受体（GABA）       GABA 在中枢神经系统中被广泛分布和利用。加巴喷丁是GABA 的结构类似物。研究报道，加巴喷丁能够显著改善咳嗽症状，降低咳嗽频率和咳嗽严重程度，提高患者生活质量。不过调查发现仍有约40%的患者对加巴喷丁治疗无效，因此，需要加强对加吧喷丁治疗有效患者的特征筛选，以期提高该药使用的成功率。       参考资料       [1]刘佳,罗云,潘云风等.慢性咳嗽潜在治疗靶点研究进展[J].中国药理学通报,2023,39(08):1426-1429.       [2]姚玥,吴灏,张家硕等.咳嗽治疗靶点及其新药研究进展[J].中国新药杂志,2023,32(15):1538-1545.              作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证。智药研习社近期课程报名来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~