[摘要] 瘙痒动物模型是痒研究中重要且发展较快的领域。动物模型的改进极大促进我们对痒病理机制的了解，且完善了痒治疗的新策略。

[关键词] 瘙痒；模型，动物；治疗

Animal models and pathomechanism of itch / Xiang Hong-bing. Department of Anesthesiology，Guangdong Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine，Guangzhou，510120，China

[Abstract]  Animal models of itch are an important and fast-developing field in itch research. The improvement of animal models has greatly promoted our understanding of mechanisms and the advance of new treatment strategies for itch.

[Keywords]  Itch ; Model, animal; Therapy

强烈痒感和极力想挠抓是许多慢性皮肤疾病共同的主要症状，“瘙痒-想挠抓”一旦形成恶性循环将明显降低患者生活质量。顽固性瘙痒是目前神经生物学领域的一个具有挑战性的研究课题，目前尚缺乏有效的治疗措施。近年来，由于对瘙痒的分子和细胞机制，特别是在初级感觉神经元和脊髓水平的研究积累了比较丰富的资料，为进一步探索治疗痒症提供了基础^[1，2]。本文拟简要介绍瘙痒的外周和脊髓机制及治疗趋势。

瘙痒动物模型研究进展

瘙痒机制的快速进展得益于将一种来源于热带豆科攀缘植物（见图1，2）的豆毛刺（cowhage spicule）技术用于瘙痒模型动物的制备和研究^[3，4]。这种技术提供了一种携带化学物质点状进入皮肤但又不损伤皮肤的独特方法，这种有活性的豆毛（cowhage）能够将其自身内含的一种被称之为mucunain的半胱氨酸蛋白酶传给皮肤，已经显示它能激活蛋白酶活化受体（如PAR2和PAR4）^[4]。经高压灭菌后的豆毛刺能使自身所含有的不耐热蛋白酶失活，当这种无活性的豆毛刺刺入皮肤时就不会产生任何感觉。通常将这种无活性的毛刺尖端（见图3）浸泡在各种化学物质溶液中，制备出携带有这种溶液的毛刺（由于其顶端尖锐故也称毛刺针），后者被用于研究众多化学物质点状刺入皮肤后的反应以探讨瘙痒机制^[5]。

近年来，使用组胺、compound 48/80、serotonin (5-HT)、ET-1、蛋白酶激活受体2 (protease-activated receptor 2，PAR2)激动剂SLIGRL-NH2、氯喹、辣椒碱和cowhage等成功复制瘙痒动物模型^[1，6]，为认识人类瘙痒的机制以及筛选治疗性药物提供了较好的工具。由于瘙痒研究不能独立于疼痛研究之外^[7]，故上述动物模型能够较好模拟人类瘙痒和疼痛的许多现象：诱发瘙痒的化学物质也能引起疼痛，反之亦然。例如，已知具有致痒效应的组胺，注射到皮肤上能够引起最初的疼痛感觉；Cowhage能引起非组胺依赖的瘙痒^[8]，并且伴随着螫刺和烧灼的伤害性感觉^[8，9]。相反，虽然辣椒素用量很低，它又是特异性致痛原，当它借助于无活性的豆毛刺被应用时却引发瘙痒，且较少出现螫刺和烧灼的感觉^[7]。局部重复应用时，辣椒碱不仅减少化学物质引起瘙痒和伤害性感受的强度，而且能够减轻皮内注射组胺所引起的瘙痒和消除cowhage所引起的瘙痒^[9]。因此，对cowhage或组胺产生反应的致痒性神经元也对辣椒碱产生应答，也能够被辣椒碱脱敏。另外，对辣椒碱产生反应的伤害性神经元可能通过中枢机制阻滞瘙痒。

瘙痒的外周机制

长久以来，有关瘙痒的基本机制以及其与疼痛的交互作用一直受到人们关注和广泛讨论。目前至少在外周研究显示，涉及瘙痒产生的神经元和与疼痛相关的神经元存在明确的差异。特异的致痛原如辣椒素能够激活痛觉感受器，特异的致痒原如组胺能够活化激活致痒受体（致痒感受器）。编码组胺引起瘙痒的机械非敏感性伤害性感受器亚类被认为是外周“瘙痒纤维”^[10]，而多型性伤害性感受器和组胺非敏感性的机械非敏感性伤害性感受器则对疼痛的产生发挥重要作用。最近有关致痒性cowhage活化伤害感受器的资料提出了外周特异性致痒受体（pruriceptors）的问题：纵使应用豆碱引起瘙痒的强度与组胺诱发的相似，但cowhage激活几乎所有的人类多形性伤害感受器和猴子的大多数此类伤害感受器^[11]。当然，由于组胺敏感性初级传入纤维和cowhage敏感性纤维在人类形成两束初级传入纤维^[12]，故组胺和cowhage通过激活两种独立的通路来引起瘙痒^[9]。在猴子的脊髓投射神经元中也发现了cowhage和组胺敏感性神经元的分离^[3]，尽管这些投射神经元是多形性的，对一定范围的伤害刺激产生应答，对非伤害刺激也部分产生应答。

虽然已经发现皮下刺入cowhage所引起的瘙痒是组胺非依赖性的，但对非组胺性瘙痒的神经机制了解很少。为调查神经纤维是否介导cowhage引起瘙痒，使用微小神经描记术记录皮肤神经C纤维的动作电位，检测机械敏感性和非敏感性C-伤害性感受器对cowhage、组胺和辣椒碱的反应性^[5，8]。结果发现，cowhage能够引起瘙痒和激活所有检测到的机械敏感性C-单元，但不激活所有检测到的机械非敏感性C纤维。组胺也引起瘙痒，但与cowhage相反，它仅引起机械非敏感性C单元的持久激活。在机械敏感性C-单元中，组胺不引起或仅引起小和弱反应，且与瘙痒的时程无关。注射辣椒碱能够激活部分机械敏感性C纤维和部分机械非敏感性C纤维。当引起相同的瘙痒感觉时，豆碱和组胺能够明显激活不同的不重叠的C纤维束。由此推测，cowhage激活的瘙痒通路发生在外周，起源于机械敏感性C纤维（多模式）的浅层，可能是其他的传入单元,它与组胺介导的瘙痒通路明显不同，它不涉及到组胺敏感的机械非敏感性纤维。

瘙痒的脊髓机制

长期以来瘙痒被认为是疼痛的亚类或者从属于疼痛，因为二者感觉存在很多相似性。如今已经明确瘙痒和疼痛属于两种不同感觉，但二者是否由不同的介质所介导，已经是争论的主题。目前在中枢神经系统，瘙痒特异性介质的鉴定已经有了良好的开端。Sun等研究发现胃泌素释放肽受体（GRPR）在脊髓背角调节瘙痒感觉中发挥重要作用^[2]。胃泌素释放肽（GRP）特异表达在小的肽能背根神经节神经元亚类中，而它的受体GRPR则局限表达在脊髓背角髓板1层中和II外层（IIo）。脊神经背根切断术后脊髓背角GRP阳性纤维大量减少，表明GRP来源于初级传入纤维。有研究显示，在成年小鼠脊髓背角浅层没有发现GRP mRNA表达；相反，在背角I层发现GRPR阳性神经元，但是在脊髓背角深层或腹侧角未发现。GRPR突变小鼠与野生型小鼠均出现可比较的热、机械、炎性和病理性疼痛行为，二者无差异。相反，GRPR突变小鼠对瘙痒刺激引起的瘙痒行为则明显减少，而对痛刺激引发的反应无明显异常。同时，在脑脊液中注射GRPR拮抗剂，能够明显抑制多种独立瘙痒模型所引发的瘙痒行为，无论是组胺依赖机制瘙痒模型还是化合物48/80、PAR2激动剂SLIGRL-NH2和氯喹等组胺非依赖机制瘙痒模型。这些资料证实，在脊髓水平，GRPR对于介导瘙痒感觉而不是疼痛是必需的。GRPR可能是在脊髓背角专一介导瘙痒感觉的第一分子，因此可能为抗瘙痒药物发展提供了中枢治疗靶点。

瘙痒和疼痛这两种不同的感觉是否存在分离的神经元环路，也是长期以来未能解决的问题。在脊髓，关于瘙痒神经元环路是否存在不同标记线（labeled line）的争执来源于猫电生理研究，该研究表明存在一小类对组胺具有反应性而对机械性、热和芥子油无反应性的髓板I层脊髓丘脑束（spinothalamic tract，STT）神经元^［13］。然而最近在灵长类发现，组胺敏感性STT神经元对伤害性机械和化学性刺激均发生反应，特别是辣椒碱，这与瘙痒的“标记线”相矛盾^［3，14］。虽然有资料表明GRPR在脊髓是瘙痒的特异基因^［2］，但不能推断GRPR阳性神经元是瘙痒特异的，因为通常在感觉神经元中观察到的是，表达一种感觉的特定模式基因的神经元也可能表达另外感觉的特定模式基因。解决这个课题的一种方法是，选择性敲除这个亚类瘙痒信号神经元，然后在缺乏这个神经元的动物身上进行评价疼痛行为是否发生改变。Sun等^［1］通过鞘内注射蛙皮素-皂草素（bombesin-saporin，bombesin-sap），这个与毒素藕联的蛙皮素能够与GRPR发生高亲和力结合，从而选择性敲除小鼠脊髓GRPR阳性神经元，引起GRPR内在化和细胞死亡，结果发现，敲除了能够表达GRPR的髓板I层神经元后这些小鼠对所有引起瘙痒的刺激均无明显的搔抓反应，相反疼痛行为却未受影响；同时资料也表明GRPR阳性神经元构成了脊髓瘙痒感觉的长期寻找的“标记线”，但其不同于脊髓丘脑束（spinothalamic tract，STT）神经元。总之，GRPR⁺神经元代表一种以前未被认识的髓板I层亚类神经元，具有瘙痒感觉的专一性。GRPR⁺神经元（包括中间神经元和投射神经元）解剖基础及其与STT神经元的详细了解需要进一步研究。

治疗措施

瘙痒的外周和脊髓机制为瘙痒有别于疼痛感觉提供了一个重要的物质基础，至于瘙痒刺激如何被皮肤感觉受体接收、初级传入纤维如何传递、在脊髓中分层走行和传输、最终如何由大脑接收等研究均有待进一步完善。基于对其机制认识的局限，瘙痒仍是一种难治性疾病。抗组胺类药是治疗慢性瘙痒的关键性药物，虽然作用有时非常有限。阿片受体拮抗剂纳洛酮和κ阿片受体激动剂nalbuphine也用于治疗部分类型痒症，疗效尚可。为寻找更好的、更有效的药物，目前主要集中在开发以下几种止痒药，如GRPR拮抗剂、选择性5-HT3受体阻断剂、κ阿片受体受体拮抗剂、野香草素（vanilloid）受体抑制剂、大麻素（cannabinoid）受体拮抗剂、辣椒素类、特异性钠通道亚型阻断剂、缓激肽阻断剂等^[15,16]。实验动物模型的发展大大促进瘙痒基础和临床问题的系统研究，对瘙痒的缓解治疗会有着令人信服的疗效。

参考文献

1.         Sun YG, Zhao ZQ, Meng XL, Yin J, Liu XY, Chen ZF. Cellular Basis of Itch Sensation. Science. 2009 Aug 6. [Epub ahead of print]

2.         Sun YG, Chen ZF. A gastrin-releasing peptide receptor mediates the itch sensation in the spinal cord. Nature. 2007，448(7154):700-703.

3.         Davidson S, Zhang X, Yoon CH, Khasabov SG, Simone DA, Giesler Jr GJ. The itch producing agents histamine and cowhage activate separate populations of primate spinothalamic tract neurons. J Neurosci. 2007，27:10007–10014.

4.         Reddy VB, Iuga AO, Shimada SG, LaMotte RH, Lerner EA. Cowhage-evoked itch is mediated by a novel cysteine protease: a ligand of protease-activated receptors. J Neurosci. 2008; 28: 4331–4335.

5.         Sikand P, Shimada SG, Green BG, LaMotte RH. Similar itch and nociceptive sensations evoked by punctate cutaneous application of capsaicin, histamine and cowhage. Pain. 2009，144(1-2):66-75.

6.         Shimada SG, Lamotte RH. Behavioral differentiation between itch and pain in mouse. Pain. 2008 Sep 11.

7.         Schmelz M. How pain becomes itch. Pain. 2009，144(1-2):14-15.

8.         LaMotte RH, Shimada SG, Green BG, Zelterman D. Pruritic and nociceptive sensations and dysesthesias from a spicule of cowhage. J Neurophysiol. 2009，101(3):1430-1443.

9.         Johanek LM, Meyer RA, Hartke T, Hobelmann JG, Maine DN, LaMotte RH, Ringkamp M. Psychophysical and physiological evidence for parallel afferent pathways mediating the sensation of itch. J Neurosci. 2007，27:7490–7497.

10.     Schmelz M, Schmidt R, Bickel A, Handwerker HO, Torebjörk HE. Specific C-receptors for itch in human skin. J Neurosci. 1997，17:8003–8008.

11.     Johanek LM, Meyer RA, Friedman RM, Greenquist KW, Shim B, Borzan J, Hartke T, LaMotte RH, Ringkamp M. A role for polymodal C-fiber afferents in nonhistaminergic itch. J Neurosci. 2008，28:7659–7669.

12.    Namer B, Carr R, Johanek LM, Schmelz M, Handwerker HO, Ringkamp M. Separate peripheral pathways for pruritus in man. J Neurophysiol. 2008，100:2062–2069.

13.     Andrew D, Craig AD. Spinothalamic lamina I neurons selectively sensitive to histamine: a central neural pathway for itch. Nat Neurosci. 2001，4(1):72-77.

14.     Simone DA, Zhang X, Li J, Zhang JM, Honda CN, LaMotte RH, Giesler GJ Jr.Comparison of responses of primate spinothalamic tract neurons to pruritic and algogenic stimuli. J Neurophysiol. 2004，91(1):213-22.

15.     Frigon C, Desparmet J.Ondansetron treatment in a child presenting with chronic intractable pruritus. Pain Res Manag. 2006，11(4):245-247.

16.     Greaves MW. Recent Advances in Pathophysiology and Current Management of Itch. Ann Acad Med Singapore. 2007, 36:788-792.