非甾体抗炎药物镇痛机制研究进展

非甾体抗炎药物镇痛机制研究进展

刘祚铭，孙震，李子仪，宋丽影，靳慧琴，徐艺珈＊

沈阳药科大学， 辽宁 沈阳 110016

【摘要】疼痛（Pain）不仅会在精神上给患者带来不愉快，还会给患者造成生理功能上的紊乱，被称为“第五生命体征”，每年都会造成巨大的经济和社会负担，因此对镇痛类药物的研究就显得格外重要。目前在临床上人们普遍使的镇痛药物主要为用阿片类的镇痛药物和非甾体抗炎药。其中，阿片类镇痛药物尽管具有强效的镇痛效果，但其呼吸抑制、恶心呕吐等副作用让人望而生畏。非甾体类抗炎药物具有较好的抗炎镇痛效果，是目前应用最广泛的抗炎镇痛药物之一。目前，对非甾体类抗炎药物镇痛机制的研究，多集中于对环氧化酶的抑制作用，对其机制的探讨仍需深入。本文通过对非甾体类抗炎药物多种镇痛机制的整理及总结，为临床上更好地应用非甾体抗炎药物并开发出更多高效低毒的镇痛药物奠定良好的理论基础。

【关键词】非甾体类抗炎药物；镇痛机制；环氧合酶抑制剂；体液免疫

Research Progress on analgesic mechanism of non steroidal anti-inflammatory drugs

[Abstract]Pain, the fifth Vital Sign, brings unpleasure to patients as well as the disorders of physiological function, leading to a huge of burden on economy and society. Therefore, the research on Analgesic is crucial. At present, opioids and non-steroidal anti-inflammatory drugs are the most widely used analgesic drugs. Among them, opioids have excellent effects, however, the side effects such as respiratory depression, nausea and vomiting are daunting. NSAIDs have a better effect on analgesic, it’s the most widely used medicine on inflammation pain. At present, most of the researches on the analgesic mechanism of NSAIDs mainly focus on the inhibition of cyclooxygenase, and the study of the mechanism still needs to be further studied. In this review, various analgesic mechanisms of non-steroidal anti-inflammatory drugs were summarized to lay a good theoretical foundation for better clinical application of them and the development of more high-efficiency and low-toxicity analgesic drugs..

[Key words] non steroidal anti-inflammatory drugs; Analgesic mechanism; Cyclooxygenase inhibitor; humoral immunity

非甾体抗炎药（Non-steroidal Anti-inflammatory Drugs，NSAIDs）是一类不含有甾体结构的抗炎药，具有明确的抗炎、镇痛的作用。关于非甾体类抗炎药物的镇痛机制，目前人们普遍认为主要是通过抑制环氧合酶（Cyclooxygenase，COX）的活性。除此以外，近年来发现非甾体类抗炎药物可以通过不同的途径发挥镇痛作用。我们通过对近十年的文献进行整理，总结出以下几种相关机制，分别为：抑制NF-κB的激活、调控体液免疫、影响人的多形核白细胞的趋化性、抑制促炎因子(IL-1,IL-6等)、干扰G蛋白介导的信号转导、抑制β-连环蛋白信号通路、抑制钠钾钙等离子通道。

一、抑制环氧合酶、抑制前列腺素的合成

COX通常有两种构型，即COX-1和COX-2。COX-1主要存在于血管、胃、肾等组织中，可参与血栓形成、胃黏膜保护的过程，COX-2是诱导型酶（同工酶），在正常的细胞组织内的含量很低，与抗炎效应有关，受到了多种炎性介质及炎症因子如白细胞介素-1（IL-1）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、脂多糖（LPS）、转化生长因子-β（TGF-β）、表皮细胞生长因子（EGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）和成纤维细胞生长因子（FGF）的调控。

COX抑制剂主要分为非选择性抑制剂和选择性抑制剂。抑制COX-1会对胃肠道和肾脏起副作用。而COX-2只与抗炎镇痛作用相关，所以COX-2选择性抑制剂的副作用小，是一种比较理想的非甾体类抗炎药物。Warner和Mitchell提出，构成性COX-2负责血液循环中的前列腺素（PGI2）的生成，而诱导性COX-2与炎症和发热相关^[1]。除了COX-1和COX-2，根据最近的发现可能存在COX-3，扑热息痛对它有优先作用。

阿司匹林，一种非特异性COX抑制剂，可以钝化典型的炎症反应^[2]、防御性黏膜内层的产生和血小板聚集。塞来昔布是一类高选择性的COX-2抑制剂，对COX-1的作用性不强，因此在发挥镇痛作用的同时还可以减少对血小板和胃肠道的副作用。

图1.环氧合酶活性的抑制

二、抑制核因子κB（NF-κB）的激活

非甾体类抗炎药物可以通过抑制通路的激活，从而达到抗炎镇痛的目的。NF-κB（nuclear factor kappa-B,NF-κB）的激活途径主要有三条。第一条途径是经典途径，由促炎作用因子触发，然后导致转换器的补充，包括肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF)受体相关死亡域蛋白（TRADD）、受体相互作用蛋白（RIP）、肿瘤坏死因子受体相关因子2（TRAF2），进而使得IKK复合物被激活，从而使得IκBα的Ser32和Ser36磷酸化，最后被酶泛素化和降解掉。第二条途径是NEMO独立的替代途径，由细胞因子激活后，TRAF蛋白在膜上补充，NIK激活IKKα同源二聚体，IKKα发生磷酸化，p100被泛素化并裂解生成NF-κB蛋白p52，该蛋白作为异源二聚体与RelB一起进入细胞核。第三种途径是非典型的，紫外线辐射诱发IκBα的退化，CK2识别IκBα的C端上特定的氨基酸序列，然后发生磷酸化，从而导致NF-κB被激活^[3]。

同时，NF-κB可以调控iNOS和COX-2的炎症蛋白的表达，从而进一步引起人体的炎症反应。因此，人们可以通过抑制IKKβ/IκB/NF-κB通路导致重要的疼痛介质如前列腺素、COX-2的减少来设计镇痛药物的合成^[4]。布洛芬可以通过抑制NF-κB的表达减少TNF-α等细胞因子的转录，阻止COX的产生，从而达到消炎镇痛的作用。阿司匹林能够直接抑制NF-κB通路，可通过IκK/IκB/NF-κB通路和COX-2/PGE2/EP2/NF-κB反馈环路来抑制LPS诱导的巨噬细胞活化^[5]。吲哚美辛可以刺激多种NF-κB调控基因产物的表达，如COX-2和TNF-α，其中IκB-α磷酸化是NF-κB活化过程中最重要的一步，被广泛用作NF-κB活化的标志^[6]。

图2.NF-κB的活化的途径

三、调控体液免疫

众所周知，B细胞分泌IgG、IgM等抗体而发挥免疫调节作用，除此之外，B细胞还是前列腺素（PGE,prostaglandin）诱导机制的主要靶点。PGE对体液免疫的抑制还可能是通过Fc受体介导的信号对抑制性T细胞的激活来实现的。可以抑制巨噬细胞的激活及Ia抗原（I region－associated antigen）的表达,抑制淋巴细胞对抗原和有丝分裂原的反应,抑制T细胞克隆增殖和细胞毒作用,抑制淋巴因子的产生，并能抑制NK细胞和杀伤细胞（K细胞，kill cell）的活性。而非甾体抗炎药可解除PGE对Ts细胞的抑制，减少PGE的产生，消除T细胞对B细胞DNA合成的抑制作用，进而保证了B细胞对炎症因子的应答反应，通过恢复淋巴细胞的敏感性来抑制自身免疫，从而发挥抗炎作用。

NSAIDs还可以通过抑制氧自由基发挥抗炎效果。中性粒细胞、单核巨噬细胞在吞噬过程中会产生大量的自由基。然而，过多的自由基会减弱淋巴细胞的功能， NSAIDs的作用机制则是通过抑制中性粒细胞和单核巨噬细胞释放溶酶体酶和氧自由基，抑制PGs合成过程中产生的氧自由基，或直接捕获羟自由基或超氧阴离子，使淋巴细胞恢复正常功能，从而使B细胞正常转化为浆细胞，产生并分泌免疫球蛋白，使机体发生正常的免疫反应，达到抗炎镇痛效果。

四、影响人的多形核白细胞的趋化性

在正常的组织中，多形核白细胞（PMN，polymorphonuclear leukocyte）是一类有分节状细胞核、细胞质内含大量溶酶体颗粒的白细胞。在正常的组织中的含量较少，在循环中的多形核白细胞（PMN）呈现非活性的状态，必须依靠趋化因子和相关激活剂的作用下才能被激活，然后趋化、聚集、游走到炎症的部位，一方面激活白细胞发挥杀菌的作用；另一方面，PMN的大量聚集会引起过度炎症反应，引起组织发生损伤和MOF的发生^[7]。

经研究发现，NSAIDs可以通过影响多形核白细胞粘附级联，使白细胞的外渗不能正常发生^[8]。目前NSAIDs的抗黏附作用普遍认为主要和干扰L-选择素和干扰CD11b/CD18这两种粘附分子的作用而起到阻断多形核白细胞粘附级联的作用，发挥抗炎效果。

1、基于CD11b/CD18的非甾体抗炎药效应

C5a和CXCL8都被认为是经典的PMN趋化剂，可以迅速刺激人体PMN的F-actin聚合。布洛芬可以显著降低CXCL8诱导的CD11b上调，使得中性粒细胞向CXCL8的迁移显著减少，抑制PMN向CXCL8的迁移和以及F-actin聚合，从而发挥抗炎镇痛的效果。实验表明，萘普生和恶丙嗪能降低C5a和CXCL8诱导的Akt通路的激活，使得多形核白细胞（PMN）向C5a以及CXCL8的迁移大大降低，发挥抗炎镇痛的效果。

2、基于L-选择素的非甾体抗炎药物效应

L-选择素由大多数白细胞组成表达，在细胞活化后，通过ADAM17和ADAM8加工其外结构域，酶切释放。L-选择素与内皮源性配体的结合启动中性粒细胞在毛细血管后小静脉管腔壁上的栓系和滚动行为，构成多步骤粘附级联的第一步。抗L-选择素抗体阻断淋巴细胞归巢至淋巴结，可溶性L-选择素与IgG嵌合分子阻断白细胞向外周淋巴结和炎症腹膜的迁移，从而减少中性粒细胞的外渗，从而发挥抗炎的效果^[9]。双氯芬酸和氟芬那酸被证实可以与磷脂酰胆碱(Pc,Phosphatidylcholines)形成复合物，减少NADPH氧化酶-PC化合物的形成，促进超氧阴离子(O^2-)的释放，对ADAM17的前体ROS的氧化的攻击增强，影响中性粒细胞的内皮细胞相互作用的能力，从而影响粘附级联的第一步，抑制多形核白细胞的外渗发挥抗炎镇痛效果，同时促进ROS的释放，而ROS被证明有限制炎症的调节功能。吲哚美辛可以促进多形核白细胞（PMN）体外和体内的l -选择素脱落，从而干扰中性粒细胞在炎症病灶的积聚能力，发挥相应的抗炎效果。

五、抑制IL-1、IL-6等促炎因子

非甾体类抗炎药物可以通过抑制促炎因子，如白介素-1、肿瘤坏死因子，来达到抗炎镇痛的目的。促炎细胞因子通过介导炎症反应、参与免疫应答。白细胞介素-1（Interleukin-1,IL-1），是一种细胞因子，促进B细胞增殖，促进抗体的产生，诱导中性粒细胞释放，增强炎症反应。IL-6是激活B细胞促进Ig分泌的迟效因子 ，能调节B细胞的生成和分化，促进抗体产生。而非甾体抗炎药物可以促进细胞转化，刺激淋巴因子的产生，从而使机体达到抗炎效果 。

成纤维细胞在炎症和免疫反应、血管生成和肿瘤增生中表现出广泛的功能。可以延迟成纤维细胞转化，而炎症浸润的消退与成纤维细胞迁移、增殖、基质蛋白合成和肌成纤维细胞转化有关^[10] 。氯诺昔康明显抑制IL-6的产生。吡罗昔康也能抑制IL-6的产生，但抑制的效果要弱10倍。氯诺昔康对IL-6形成的直接抑制很好地补充了此前报道的一般非甾体抗炎药的间接IL-6抑制，后者是由非甾体抗炎药抑制pge2形成介导的。因此，直接抑制IL-6的形成可能为氯诺昔康提供了一种有利的额外的抗炎和镇痛特性，其水平与包括痛觉过敏在内的炎症疾病活动相关。

六、干扰G蛋白介导的信号转导

G蛋白介导信号转导是一个复杂且非常通用的跨膜信号系统，涉及到数百种不同的受体、G蛋白和效应器。非甾体类抗炎药物（NSAIDs）对G蛋白介导的信号转导的干扰可能是与抑制前列腺素合成无关的镇痛机制的基础。转导分子中许多都是G蛋白，一旦被激动剂占据的受体激活，就会改变各种效应剂的活性，通过产生第二信使（如cAMP和cGMP）来影响细胞功能。NSAIDs穿透脂质双层，并中断信号来转导。通过这些观察，艾布拉姆森和魏斯曼推测，NSAIDs可能会解开血浆膜蛋白质-蛋白质相互作用，包括G蛋白调节过程。Brune及其同事曾提出，某些手性NSAIDs的R-异构体（对COX-1没有影响）对G蛋白中介信号转导的立体选择性干扰可能构成与抑制前列腺素合成无关的镇痛机制的基础。

七、抑制β-连环蛋白（β-catenin）信号通路

上皮细胞-间充质转化（EMT），是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程，在慢性炎症中发挥了重要的作用。EMT发生的特定生物学环境为依据将其分为: 1型,与胚胎植入、发育和器官形成相关的EMT称为1型EMT。2型EMT途径通过产生纤维细胞的方式来对炎症造成的损伤进行修补，炎症消失以后该反应也会自动停止，从而达到抗炎镇痛的作用。3型EMT是指与上皮细胞恶性肿瘤相关的表型转化。本文主要阐述2型EMT的机制。当人体发生EMT时，β-catenin从黏附复合物中大量释放至细胞质而入核，并伴随着E-cadherin表达下调、N-cadherin表达上调。研究表明，阿司匹林可以通过抑制β-catenin/EMT信号通路来协同5-FU抑制Eca-109人食管癌细胞增殖、诱导其凋亡。未来β-catenin可以成为非甾体类抗炎药物在镇痛方面作用的一个新的靶点。

图3.β-catenin/EMT信号通路

八、抑制离子通道的表达或功能

在人体中，钠离子通道与细胞动作电位的产生与传导相关，其中Nav1.3,Nav1.7,Nav1.8,Nav1.9四种亚型与疼痛的产生有着重要的关系。电压门控钠通道（Voltage-gated sodium channels, VGSCs）由一个α亚基和一个或多个β亚基组成的异质性复合物，可作为细胞去极化和复极化的电压传感器，与神经元紊乱有关。例如，塞来昔布可以通过门控修饰和通道阻断抑制通过Nav1.8和Nav1.9的电流，从而起到镇痛作用^[11]。近些年的研究显示，一些非甾体类抗炎药物不仅可以抑制钠离子通道，还可以抑制钾离子通道、钙离子通道等。其中，Cav3.2在疼痛中的应用特别广泛，经实验证实T型钙离子通道抑制剂Z941能够明显抑制通过这个离子通道的电流，因此在镇痛方面有广泛的应用。萘酚酯近些年来被发现是多种离子通道的抑制剂，尤其是钾和钙通道，对CaCC和K_ATP有明显的抑制作用。

九、总结与展望

NSAIDs的镇痛效果好，副作用小，临床应用意义大。非甾体类抗炎药物的镇痛机制并不单纯依靠抑制环氧合酶（COX）的活性。尽管对COX的抑制作用是NSAIDs的主要镇痛机制，其还可以通过抑制NF-κB、调节体液免疫、抑制IL-1,IL-6等促炎因子、干扰G蛋白介导的信号转导、抑制iNOS、抑制β-连环蛋白、抑制离子通道等途径来镇痛。传统的非甾体抗炎药物会引起胃肠道以及心血管产生较强的副作用。随着研究的不断进行，近年来人们发现了一种新型非甾体类抗炎药物——一氧化氮供体型非甾体抗炎药物(NO-NSAIDs)，不仅发挥更强的镇痛效果，还可以大大地减少副作用的发生。NO-NSAIDS抑制COX-2和诱生型NO合酶（iNOS）的表达，从而能够达到抗炎、镇痛的目的。同时，也可通过释放NO，干扰IKB的磷酰化或通过对p450亚单位进行亚硝基化，调控NF-KB的活性。 NO-NSAIDs具有良好的镇痛效果，并且具有较小的副作用，因此未来NO-NSAIDs有望发展成一种新的趋势。

目前，学术上关于非甾体类抗炎药物的镇痛机理的相关论述较少，本篇文章较全地论述了相关机理，填补了学术上的空白。关于NSAIDs在镇痛方面的相关研究也逐渐受到了重视，我们相信关于这方面相关机制的论述会越来越深入。

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基金项目：辽宁省教育厅面上项目（LJKZ0952）；沈阳药科大学国家自然科学基金培育基金项目（PYJJ2021106）

通讯作者：徐艺珈^＊