IL-33/ST2 轴：炎症性疼痛背后的 “神秘推手”

在疼痛研究领域，先天免疫系统与感觉神经元如何相互作用引发疼痛一直是未解之谜。中山大学研究人员开展 IL-33 相关研究，发现 IL-33/ST2 通过 CCL2 信号及 TRPV1、TRPM8 激活引发炎症性疼痛，揭示神经免疫串扰机制，为疼痛治疗提供新靶点。

　　在人体的防御体系中，先天免疫作为抵御病原体的首道防线，不仅守护着身体的安全，还与疼痛的产生有着千丝万缕的联系。当病原体入侵引发炎症时，疼痛往往随之而来。一般情况下，急性疼痛会随着炎症的消退而缓解，但如果炎症持续存在，疼痛就可能转变为慢性，给患者带来长期的困扰。目前，虽然已知先天免疫激活能通过模式识别受体引发疼痛，可先天免疫系统究竟是如何与感觉神经元相互作用来调控疼痛的，这一机制仍如同隐藏在迷雾之中，亟待科学家们去揭开它的神秘面纱。

为了攻克这一难题，中山大学的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦于白细胞介素 33（IL-33），这个在免疫和神经系统中都扮演着重要角色的细胞因子。研究发现，IL-33 就像一把 “钥匙”，能够开启疼痛超敏反应的大门，而这一过程离不开趋化因子（C-C 基序）配体 2（CCL2）的参与，同时还与感觉神经元中的瞬时受体电位香草酸 1（TRPV1）和瞬时受体电位 Melastatin 8（TRPM8）通道的激活密切相关。这一发现意义非凡，它揭示了一种此前未被认知的神经免疫串扰机制，为深入理解疼痛的发生发展过程提供了全新的视角，也为疼痛的治疗指明了新的方向。该研究成果发表在《Communications Biology》杂志上。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是动物实验，通过构建 IL-33 模型、完全弗氏佐剂（CFA）模型、单碘乙酸（MIA）模型等多种疼痛模型，模拟不同的疼痛场景。同时，对实验动物进行行为学测试，如测量爪退缩阈值（PWT）、爪退缩潜伏期（PWL）来评估疼痛反应。此外，利用 SYBR Green 定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）检测相关基因的表达水平，以及蛋白质免疫印迹（Western Blot）分析蛋白表达情况，从分子层面深入探究疼痛机制。

下面来看具体的研究结果。

1. IL-33/ST2 激活引发急性疼痛：研究人员给小鼠足底注射 IL-33 后发现，无论是雄性还是雌性小鼠，都出现了机械性异常性疼痛和热痛觉过敏的现象，同时还诱导了冷异常性疼痛。而当使用 ST2 中和抗体预处理，或者选用 ST2 基因敲除（ST2^-/-）和 IL-33 基因敲除（IL-33^-/-）的小鼠进行实验时，IL-33 诱导的疼痛反应明显减轻。这一系列实验表明，IL-33/ST2 的激活确实能够引发急性疼痛。
2. IL-33/ST2 维持慢性炎症性疼痛：在 CFA 诱导的慢性炎症性疼痛模型中，研究人员发现，IL-33^-/-和 ST2^-/-的雄性和雌性小鼠，在炎症发生后的第 3 天和第 9 天，机械性异常性疼痛和热痛觉过敏症状都得到了部分缓解。在 MIA 诱导的骨关节炎疼痛模型中，ST2^-/-雄性小鼠的热痛觉过敏也有所减轻。这些结果充分说明，IL-33/ST2 信号通路在维持慢性疼痛方面起着至关重要的作用。
3. IL-33 通过上调 CCL2 引发疼痛超敏反应：研究人员在探索 IL-33 引发疼痛的机制时发现，IL-33 注射后，小鼠后爪和脊髓中 CCL2 的 mRNA 水平显著上调，后爪中 CCL2 的蛋白水平也有所增加。而其他一些炎症介质，如 CXCL1、CCL12 和 IL-17 等，在 IL-33 注射后表达并未发生明显变化。这表明，CCL2 很可能是 IL-33 诱导疼痛的关键下游信号。
4. CCL2/CCR2 是 IL-33 和 CFA 诱导的炎症性疼痛所必需的：为了进一步验证 CCL2/CCR2 在疼痛中的作用，研究人员使用 CCR2 拮抗剂（INCB3344）进行实验。结果发现，该拮抗剂能够显著减轻 IL-33 和 CFA 诱导的热痛觉过敏，但对机械性异常性疼痛没有明显影响。在骨关节炎（OA）患者的临床样本研究中，研究人员也发现 OA 患者滑膜中 CCL2 和 IL-33 的基因表达增加，且二者存在正相关关系，这进一步证实了 CCL2/CCR2 信号在炎症性疼痛中的重要性。
5. CCL2 由巨噬细胞和中性粒细胞分泌：研究人员通过共染色实验发现，IL-33 刺激后，小鼠后爪皮肤中的中性粒细胞和巨噬细胞数量增加，且表达 CCL2 的比例也显著上升。使用氯膦酸盐脂质体清除巨噬细胞后，IL-33 诱导的疼痛反应明显减轻，CCL2 和 ST2 的表达也随之降低。此外，体外实验也表明，IL-33 刺激巨噬细胞系 Raw264.7 后，CCL2 的分泌量大幅增加。这些结果都表明，CCL2 主要由巨噬细胞和中性粒细胞分泌，且其分泌依赖于 IL-33。
6. IL-33 - CCL2 通过激活 TRP 通道和增强 c - 纤维诱发的长时程增强（LTP）促进疼痛状态：研究人员检测了 IL-33 注射后小鼠后爪中多种离子通道的基因表达，发现 TRPV1、TRPV4 和 TRPM8 的 mRNA 水平上调，且这种上调在 ST2^-/-小鼠中大部分被抑制。进一步研究发现，阻断 TRPV1 和 TRPM8 通道能够显著减轻 IL-33 诱导的疼痛超敏反应。此外，研究人员还发现 CCL2 能够诱导机械性和热痛觉过敏，并增强脊髓背角 c - 纤维诱发的 LTP，而阻断 CCR2 或 TRPV1、TRPM8 通道则能抑制这一过程。这表明，IL-33 - CCL2 通过激活 TRPV1 和 TRPM8 通道，以及增强 c - 纤维诱发的 LTP 来促进疼痛状态。

综上所述，该研究揭示了 IL-33 - CCL2 轴在炎症性疼痛中的重要作用机制。IL-33 激活后，促使巨噬细胞和中性粒细胞分泌 CCL2，CCL2 与感觉神经元上的受体结合，激活 TRPV1 和 TRPM8 通道，同时增强脊髓背角 c - 纤维诱发的 LTP，最终导致疼痛超敏反应的发生。这一研究成果不仅为理解神经免疫相互作用在疼痛中的作用提供了新的理论依据，也为开发针对炎症性疼痛的新型治疗策略提供了潜在的靶点。未来，研究人员可以基于这些发现，进一步探索如何阻断 IL-33 - CCL2 信号通路，或者调节 TRPV1 和 TRPM8 通道的活性，从而为慢性疼痛患者带来新的希望。