Ang IV 能在 spinal cord 產生抗疼痛過敏化之作用

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討 論

一、 Ang IV 能在 spinal cord 產生抗疼痛過敏化之作用

在以 intrathecal injection 單獨給予 Ang IV 的實驗中，我們可以 了解到在大白鼠腳掌注射 carrageenan 所誘導產生發炎的模式上以 intrathecal injection 單獨給予 Ang IV 後可產生抗疼痛過敏化作用。

1995 年，Wright 提出 Ang IV 的結合位置確實有分佈在脊髓中 (Wright et al., 1995)。1995 年，Moeller 等人利用 autoradiography 發現 Ang IV 的結合位置分佈在脊髓中 thoracic 和 lumbar 區域的側角 體運動神經元和自主運動神經元、dorsal root ganglia (DRG) 和 dorsal horn 的 lamina II (Moeller et al., 1995)。由於疼痛的感覺主要 透過活化傷害性痛覺受器 (nociceptor）而產生動作電位，沿著傳入 神 經 元 傳 入 到 脊 髓 背 角 (dorsal horn) ， 因 此 我 們 以 intrathecal injection 單獨給予 Ang IV 後，有可能會因為 Ang IV 結合到位於脊髓 背角 (dorsal horn) Ang IV 的結合位置而產生抗疼痛過敏化作用。

在 2009 年，Vanderheyden 提到 Ang IV 結合到其結合位置上並 調節其效果的四種可能機制 (圖 4-1) (Vanderheyden, 2009) ，其中 三個是結合到 IRAP 上，而剩餘 1 個則是結合到 C-Met 上。

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圖 4-1: Illustration of the possible mechanisms by which Ang IV and AT4 ligands mediate their effects (Vanderheyden, 2009)

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Panel A: Ang IV 抑 制 了 IRAP 的 催 化 活 性 ， 進 而 使 胞 外 的 neuropeptide 物質分解減慢而產生可能的累積。

Panel B: IRAP 可能是 membrane-bound receptor，當 Ang IV 結合 上去後可能引起某些細胞內訊號的活化。

Panel C: IRAP 和 insulin regulated glucose transporter GLUT4 之 間有 co-localization，當 Ang IV 結合到 IRAP 時可能可以增 加 IRAP 以及 GLUT4 轉移到細胞表面的量，而使得細胞內 glucose 增加。

Panel D: Ang IV 可能可以結合並且活化 HGF receptor，稱為 c-Met。

C-Met 也被稱為 hepatocyte growth factor receptor (HGFR) ， 是一種 membrane receptor，文獻上目前所知唯一會結合到 c-Met 的 物質是 hepatocyte growth factor。2008 年，Wright 等人提出由於 Ang IV 有部份和 hepatocyte growth factor 相似的片段，所以 Ang IV 也 有可能會結合到 c-Met 上，並產生生理上的作用 (Wright et al., 2008)。但目前已知的 c-Met 所參與調節的生理功能為 angiogenesis, cell motility, cell growth 以及 cell morphology (Birchmeier et al., 2003;

Jiang et al., 2005)，這些主要跟細胞分化、發育與癌症較為相關，所 以推測 Ang IV 結合到 c-Met 上而藉此影響疼痛相關功能的可能性較 低。

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在本實驗中 Ang IV 也有可能結合到 IRAP 上而產生抗疼痛過敏 化之效果。如圖 4-1，Ang IV 有可能藉由這三種方式(A),(B),(C)結合 到 IRAP 上而產生抗疼痛過敏化之效果。

由於 IRAP 具有裂解數種具生理活性之 peptides 的 N-terminal amino acid 之催化活性，這些 neuropeptide 包括：vasopressin、

oxytocin 、 lys-bradykinin 、 met-enkephalin 、 somatostatin 和 dynorphin A (1-8) (Herbst et al., 1997; Matsumoto et al., 2001)，所 以我們推測有種可能的機制便是 Ang IV 結合到 IRAP 上而使得上述 這些細胞外 neuropeptide 物質其中的一個或多個產生累積，進而產 生抗疼痛過敏化的作用 (Vanderheyden, 2009)。

如圖 4-2，2008 年本實驗室經由 intrathecal injection 合併給予 Ang IV 25.8 nmole 及 naloxone 5.0 nmole 後，發現到在給完藥的 第 4.5 個小時，paw withdrawal latency 比 saline 組有明顯的增加，

而其作用可維持到第 5 個小時。其後到第 24 個小時與第 31 個小時 後 paw withdrawal latency 逐漸地回復至與基礎值相當的秒數。然 而和單獨給予 Ang IV 25.8 nmole 組之結果相比較則沒有明顯的差 異。

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14 Naloxone 5.0 nmole (n=11)

22 24 26 28 30 32

Saline (n=11)

Naloxone 5.0 nmole + Ang IV 25.8 nmole (n=8) Ang IV 25.8 nmole (n=7)

*

Time after intraplantar carrageenan injection (hour)

Paw withdrawal latency (sec)

圖 4-2： The spinal effects of Ang IV (i.t.) and naloxone (i.t.) on hyperalgesia induced by intraplantar carrageenan injection in plantar test. *P<0.05 (Ang IV vs. saline; Ang IV + naloxone)

因此可以瞭解在 plantar test 中，同時給予 Ang IV 及 naloxone 仍可以降低發炎引起的 thermal hyperalgesia 強度。所以我們經由 naloxone 在此實驗中的作用可以排除掉內生性的 opioid peptides 可 能的參與，如：met-enkephalin 和 dynorphin A (1-8)。由於 Ang IV 具有 anti-hyperalgesia 之作用，而可能是藉由阻斷 IRAP 之催化活 性而產生，因此我們推測 Ang IV 影響 IRAP 之下游受質應為一止痛 物質，而 Ang IV 因減少此物質之分解而造成 anti-hyperalgesia。

Wang 等人在 2005 年利用 intrathecal (i.t.) 給予 bradykinin，

結果發現會造成 NMDA-dependent hyperalgesia，且證實當痛覺受

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器將訊息傳入後，bradykinin 會釋放於脊髓並且當作突觸的神經調 節物質(neuro-modulator)，加強 glutamatergic 突觸的傳導而產生 hyperalgesia (Wang et al., 2005)，因此我們推測在 spinal site，

lys-bradykinin 也應該不是造成 Ang IV 之抗疼痛過敏化作用的 IRAP 下游受質。

在 2006 年 Yang 等人發現在老鼠腦室內注射 50 或 100 ng 的 arginine vasopressin (AVP) 會增加其疼痛的閾值，並有著劑量相關 性，但脊髓內注射 200 ng 的 AVP 則不會影響老鼠的疼痛閾值，此 結果指出 AVP 產生的抗傷害性刺激作用僅僅限制在腦中 (Yang et al., 2006)。所以我們推測在 spinal site，vasopressin 也應該不是造 成 Ang IV 之 anti-hyperalgesia 作用的 IRAP 下游受質。

此外，有研究指出，在正常或發炎的老鼠中，脊髓內給予 somatostatin 會 加 強 經 由 傷 害 性 熱 刺 激 所 引 起 老 鼠 之 withdrawal reflex (Wiesenfeld- Hallin, 1985, 1986; Ohno et al., 1988)，且老鼠 脊 髓 內 給 予 somatostatin 的 antiserum 會 減 少 發 炎 引 起 之 hyperalgesia (Traub and Brozoski; 1996)。但在另一方面也有研究 指出，老鼠脊髓內給予somatostatin會增加其對熱刺激之tail-flick latency以及抑制老鼠腳底板皮下注射福馬林或後腳經由急性傷害性 熱刺激後之深部背角神經元的反應 (Ohno et al., 1988; Mollenholt

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et al., 1988, 1990; Sandkuhler et al., 1990)。這些不同的結果可能 可 以 解 釋 成 由 於 somatostatin 在 脊 髓 中 活 化 不 同 的 受 體 亞 型 (receptor subtypes) 所造成的 (Fodor et al., 1997)。因此，我們推 測 somatostatin 在 spinal site 亦 有 可 能 為 造 成 Ang IV 之 anti-hyperalgesia作用的IRAP下游受質之一，但仍需要進一步實驗 來證明。

至於另一個 IRAP 的受質 oxytocin，有研究指出包含 oxytocin 的 軸 突 (axons) 從 hypothalamic paraventricular nucleus 及 supraoptic nucleus 投 射 到 腦 中 其 他 區 域 (Sawchenko and Swanson, 1982; Sofroniew, 1980) 和 脊 髓 (Sawchenko and Swanson, 1982; Cechetto and Saper, 1988; Hallbeck et al., 2001)。而許多研究也指出 oxytocin 在中樞神經系統顯示出不同程 度之抗傷害性刺激的作用 (Agren et al., 1997; Arletti et al., 1993;

Lund et al., 2002; Lundeberg et al., 1993, 1994; Petersson et al., 1996, 2001; Uvnas- Moberg et al., 1998)。

在 2003 年，Yu 等人發現利用脊髓內注射給予腳掌發炎之老鼠 oxytocin 後，會造成老鼠對熱及機械性刺激產生劑量依賴性之 hindpaw withdrawal latency 增加的作用，然而這抗傷害性刺激之作 用可以被脊髓內注射給予 atosiban 所阻斷，所以 Yu 等人指出在脊 髓中，oxytocin 受體之活化或許與調控 oxytocin 引起之抗傷害性刺

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激的作用相關。此外，Yu 等人也發現當老鼠脊髓內單獨注射給予 atosiban 會增強發炎性之疼痛過敏化，此實驗證實在發炎狀態下的 老鼠脊髓中，內生性 oxytocin 可能牽涉傷害性的訊息之傳導及調 控，因此在發炎狀態下的老鼠脊髓中，不論是外在給予或內生性之 oxytocin 都具有抗傷害性刺激之作用 (Yu et al., 2003)。由於以上這 些研究之發現，我們推測 oxytocin 在 spinal site 是最有可能為造成 Ang IV 之抗疼痛過敏化作用之 IRAP 下游受質。

在 2009 年，Vanderheyden提到Ang IV結合到AT4 結合位置上 並調節其效果的四種可能機制中（圖 4-1），提到IRAP 可能是 membrane-bound receptor，當Ang IV 結合到IRAP後便引起某些 signaling pathways的活化；另一種可能的機制是 Ang IV 結合到 IRAP 可能可以延長IRAP 以及GLUT4 存在細胞表面上的時間，或 是幫助IRAP 以及GLUT4 轉移到細胞表面，使得細胞內glucose 增 加(Vanderheyden, 2009)。就目前實驗的結果而言，我們無法排除 或確定這兩種可能機制是否和intrathecal injection單獨給予Ang IV 後產生之抗疼痛過敏化作用有所關聯。有可能Ang IV結合到IRAP後 引起某些止痛相關訊號的活化；也有可能由於Ang IV 結合到IRAP 可能可以延長IRAP 以及GLUT4 存在細胞表面的時間，或是幫助 IRAP 以及GLUT4 轉移到細胞表面，使得細胞內glucose 增加而幫

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助細胞內部相關的反應有足夠的能量得以作用，若作用之細胞為抑 制疼痛，則可能產生抗疼痛過敏化，但若作用在傳導痛覺的神經細 胞上，則增加了痛覺傳導的活性，反而產生助痛的效果。以上兩種 可能的作用機制都還需要進一步的實驗來加以證實。

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二、 Ang IV 在 spinal cord 所誘導產生之抗疼痛過敏化作用與活化