下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
在首次报道了红斑肢痛症患者Na V 1.7基因突变的功能之后，我便收到了来自世界各地慢性疼痛患者的大量的电子邮件、信件和电话。其中，部分患者患有红斑肢痛症，亦有部分患者携带我们尚未知晓的Na V 1.7的基因突变，这是寻找疼痛基因的新线索。当然，也有咨询者恳求帮助，那些来自疼痛患儿父母的询问尤其令人动容。刚开始，我感觉自己就像无助地航行在一个风云突变的海域上。
我们一直在寻找自然界中罕见的Na V 1.7编码基因突变的案例，希望每一个新发现的基因错误都能带给我们新的启示。为此，我们不仅在北美，而且在欧洲和亚洲也建立了一个由医生和科学家组成的网络，以帮助我们从超过20亿人中筛选出最具启发意义的病例。每个新患者的调查都需要很长时间。我们需要分清轻重缓急，以便把重点集中到那些有希望发现新的疼痛基因突变的患者身上。因为每个突变的检测需要几个月的时间，所以我们实验室里的科学家们需要像钟表一样不停息地持续工作。Sulayman Dib-Hajj负责一个由分子生物学家组成的研究团队，他们在实验室里小心翼翼地为每个突变重新构建DNA突变体，再由我们的生理学家进行后续的功能鉴定。例如，Han等人在2006年发表的论文中报道了一个从父母正常的孩子身上发现的偶发性Na V 1.7的从头突变。毫无疑问，Na V 1.7的诸多突变就是这样凭空产生的，而不是从父母那里遗传来的。
作为身处竞争性工作环境中的研究人员，我的研究团队为致力于“首次发现”以近似疯狂的速度推进工作。但在完成了对前四五个突变的分析后，我们的工作状态随即转换成了“匆忙”模式。每一个新突变都教会了我们一些新东西。2006年，关于S241T突变的研究分析结果提示我们，突变中替代残基的大小对突变的致病性至关重要。不久之后，分子建模为我们呈现了一幅4个氨基酸环的立体影像。它们均位于通道孔的细胞质口充当门阀，致使通道稳定在关闭态。Cheng等和Han等发表的2篇研究论文中报道的突变提示，突变导致的通道功能异化程度与疼痛感知触发的年龄有关，即产生大量超极化激活引起的突变可导致在婴儿期便诱发痛觉，而使通道电压依赖激活曲线轻微位移的突变导致痛觉发病年龄较晚。我们随后发现的两种Na V 1.7突变不仅会导致遗传性红斑肢痛，还会改变通道对特定药物的敏感性。这一发现为我们后续研发个性化的、基因组导向的疼痛药物治疗指明了方向。2011年，我们发现了一种引起红斑肢痛症的突变，这种突变并不是由于错误的氨基酸取代正确的氨基酸，而是缺失了单个氨基酸残基。此外，研究发现，Na V 1.7编码基因的多态性或轻微的错误编码本身虽然不会导致疾病，但会增加神经损伤后发生神经性疼痛的风险。每一种基因的突变都向我们提供了疾病或通道的信息资料。同时，纵观整个突变群，我们有了一个更为开阔的视野：在所有案例中，过度活跃的Na V 1.7通道可诱发疼痛，却没有引起癫痫发作，这个现象强力地支持了Na V 1.7通道主要功能表达于外周神经系统而非大脑的观点。
在我们发现了遗传性红斑肢痛症相关的Na V 1.7功能获得型突变后，英国伦敦大学的一个研究团队报道了另一组Na V 1.7的功能获得性突变，诱发第二种与众不同的临床疾病，即阵发性极度疼痛症（paroxysmal extreme pain disorder，PEPD）。阵发性极度疼痛症，早期又称为家族性直肠疼痛障碍，其临床症状与遗传性红斑肢痛症迥然不同。这种突变很独特，因为它们通常不是通过异化通道的激活导致疼痛，而是通过延缓通道的失活过程（即刺激后的短暂时间内阻止通道失活化）引发疾病。弱化失活的过程可使更多的通道处于激活状态。针对阵发性极度疼痛症患者，较小的身体刺激，尤其是直肠附近的刺激，会引发难以忍受的直肠疼痛，并且疼痛会逐渐转移至眼睛和下颌周围等区域。这种特殊疼痛疾病的诱因尚不清楚，但钠通道阻断剂卡马西平通常对阵发性极度疼痛症患者有良好的治疗效果，这就要求临床医生能对这种疼痛患者有准确的诊断。
我们还了解到，虽然遗传性红斑肢痛症和阵发性极度疼痛症的临床症状存在明显差异，但它们存在内在关联。2008年，我们报道了一个同时具有这两种疾病临床病症的患者。该患者的Na V 1.7突变对通道的功能特性存在多种影响，包括红斑肢痛症相关突变导致的通道激活过程增强，以及阵发性极度疼痛症相关突变导致的失活过程的延缓特征。随后，我们相继报道了另外几个引起非典型红斑肢痛症的突变体。
遗传性红斑肢痛症和阵发性极度疼痛症都是“功能获得型突变”的生动案例，基因突变导致的钠通道功能的增强引起极度疼痛。2006年，我们又发现了携带Na V 1.7“功能缺失型突变”和“离子通道病相关的痛觉不敏感”患者。这些患者无法表达功能性Na V 1.7通道，感觉不到疼痛。第一个患者是一名来自巴基斯坦部落的青少年，他以“街头表演”养活他的家庭。在表演中，他用刀片刺穿自己的四肢，他在滚烫的煤块上行走，却丝毫感觉不到疼痛。他的家族携带一种基因突变，导致无法编码功能性的Na V 1.7通道。这个家庭人员经历过无痛的骨折、烧伤、拔牙和分娩。此外，我们还陆续报道了其他类似的家族，每个家族均携带一个导致无法编码功能性Na V 1.7通道的“无义”突变。这些家族的不同寻常之处在于，他们的问题不是疼痛感减弱，而是根本没有任何疼痛感。
这些人病源性“敲除”的突变提醒我们，在无法感知痛觉的情况下，患者不能像我们常人那样通过限制活动来保护自己。Na V 1.7通道缺失的人，由于对疼痛缺乏敏感性，在骨折后，他们会继续踢足球，并累积多个未愈合的伤口。另外，Na V 1.7通道也表达于嗅觉感觉神经元，对嗅觉感知至关重要。与此相对应的是，携带Na V 1.7基因“功能缺失”突变的患者也常伴有嗅觉缺失的现象。除此之外，正如之前所述，由于Na V 1.7通道在大脑中没有重要功能，“离子通道病-痛觉不敏感”的患者，并无其他脑功能障碍的迹象。
在第一个Na V 1.7突变被发现的两年后的2006年，我们已经能够将焦点从基因转移到变异的通道蛋白，以及负责痛觉信号传导的DRG神经元。目前，我们已经知道，Na V 1.7的“功能获得型”突变导致DRG神经元超兴奋性，进而引起极度疼痛。此外，2006年，我们又发现，Na V 1.7的“功能缺失型”突变能够导致痛觉丧失。自此，我们已经深入理解了Na V 1.7的重要突变类型，包括“功能获得型”突变和“功能缺失型”突变。
[1] Ahmad S，Dahllund L，Eriksson AB，et al. 2007. A stop codon mutation in SCN9A causes lack of pain sensation. Hum Mol Genet，16（17）: 2114-2121.
[2] Cheng X，Dib-Hajj SD，Tyrrell L，et al. 2011. Deletion mutation of sodium channel Na V 1.7 in inherited erythromelalgia: Enhanced slow inactivation modulates dorsal root ganglion neuron hyperexcitability. Brain，134（Pt 7）: 1972-1986.
[3] Cheng X，Dib-Hajj SD，Tyrrell L，et al. 2008. Mutation I136V alters electrophysiological properties of the Na V 1.7 channel in a family with erythromelalgia with onset in the second decade. Mol Pain，4: 1.
[4] Choi JS，Zhang L，Dib-Hajj SD，et al. 2009. Mexiletineresponsive erythromelalgia due to a new Na V 1.7 mutation showing use-dependent current fall-off. Exp Neurol，216（2）: 383-389.
[5] Cox JJ，Reimann F，Nicholas AK，et al. 2006. An SCN9A channelopathy causes congenital inability to experience pain. Nature，444（7121）: 894-898.
[6] Estacion M，Dib-Hajj SD，Benke PJ，et al. 2008. Na V 1.7 gain-of-function mutations as a continuum: A1632E displays physiological changes associated with erythromelalgia and paroxysmal extreme pain disorder mutations and produces symptoms of both disorders. J Neurosci，28（43）: 11079-11088.
[7] Estacion M，Harty TP，Choi JS，et al. 2009. A sodium channel gene SCN9A polymorphism that increases nociceptor excitability. Ann Neurol，66（6）: 862-866.
[8] Fertleman CR，Baker MD，Parker KA，et al. 2006. SCN9A mutations in paroxysmal extreme pain disorder: Allelic variants underlie distinct channel defects and phenotypes. Neuron，52（5）: 767-774.
[9] Fertleman CR，Ferrie CD，Aicardi J，et al. 2007. Paroxysmal extreme pain disorder （previously familial rectal pain syndrome）. Neurology，69（6）: 586-595.
[10] Fischer TZ，Gilmore ES，Estacion M，et al. 2009. A novel Na V 1.7 mutation producing carbamazepine-responsive erythromelalgia. Ann Neurol，65（6）: 733-741.
[11] Goldberg YP，MacFarlane J，MacDonald ML，et al. 2007. Loss-of-function mutations in the Na V 1.7 gene underlie congenital indifference to pain in multiple human populations. Clin Genet，71（4）: 311-319.
[12] Han C，Rush AM，Dib-Hajj SD，et al. 2006. Sporadic onset of erythermalgia: A gain-of-function mutation in Na V 1.7. Ann Neurol，59（3）: 553-558.
[13] Han C，Dib-Hajj SD，Lin Z，et al. 2009. Early-and late-onset erythromelalgia: Genotype-phenotype correlation. Brain，132（Pt 7）: 1711-1722.
[14] Lampert A，Dib-Hajj SD，Tyrrell L，et al. 2006. Size matters: Erythromelalgia mutation S241T in Na V 1.7 alters channel gating. J Biol Chem，281（47）: 36029-36035.
[15] Lampert A，O’Reilly AO，Dib-Hajj SD，et al. 2008. A pore-blocking hydrophobic motif at the cytoplasmic aperture of the closed-state Na V 1.7 channel is disrupted by the erythromelalgia-associated F1449V mutation. J Biol Chem，283（35）: 24118-24127.
[16] Yang Y，Dib-Hajj SD，Zhang J，et al. 2012. Structural modelling and mutant cycle analysis predict pharmacoresponsiveness of a Na V 1.7 mutant channel. Nat Commun，3: 1186.