当你跑完一场马拉松,脚步沉重却心情高涨;当你咬下一口辣到流泪的食物,疼痛中竟夹杂着奇异的愉悦——这种时刻,你的大脑正在悄悄分泌一类物质:内源性阿片肽(endogenous opioid peptides)。它们是大脑自行合成的”天然止痛药”,也是奖赏感与愉悦感的幕后推手。其中最广为人知的两个成员,便是β-内啡肽(β-endorphin)与脑啡肽(enkephalin)。
这套内源性阿片系统是人体最古老、研究最深入的神经调节机制之一。[3] 它既能在受伤时自动压制剧烈疼痛,又能在锻炼后带来酣畅淋漓的舒适感;既参与情绪调节与记忆形成,也与免疫应答和应激反应密切相关。理解这套系统,就是理解大脑如何在”苦”与”乐”之间寻找平衡。
📋 目录
什么是内啡肽与脑啡肽?
内啡肽和脑啡肽都属于内源性阿片肽家族——这个家族是大脑自主产生的、与吗啡等阿片类药物作用于相同受体的肽类分子。整个家族主要包括三大类成员:β-内啡肽、脑啡肽(met-脑啡肽与leu-脑啡肽)以及强啡肽(dynorphin)。[3]
内啡肽(endorphin):由”endogenous”(内源性)与”morphine”(吗啡)合并而来,字面意思是”体内自产的吗啡”。
脑啡肽(enkephalin):来自希腊语”en kephalo”,意为”在大脑中”,1975年由John Hughes和Hans Kosterlitz首次分离。
强啡肽(dynorphin):来自希腊语”dynamis”(力量),因其止痛效能极强而命名。
这三类肽都以多肽激素前体的形式合成,经蛋白酶水解后释放出具有活性的小肽片段。[1] 其中,β-内啡肽含31个氨基酸,被认为是已知天然镇痛物质中效能最强的之一。[10]
它们从哪里来?合成与分布
内啡肽和脑啡肽广泛分布于周围神经系统和中枢神经系统,但两者的主要来源有所不同。
值得注意的是,内啡肽主要储存在垂体,释放入血液;而脑啡肽因分子量较小、降解迅速,主要作为局部神经递质在突触间隙发挥作用。这一结构差异,决定了两者作用范围和持续时长的不同。[11]
如何”说话”:阿片受体系统
内源性阿片肽必须与细胞表面的受体结合,才能发挥作用。目前已知的主要阿片受体分为三类:μ受体(mu,mu-opioid receptor,MOR)、δ受体(delta,DOR)和κ受体(kappa,KOR)。[3]
| 受体 | 主要内源配体 | 主要功能 |
|---|---|---|
| μ(MOR) | β-内啡肽、内吗啡肽 | 镇痛、欣快感、呼吸抑制、成瘾 |
| δ(DOR) | 脑啡肽(leu-/met-) | 情绪调节、辅助镇痛 |
| κ(KOR) | 强啡肽 | 镇痛、不适感、致幻 |
β-内啡肽对μ受体的亲和力最高,同时也能作用于δ受体;脑啡肽则主要激活δ受体,但其镇痛效应在很大程度上需要通过μ受体介导——小鼠实验发现,μ受体基因敲除后,δ受体激动剂[D-Pen2,D-Pen5]-脑啡肽(DPDPE)的镇痛效果显著下降,提示两类受体之间存在功能性互动。[14]
脑啡肽在体内降解极快,在无肽酶抑制剂的情况下,鞘内注射脑啡肽很难触发持续的镇痛效应和μ受体内化(这是受体被激活的标志);加入肽酶抑制剂后,镇痛效果和受体内化均显著出现。[16] 这说明内源性阿片肽的实际活性在很大程度上受到降解酶的动态调控。
当内源性阿片肽长期缺失时,大脑会通过上调受体数量来”补偿”。脑啡肽基因敲除小鼠的边缘系统前脑μ受体和纹状体δ受体显著上调(100–300%),这种受体超敏现象与动物表现出的情绪亢进和攻击性增加相关。[17][18]
内源性止痛:下行痛觉调制通路
内啡肽与脑啡肽最核心的功能,是参与大脑的下行痛觉调制系统(descending pain modulatory circuit)。这套系统就像一条从大脑到脊髓的”止痛指令链”,在接收到痛觉信号的同时,主动从上向下发出抑制信号,减弱疼痛的感知强度。[1]
- 导水管周围灰质(PAG):中脑的重要止痛枢纽。内啡肽能神经元在此密集分布,激活后向下传递抑制信号。
- 延髓头端腹内侧区(RVM):PAG的下行输出中继站,含”关”细胞(off-cell,镇痛)和”开”细胞(on-cell,促痛)。
- 脊髓背角:脑啡肽神经元在此直接作用于传入痛觉信号的初级感觉纤维,抑制P物质等致痛递质的释放。
值得关注的是,这套镇痛系统受到性激素和谷氨酸系统的双重调节——研究综述指出,女性的痛觉感受和内源性阿片镇痛效能会随生殖周期发生质和量上的波动,脊髓雌激素信号通过膜受体(mERs)与强啡肽、κ受体以及代谢型谷氨酸受体协同作用,调节内啡肽介导的镇痛效应。[2]
此外,内源性阿片系统也是安慰剂镇痛(placebo analgesia)的重要神经基础。综述研究指出,安慰剂效应在很大程度上依赖内啡肽的激活——当受试者接受假治疗后出现疼痛减轻,给予阿片受体拮抗剂纳洛酮(naloxone)可部分阻断这一效应。[5] 这说明期待和信念本身,就足以激活大脑自身的止痛机制。
炎症发生时,局部浸润的T淋巴细胞等免疫细胞能够合成并释放内源性阿片肽,直接作用于初级感觉神经元上的外周阿片受体,在炎症灶局部产生镇痛效应。小鼠实验显示,适应性T细胞免疫应答对维持这种内源性镇痛至关重要——免疫缺陷(裸鼠)动物在炎症状态下痛觉抑制能力显著受损。[21]
奖赏与愉悦:多巴胺系统的关联
内源性阿片系统不只管”不痛”,它还与大脑的奖赏回路深度交织,在愉悦感、成就感和动机的产生中扮演重要角色。
关键节点在于腹侧被盖区(VTA)——大脑多巴胺奖赏系统的发源地。VTA中的多巴胺神经元受到γ-氨基丁酸(GABA)能中间神经元的抑制性”监管”。脑啡肽能神经元通过激活这些GABA中间神经元上的μ受体,解除对多巴胺神经元的抑制,从而间接促进多巴胺的释放——这就是所谓的”去抑制”机制。
大鼠实验发现,将脑啡肽类似物直接注射入VTA,可增加动物的自发运动活性,这一效应能被多巴胺受体拮抗剂阻断,并且VTA注射后伏隔核的多巴胺代谢增强。进一步研究发现,这一效应主要由μ受体(而非δ受体)介导。[15]
这条通路的意义在于:内源性阿片肽不仅直接产生”舒适感”,还能通过调动多巴胺系统,进一步强化奖赏体验,并参与动机驱动行为的形成。这也是为什么外源性阿片类药物(如吗啡、海洛因)有强烈成瘾性的神经基础——它们劫持了这条本为生存服务的内源性路径。
更广泛地看,内源性阿片肽参与的情感与情绪调节,也体现在脑啡肽基因敲除动物身上:缺乏脑啡肽的小鼠边缘系统受体上调,同时表现出情绪亢进、攻击性增加等行为变化,[18] 提示脑啡肽对情绪的”平衡”作用。
运动与”跑者愉悦感”
“跑者愉悦感(runner’s high)”是运动爱好者熟悉的体验:长跑后出现的短暂欣快、轻松甚至飘飘然的感觉。长期以来,这种感觉被归因于运动时β-内啡肽的大量释放。
一项纳入21名男性长跑爱好者的观察性研究发现,受试者完成两次10公里跑步后,血浆β-内啡肽样免疫活性(β-EIR)显著升高,且个体升高幅度与跑后愉悦感的改善程度存在显著相关。[13]
然而,”内啡肽=跑者愉悦感”这一简单等式受到了挑战。一项人体RCT研究让受试者在运动前服用阿片受体拮抗剂(阻断内啡肽作用)或安慰剂,然后进行耐力运动,结果显示:阻断内啡肽并未显著削弱受试者在运动后报告的欣快感或焦虑减少感。研究者推断,内源性大麻素系统(endocannabinoid system, eCB)可能在跑者愉悦感中发挥更主要的作用。[12]
运动对海马体神经新生(hippocampal neurogenesis)的促进作用已在动物研究中反复得到验证。有综述提出,外周释放的β-内啡肽可能通过某些间接机制,参与调节这种运动促进的神经新生效应,进而影响认知和情绪。不过,该假说目前仍主要基于理论推导,尚缺乏直接的人体证据。[6]
早期综述指出,运动训练与内啡肽的关系涉及内分泌控制和行为/情绪适应两个维度,但当时对内啡肽具体机制的认知仍非常有限。[7] 另一篇同期综述也指出,运动后血液内啡肽升高的发现被频繁引用来解释形形色色的运动效应,但关于内啡肽具体功能的了解在当时仍相当匮乏。[8]
目前较为确定的是:运动确实能促进内啡肽的释放,内啡肽与运动带来的镇痛感受有关联,但运动带来的情绪愉悦感可能是多个神经化学系统协同作用的结果,而非仅靠内啡肽一力承担。
应激镇痛与免疫调节
当人或动物遭遇强烈应激时,痛觉往往会短暂减弱——这就是应激镇痛(stress-induced analgesia, SIA)。内源性阿片肽是参与这一现象的重要调节者,但其介入程度与应激的性质和持续时间密切相关。
利用缺乏β-内啡肽、脑啡肽或强啡肽基因的小鼠进行温水游泳应激实验,研究发现:短时应激(3分钟)主要由脑啡肽介导;长时应激(15分钟)则主要依赖β-内啡肽。强啡肽在两种条件下均未显示显著作用。[22] 这提示不同阿片肽系统对应激的响应具有时间维度上的功能分工。
在应激激活层面,β-内啡肽与压力激素ACTH共同来源于POMC前体,因此急性应激(如手术、剧烈运动、疼痛)可同时触发HPA轴(下丘脑-垂体-肾上腺轴)激活和β-内啡肽释放,形成应激-镇痛-内分泌的三角联动。[3]
免疫系统层面,如前所述,外周T细胞等免疫细胞能在炎症局部释放阿片肽,形成”免疫系统主动参与镇痛”的机制。这条通路提示,机体对炎症性疼痛的内源性控制,不仅是神经系统的事,免疫细胞同样是参与者。[21]
记忆、情绪与发育
内源性阿片系统的影响范围,远不止于止痛和愉悦。研究还触及了记忆形成、情绪稳定和大脑发育等更广阔的领域。
大鼠实验发现,训练后立即腹腔注射β-内啡肽(0.4–10 μg/kg)会导致剂量依赖的逆行性遗忘(retrograde amnesia)——即影响刚形成的记忆巩固。与此同时,研究者也检测到,各种学习训练和刺激(包括回避学习、伪条件化、单独给予声音或足电击)均能引起大鼠下丘脑等区域β-内啡肽免疫活性升高。[19] 这提示内啡肽系统在学习过程中被激活,而同时又对记忆巩固施加反馈性调节。
情绪层面,脑啡肽基因敲除小鼠在边缘系统出现显著的阿片受体上调,行为上表现为情绪不稳定和攻击性增加,[18] 进一步支持脑啡肽在情绪平衡中的作用。
在大脑发育方面,大鼠实验揭示了内啡肽与脑啡肽系统的有趣时序关系:胚胎期(16天)β-内啡肽水平远高于脑啡肽;出生后脑啡肽快速增长,在所有脑区出现追赶式上升,最终形成以脑啡肽为主的成年格局。[20] 这种发育转变的功能意义,目前仍是神经发育研究的开放课题。
疼痛的”情感维度”(即疼痛让人”难受”的主观感受,区别于纯感觉层面的痛觉信号)也与内源性阿片系统密切相关。综述研究指出,阿片系统在介导疼痛的情感/情绪加工中扮演关键角色——μ受体激活不仅减弱痛觉强度,也能降低疼痛带来的不愉悦感。[4]
📌 要点回顾
- 两大成员,各有侧重:β-内啡肽主要来源于垂体,通过血液循环发挥系统性作用;脑啡肽则主要作为局部神经递质,在突触间隙快速作用后迅速降解。[3][11]
- 三类受体,功能各异:μ受体(主要被内啡肽激活)负责镇痛与欣快感;δ受体(主要被脑啡肽激活)参与情绪调节;κ受体(主要被强啡肽激活)与不适感相关。[3]
- 下行通路是止痛主干道:PAG→RVM→脊髓背角的下行痛觉调制通路,是内啡肽和脑啡肽产生镇痛效应的核心结构基础。[1]
- 脑啡肽激活多巴胺奖赏:通过在VTA”去抑制”多巴胺神经元,脑啡肽参与奖赏感的产生,与愉悦、动机等情绪体验相关。[15]
- 运动与内啡肽:关系复杂:运动后β-内啡肽确实升高,但”跑者愉悦感”可能不完全由内啡肽独立驱动,内源性大麻素系统也是重要参与者。[12][13]
- 应激时长决定阿片肽分工:短时应激主要激活脑啡肽,长时应激主要激活β-内啡肽,提示不同阿片肽系统的应激响应存在时间维度的功能分化。[22]
- 安慰剂效应有神经基础:期待和信念本身能激活内源性阿片系统,产生真实的镇痛效应;阿片受体拮抗剂可部分阻断安慰剂镇痛。[5]
- 内啡肽也参与记忆调节:大鼠实验显示,β-内啡肽在学习训练后被激活释放,并对记忆巩固施加反馈性抑制,提示其在学习-记忆回路中扮演调节角色。[19]
📚 参考文献
- Bagley E et al. (2020). Endogenous opioid peptides in the descending pain modulatory circuit. Neuropharmacology. PMID: 32422213
- Gintzler A et al. (2021). Arbiters of endogenous opioid analgesia: role of CNS estrogenic and glutamatergic systems. Translational Research. PMID: 33567346
- Holden J et al. (2005). The endogenous opioid system and clinical pain management. AACN Clinical Issues. PMID: 16082232
- Kimmey B et al. (2022). Engaging endogenous opioid circuits in pain affective processes. Journal of Neuroscience Research. PMID: 33314372
- Benedetti F et al. (2007). Placebo and endogenous mechanisms of analgesia. Handbook of Experimental Pharmacology. PMID: 17087131
- Schoenfeld T et al. (2021). A Runner’s High for New Neurons? Potential Role for Endorphins in Exercise Effects on Adult Neurogenesis. Biomolecules. PMID: 34439743
- Francis K et al. (1983). The role of endorphins in exercise: a review of current knowledge. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. PMID: 18806450
- Moore M et al. (1982). Endorphins and Exercise: A Puzzling Relationship. The Physician and Sportsmedicine. PMID: 29261083
- Smyth D et al. (1982). beta-Endorphin in brain. Progress in Brain Research. PMID: 6298863
- Zakarian S et al. (1982). Distribution of beta-endorphin-related peptides in rat pituitary and brain. The Biochemical Journal. PMID: 7046734
- Miller R et al. (1978). Enkephalins and endorphins. Vitamins and Hormones. PMID: 33486
- Siebers M et al. (2021). Exercise-induced euphoria and anxiolysis do not depend on endogenous opioids in humans. Psychoneuroendocrinology. PMID: 33582575
- Wildmann J et al. (1986). Increase of circulating beta-endorphin-like immunoreactivity correlates with the change in feeling of pleasantness after running. Life Sciences. PMID: 2936942
- Sora I et al. (1997). The mu-opioid receptor is necessary for [D-Pen2,D-Pen5]enkephalin-induced analgesia. European Journal of Pharmacology. PMID: 9145787
- Latimer L et al. (1987). Mu opioid receptor involvement in enkephalin activation of dopamine neurons in the ventral tegmental area. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. PMID: 3033208
- Chen W et al. (2007). Comparing analgesia and mu-opioid receptor internalization produced by intrathecal enkephalin: requirement for peptidase inhibition. Neuropharmacology. PMID: 17845806
- Clarke S et al. (2003). Region selective up-regulation of micro-, delta- and kappa-opioid receptors but not opioid receptor-like 1 receptors in the brains of enkephalin and dynorphin knockout mice. Neuroscience. PMID: 14614912
- Brady L et al. (1999). Region-specific up-regulation of opioid receptor binding in enkephalin knockout mice. Brain Research. Molecular Brain Research. PMID: 10320798
- Izquierdo I et al. (1980). Beta-endorphin causes retrograde amnesia and is released from the rat brain by various forms of training and stimulation. Psychopharmacology. PMID: 6254105
- Bayon A et al. (1979). Perinatal development of the endorphin- and enkephalin-containing systems in the rat brain. Brain Research. PMID: 509236
- Boué J et al. (2011). Endogenous opioid-mediated analgesia is dependent on adaptive T cell response in mice. Journal of Immunology. PMID: 21422247
- Parikh D et al. (2011). Stress-induced analgesia and endogenous opioid peptides: the importance of stress duration. European Journal of Pharmacology. PMID: 21044625