香草酸瞬時受體亞型1 在疼痛中的研究進(jìn)展

任偉 王秀麗

疼痛仍然是當(dāng)今社會面臨的重大難題，如何選擇合適有效的方式和方法來治療疼痛依舊是現(xiàn)今面臨的一個重大課題。隨著對疼痛機(jī)制研究的不斷深入，許多特異性的靶點(diǎn)相繼被發(fā)現(xiàn)，香草酸瞬時受體亞型1(TRPV1)是近年來研究較多的一種非選擇性陽離子通道，屬于香草酸瞬時受體(transient receptor potential，TRP)家族，該通道在介導(dǎo)炎性痛、神經(jīng)性痛、深部組織痛等多種疼痛中均起到重要的作用，因此成為研究疼痛機(jī)制和研發(fā)鎮(zhèn)痛藥物的熱點(diǎn)之一。

1 TRPV1 的結(jié)構(gòu)與特征

1.1 TRP 超家族TRP 離子通道首先于1989 被Montell 等［1］描述在黑腹果蠅上。TRP 通道家族現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)包括7 種類型:TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TRPN、TRPP 以及TRPML［2，3］。盡管它們的氨基酸只有部分同源，但是它們保留有共同的整體結(jié)構(gòu)域:即都是由細(xì)胞膜上多元分布的6 個跨膜區(qū)組成，在5 和6區(qū)之間有一個附加的疏水段為其核心區(qū)域，其N-端和C-端都在胞質(zhì)側(cè)［4］。其中TRPV 家族包括6 個成員(TRPV1-TRPV6)，而TRPV1 是目前疼痛研究熱點(diǎn)之一。

1.2 TRPV1 的結(jié)構(gòu)、分布TRPV1 于1997 年被Caterina 以及他的伙伴首次克隆成功［5］，開啟了疼痛研究的新時代。TRPV1是一類非選擇性的陽離子通道，對鈣離子以及多價陽離子均有較大通透性，并可被多種刺激所激活，如熱刺激、電壓刺激、辣椒素、脂類以及質(zhì)子陽離子等。TRPV1 的編碼蛋白由838 個氨基酸序列組成，TRPV1 的功能部分是由一個含水核心及圍繞周圍的四個相同或不同亞單位構(gòu)成的四聚體膜蛋白，每個亞單位都包括上邊提及的6 個跨膜片段，而在疏水端富含谷氨酸的片段可接受PH 相關(guān)刺激［3］。有研究發(fā)現(xiàn):TRPV1 存在于外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，參與疼痛的傳導(dǎo)和調(diào)節(jié)，TRPV1 與SP 物質(zhì)、降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)、植物凝集素B4(IB4)共定位在背根神經(jīng)節(jié)(DRG)、三叉神經(jīng)(TG)上［6］。在脊髓背角TRPV1 表達(dá)陽性的神經(jīng)纖維，其密度由L4 到L6 是逐漸增加的［7］。其次，在參與疼痛信息傳遞/調(diào)制的大腦廣泛區(qū)域，，如頭端腹內(nèi)側(cè)髓質(zhì)(RVM)、中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)(PAG)、杏仁核、孤束核、下丘腦及前扣帶島葉皮質(zhì)等［4］，TRPV1 也有廣泛表達(dá)。

2 TRPV1 和疼痛的關(guān)系

2.1 TRPV1 與炎性痛TRPV1 在炎性疼痛的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮重要的作用，炎癥過程中的多種促炎因子可引起TRPV1 的激活，如:緩激肽、前列腺素、蛋白酶、組胺、血清素、5-羥色胺(5-HT)等［8］。5-HT 可增加辣椒素敏感的外周疼痛感受器的活性，并提高降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)和鈣離子的釋放，這種作用可以被舒馬曲坦，酮色林和格拉司瓊抑制［9］。另外，花生四烯酸類的物質(zhì)如12-HPETEs 經(jīng)炎性組織周圍的脂氧合酶途徑激活TRPV1，參與炎性疼痛形成［10］。而且有證據(jù)表明:在TRPV1基因敲除的小鼠中，外周給予完全弗氏佐劑(CFA)角叉菜膠、芥子油或腫瘤壞死因子(TNF-A)后，小鼠的熱痛敏感沒有明顯改變［11，12］。這些研究表明:TRPV1 在介導(dǎo)炎癥和損傷時熱痛覺過敏中發(fā)揮重要作用。

目前普遍認(rèn)為:TRPV1 磷酸化依賴調(diào)節(jié)是其參與炎癥過程中痛覺敏化形成的的關(guān)鍵機(jī)制。炎性介質(zhì)通過磷酸化某些細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)域，從而激活TRPV1 通道，降低炎性過程中疼痛刺激的閾值。TRPV1 的激活可被多種激酶所調(diào)控，如蛋白激酶A(PKA)和C(PKC)［13］。Brandao 等［14］發(fā)現(xiàn):在炎性疼痛中，蛋白激酶A 錨定蛋白79/150(AKAP79/150)通過PKA、PKC 作用于外周感覺神經(jīng)元上的TRPV1，降低炎性物質(zhì)引起該通道激活的閾值。神經(jīng)生長因子(NGF)可以通過作用于TRPV1 引起傷害性感覺神經(jīng)元對疼痛的熱刺激的快速敏化。Bonninghton等［15］的研究已經(jīng)證實(shí):NGF 引起TRPV1 激活的途徑應(yīng)該與早期階段的磷脂酰肌醇-3-激酶(PIK3)參與以及其后PKC 和鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶(CaMKII)的加入有關(guān)。

2.2 TRPV1 與神經(jīng)性疼痛研究表明:在大鼠坐骨神經(jīng)卡壓引起的病理性疼痛模型中，同側(cè)脊髓中TRPV1 蛋白的水平明顯上升，而對側(cè)脊髓表達(dá)變化不明顯［16］。Christoph 等［17］報(bào)道:在脊神經(jīng)結(jié)扎的大鼠疼痛模型中，靜脈給予TRPV1 拮抗劑硫代BCTC(4-(3-Chloro-2-pyridinyl)-N-［4-(1，1-dimethylethyl)phenyl］-1-piperazinecarboxamide，4-(3-氯-2-吡啶基)-氮-［4-(1，1-二甲基乙基)苯基］-1-哌嗪甲酸酰胺)以及鞘內(nèi)給予反義寡核苷酸對抗TRPV1，可降低其機(jī)械痛閾值;另有研究表明在同樣的脊神經(jīng)結(jié)扎引起的疼痛模型中，通過硬膜外途徑給與相對低劑量的超強(qiáng)辣椒素(TRPV1 受體激動劑)可以引起短暫的機(jī)械刺激閾值的升高并持續(xù)改善熱痛覺過敏［18］;還有研究表明在糖尿病周圍神經(jīng)病變的大鼠模型中，TRPV1 的表達(dá)會隨著熱痛覺敏感性的改變而改變，這種改變可以因?yàn)門RPV1 的敲除而消失［19］。越來越多的證據(jù)表明:TRPV1 與神經(jīng)性疼痛密切相關(guān)。

2.3 TRPV1 與深部組織痛TRPV1 參與的痛覺過敏不僅在皮膚，也可在深層組織如肌肉骨骼和內(nèi)臟組織。病理狀態(tài)下深部組織產(chǎn)生的疼痛主要是機(jī)械的而不是熱痛覺過敏。有研究發(fā)現(xiàn)向大鼠咬肌注射辣椒素可引起急性傷害性反應(yīng)，并導(dǎo)致咬肌機(jī)械性刺激疼痛閾值降低，這種現(xiàn)象可被TRPV1 受體拮抗劑辣椒平所減弱［20］，這說明TRPV1 參與了肌肉的痛覺過敏。Ravnefjord 等［21］發(fā)現(xiàn):在結(jié)直腸膨脹中，TRPV1 通道可能參與重復(fù)有害的中結(jié)腸急性機(jī)械性痛覺過敏的發(fā)生，應(yīng)用TRPV1拮抗劑可以起到抗痛覺過敏的作用，表明其TRPV1 通道與內(nèi)臟痛有關(guān)。另外，在對大鼠的腓腸肌做離心運(yùn)動處理中，離心運(yùn)動引起的機(jī)械性痛覺過敏能夠被TRPV1 拮抗劑所抑制，這表明TRPV1 可能參與離心運(yùn)動引起的延遲性的肌肉酸痛［22］。TRPV1 在其急性和慢性炎性痛中均起到重要的作用，在關(guān)節(jié)炎模型中特異性的TRPV1 拮抗劑可以明顯降低關(guān)節(jié)炎引起的疼痛［23］。臨床研究發(fā)現(xiàn):在腸預(yù)激綜合征(IBS)患者的結(jié)腸活組織中，存在TRPV1 免疫陽性的神經(jīng)纖維［24］，這表明TRPV1 可能與IBS 引起的腹痛有關(guān)。目前尚不清楚TRPV1 如何參與傳導(dǎo)內(nèi)臟或肌肉組織中的機(jī)械性痛覺過敏，但可以肯定的是TRPV1 對深部組織疼痛的傳導(dǎo)調(diào)節(jié)明顯不同于對皮膚傷害性感受器的調(diào)節(jié)。這可能是由于TRPV1 的功能是作為各種早期痛覺/炎性細(xì)胞內(nèi)的下游信號分子，在深部組織表達(dá)更為明顯，但是TRPV1 參與深部組織的機(jī)械痛覺過敏機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。

2.4 TRPV1 與癌性疼痛惡性腫瘤可引起病理性疼痛，腫瘤細(xì)胞增殖引起破骨細(xì)胞的激活，促進(jìn)局部組織酸中毒以及骨吸收，此過程產(chǎn)生的有害刺激可激活感覺神經(jīng)元［25］。而TRPV1則表達(dá)在感覺神經(jīng)元的傷害感受器上，可以被多種疼痛的刺激激活，包括炎性因子、有害的熱刺激以及細(xì)胞外的質(zhì)子等，因此，TRPV1 很可能在骨癌痛中檢測破骨細(xì)胞以及腫瘤介導(dǎo)組織的酸中毒中起到重要作用。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠骨癌痛模型中，應(yīng)用TRPV1 拮抗劑I-RTX(5-iodoresiniferatoxin，5-碘樹脂毒素)可以明顯減輕腫瘤引起的持續(xù)疼痛以及運(yùn)動誘發(fā)的疼痛，并且TRPV1 在骨癌小鼠移入腫瘤的同側(cè)背根神經(jīng)節(jié)中明顯升高［26］。最近報(bào)道的一種新的骨癌痛模型:通過將大鼠乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到股骨第三粗隆水平從而形成的骨癌性疼痛，在這種模型的大鼠中，研究者發(fā)現(xiàn)其同側(cè)背根神經(jīng)節(jié)細(xì)胞TRPV1陽性的神經(jīng)元數(shù)量與對照組相比是增多的［27］。以上研究都表明TRPV1 在骨癌痛中起到重要作用，并且應(yīng)用TRPV1 受體拮抗劑或者破壞TRPV1 基因可以明顯的減輕正在持續(xù)的和運(yùn)動誘發(fā)的疼痛行為，TRPV1 有可能成為治療腫瘤骨轉(zhuǎn)移引起慢性疼痛的新靶點(diǎn)。

3 TRPV1 與疼痛治療

TRPV1 作為一種表達(dá)在傷害感受器上的興奮性陽離子通道，近年來日益受到人們的關(guān)注，成為新的疼痛治療的靶點(diǎn)。起初，人們把重點(diǎn)放在TRPV1 受體激動劑的研究上，如辣椒素、辣椒素類似物等，并且發(fā)現(xiàn)其具有較好的鎮(zhèn)痛效果。其作為鎮(zhèn)痛劑的機(jī)制是通過脫敏或失神經(jīng)支配，但引起TRPV1 脫敏的具體機(jī)制尚不十分清楚。由于在使用辣椒素治療的早期階段，可以引起疼痛和不舒適的感覺，因而限制了它的應(yīng)用。但作為TRPV1 受體的拮抗劑，則不存在這種效應(yīng)，并且具有良好的治療效果，因此越來越受到人們的關(guān)注，其作用機(jī)制主要是抑制傷害信號由外周向中樞神經(jīng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)并阻斷其病理狀態(tài)與感受器的聯(lián)系。自從第一個TRPV1 拮抗劑-辣椒平的發(fā)現(xiàn)，越來越多的TRPV1 拮抗劑被開發(fā)用于疼痛的治療，但是在其使用過程中引起的過高熱以及熱感受損也日漸引起人們的關(guān)注。

TRPV1 的拮抗劑與激動劑對疼痛都具有良好的治療效果，但兩者的作用機(jī)制卻截然不同，兩者之間有何聯(lián)系，是否矛盾，是否可以通過聯(lián)合用藥產(chǎn)生疊加作用從而加強(qiáng)鎮(zhèn)痛效果減輕不良反應(yīng)，這些問題仍有待深入研究。

當(dāng)前疼痛的治療仍然是一個非常棘手的問題。TRPV1 作為痛覺傳遞過程中發(fā)揮重要作用的離子通道，目前對其作用機(jī)制以及與疼痛的關(guān)系研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，以其為靶點(diǎn)的藥物也越來越受到關(guān)注。因此，如何開發(fā)利用以TRPV1 為靶點(diǎn)的藥物，將為臨床疼痛治療提供新的思路。

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