瞬時(shí)受體電位A1通道在神經(jīng)病理性疼痛中的研究進(jìn)展①

張林凈，劉若卓，2，于生元

·綜述·

瞬時(shí)受體電位A1通道在神經(jīng)病理性疼痛中的研究進(jìn)展①

張林凈1，劉若卓1，2，于生元1

瞬時(shí)受體電位A1（TRPA1）是瞬時(shí)受體電位大家族中的一員，主要分布在初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元上，如三叉神經(jīng)節(jié)、迷走神經(jīng)節(jié)及背根神經(jīng)節(jié)。神經(jīng)病理性疼痛最常見(jiàn)的原因是周圍神經(jīng)損傷、糖尿病以及化療藥物所致。神經(jīng)病理性疼痛過(guò)程中產(chǎn)生的大量氧化、硝化應(yīng)激產(chǎn)物作用于TRPA1，產(chǎn)生急性傷害感受刺激、異常感覺(jué)痛以及多種刺激超敏狀態(tài)。TRPA1特異性拮抗劑有望用于神經(jīng)病理性疼痛的治療。本文總結(jié)了TRPA1在神經(jīng)病理性疼痛中的研究進(jìn)展。

瞬時(shí)受體電位A1；神經(jīng)病理性疼痛；氧化性應(yīng)激；硝化應(yīng)激；綜述

［本文著錄格式］張林凈，劉若卓，于生元.瞬時(shí)受體電位A1通道在神經(jīng)病理性疼痛中的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐，2016，22（8）：911-913.

CITED AS：Zhang LJ，Liu RZ，Yu SY，et al.Transient receptor potential ankyrin 1 channel in neuropathic pain（review）［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（8）：911-913.

1　瞬時(shí)受體電位A1　（transient receptor potential ankyrin 1　，TRPA1?。┑慕Y(jié)構(gòu)

1999年Jaquemar等首次從人類肺成纖維細(xì)胞中分離出類似錨蛋白跨膜蛋白［1］；2003年Story等在小鼠背根神經(jīng)節(jié)中發(fā)現(xiàn)其表達(dá)一種被稱作ANKTM1的錨蛋白，經(jīng)序列分析證明其為瞬時(shí)受體電位（transient receptor potential，TRPs）家族一員，即TRPA1。與TRPs家族成員類似，TRPA1具有6次跨膜蛋白，其N末端和C末端均在胞內(nèi)。其中S1-S4結(jié)構(gòu)域可能通過(guò)門控小孔作為配體結(jié)合的反應(yīng)位點(diǎn)，S5-S6跨膜結(jié)構(gòu)域親水區(qū)形成孔道，并且在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的S6末端單環(huán)構(gòu)成了一個(gè)低限閥，它可以通過(guò)開關(guān)調(diào)控陽(yáng)離子進(jìn)入通道［2］。TRPA1中“A”指的就是錨蛋白（ankyrin），較其他TRPs成員的獨(dú)特之處是其N端存在至少14個(gè)與錨蛋白結(jié)合的重復(fù)序列，其他成員一般含有3～4個(gè)錨蛋白結(jié)合重復(fù)序列。TRPA1的N端還包含2個(gè)螺旋的鈣結(jié)合域，其作用功能尚不清楚。最近研究表明，通過(guò)親電子物質(zhì)修改多個(gè)半胱氨酸殘基可以使TRPA1通道激活或脫敏，苯醌可以通過(guò)作用于半胱氨酸使TRPA1通道脫敏［3］。

TRPA1主要分布于背根神經(jīng)、三叉神經(jīng)和迷走神經(jīng)的初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元上。近幾年研究表明，在一些非神經(jīng)細(xì)胞上也有TRPA1的表達(dá)，如內(nèi)耳毛細(xì)胞、腸嗜鉻細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、牙髓成纖維細(xì)胞角質(zhì)細(xì)胞、胰島細(xì)胞等。

2　TRPA1　的激活機(jī)制

TRPA1通道激活形式大致分為兩種：一種是親電子激動(dòng)劑激活，另一種是非親電子激動(dòng)劑激活。親電子激動(dòng)劑大部分通過(guò)與TRPA1通道N端的半胱氨酸殘基形成可逆性的共價(jià)修飾來(lái)實(shí)現(xiàn)激活作用；而非親電子性激動(dòng)劑對(duì)TRPA1通道有雙向調(diào)節(jié)作用，即低濃度表現(xiàn)激活作用，高濃度表現(xiàn)為拮抗作用，如薄荷醇、阿撲嗎啡、尼古丁等［4］。但具體機(jī)制尚沒(méi)有統(tǒng)一結(jié)論，認(rèn)為可能與非半胱氨酸位點(diǎn)相互作用有關(guān)［5］。激動(dòng)劑又可根據(jù)來(lái)源分為內(nèi)源性激動(dòng)劑和外源性激動(dòng)劑，內(nèi)源性激動(dòng)劑主要是指內(nèi)源性炎性介質(zhì)，如氧化應(yīng)激與硝化應(yīng)激產(chǎn)物，包括過(guò)氧化氫、臭氧、一氧化氮、4-羥基壬烯酸、前列腺素等［6］。最近研究認(rèn)為內(nèi)源性氧化產(chǎn)物與外源性親電子物質(zhì)一樣，通過(guò)TRPA1半胱氨酸殘基氧化修飾發(fā)揮作用，如亞硝胺主要通過(guò)氧化修飾TRPA1的半胱氨酸殘疾發(fā)揮作用［5］。外源性激動(dòng)劑包括芥子油、大蒜素等天然的辛辣成分以及環(huán)境污染產(chǎn)物如乙醛、福爾馬林、二氧化碳、紫外線、丙烯醛等。

目前已有報(bào)道TRPA1通道的特異性阻斷劑有HC030031、AP18s等，它們主要結(jié)合通道的孔道外部氨基酸［7］。

3　TRPA1　與神經(jīng)病理性疼痛

神經(jīng)病理性痛是臨床上常見(jiàn)病癥，發(fā)病機(jī)制尚不清楚，目前尚無(wú)有效的治療手段，其慢性神經(jīng)病理痛持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，成為疼痛領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。神經(jīng)源性疼痛沒(méi)有明顯的組織炎癥，而是神經(jīng)系統(tǒng)損害或者失去功能，最常見(jiàn)的原因是周圍神經(jīng)損傷、糖尿病性神經(jīng)病以及化療藥物產(chǎn)生的神經(jīng)痛。近年來(lái)，TRPA1在神經(jīng)病理性疼痛中的作用引起關(guān)注。

3.1周圍神經(jīng)損傷

已證實(shí)在多種神經(jīng)結(jié)扎造成的急性神經(jīng)病理性疼痛的動(dòng)物模型中，TRPA1表達(dá)下調(diào)，且會(huì)產(chǎn)生多種刺激超敏狀態(tài)，如機(jī)械刺激超敏，冷、熱刺激超敏。Obata等首先研究TRPA1在神經(jīng)性疼痛中作用機(jī)制，即在腰脊神經(jīng)結(jié)扎的動(dòng)物模型中，檢測(cè)到TRPA1在L5脊根神經(jīng)節(jié)表達(dá)下調(diào)，伴隨著TRPA1在臨近L4脊根神經(jīng)節(jié)的高表達(dá)，表明TRPA1在神經(jīng)重塑過(guò)程中的代償機(jī)制，在神經(jīng)損傷后表達(dá)范圍更加廣泛且敏感性升高［8］。在其他神經(jīng)損傷的動(dòng)物模型中，對(duì)TRPA1表達(dá)的研究更為廣泛和深入，如因慢性壓迫或橫斷造成的坐骨神經(jīng)痛模型。然而，盡管伴隨著機(jī)械刺激超敏或熱超敏，其產(chǎn)生機(jī)制并不清楚。

一些藥物干預(yù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了這種假說(shuō)。首先利用反轉(zhuǎn)錄技術(shù)敲除了TRPA1基因的大鼠，在脊神經(jīng)結(jié)扎后沒(méi)有產(chǎn)生對(duì)冷的高敏感性［9］。L5/L6脊神經(jīng)結(jié)扎，在術(shù)后6周檢測(cè)到機(jī)械性刺激的高敏感性，而這種高敏感性可以被口服HC-030031 （TRPA1特異性阻斷劑）所消除［10］。該結(jié)果也被使用其他TRPA1特異性阻斷劑成功消除神經(jīng)損傷后產(chǎn)生的對(duì)冷刺激的高敏感性所證實(shí)［11］。在腰椎背根神經(jīng)根結(jié)扎的大鼠模型中，運(yùn)用體內(nèi)膜片鉗技術(shù)證實(shí)，注射TRPA1拮抗劑可有效抑制神經(jīng)結(jié)扎后產(chǎn)生的機(jī)械高敏感/痛覺(jué)過(guò)敏及溫覺(jué)過(guò)敏［12］。最新研究證實(shí)，結(jié)扎后的三叉神經(jīng)痛，是完全通過(guò)單核巨噬細(xì)胞反應(yīng)以及氧化反應(yīng)產(chǎn)物作用于TRPA1通道造成的［13］。

3.2糖尿病周圍神經(jīng)痛

痛性周圍神經(jīng)病，是糖尿病常見(jiàn)的并發(fā)癥之一，特征是皮膚表面燒灼樣痛，伴隨機(jī)械性和熱的高敏感性。有學(xué)者對(duì)TRPA1的作用進(jìn)行研究。在鏈脲霉素（streptozotocin）導(dǎo)致的嚙齒類急性糖尿病模型中，阻斷TRPA1可以降低機(jī)械性刺激的高敏感性［14］。而最近發(fā)現(xiàn)足底注射鏈脲霉素之后產(chǎn)生的機(jī)械刺激、冷刺激超敏狀態(tài)可被TRPA1拮抗劑抑制，并且在trpa1基因缺失小鼠中無(wú)刺激超敏狀態(tài)產(chǎn)生；利用質(zhì)譜分析及功能分析表明，TRPA1半胱氨酸殘基被鏈脲霉素氧化，尤其是被鏈脲霉素代謝產(chǎn)物過(guò)氧硝酸鹽氧化，是鏈脲霉素作用于TRPA1的主要作用機(jī)制［15］。另外，在糖尿病代謝過(guò)程中產(chǎn)生的大量氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)物，如4-羥基壬烯酸和乙基丙二醛，可以通過(guò)激活TRPA1來(lái)產(chǎn)生疼痛感、痛覺(jué)過(guò)敏以及神經(jīng)源性炎癥反應(yīng)［16］。德國(guó)科研人員推薦利用抗氧化劑硫辛酸（lipoic acid）治療糖尿病神經(jīng)痛，進(jìn)一步支持了TRPA1在其中的作用［17］。更有研究證實(shí)，糖尿病過(guò)程中的氧化應(yīng)激產(chǎn)物可以引起持久由TRPA1介導(dǎo)的痛覺(jué)神經(jīng)纖維的激活，導(dǎo)致疼痛過(guò)敏以及皮膚神經(jīng)纖維的功能喪失，造成長(zhǎng)期有害影響［5，18］。

3.3化療所致的周圍神經(jīng)痛（chemotherapeutic-induced peripheral neuropathy，CIPN）

CIPN是限制化療藥物劑量的常見(jiàn)副作用之一，常造成持續(xù)性的疼痛以及功能缺失，這不僅影響患者生活質(zhì)量，相當(dāng)一部分患者中還不得不中斷抗癌治療?？蓪?dǎo)致CIPN的化療藥物包括鉑類、紫杉醇、長(zhǎng)春堿類以及蛋白解體抑制劑。CIPN癥狀為四肢感覺(jué)異常、感覺(jué)遲鈍以及自發(fā)疼痛。TRPA1主要分布于感覺(jué)神經(jīng)元上，作為氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)物的受體，它被認(rèn)為是CIPN產(chǎn)生的主要因素［19］。而另有藥物學(xué)或基因敲除動(dòng)物實(shí)驗(yàn)反面驗(yàn)證了這一假說(shuō)，利用單劑量順鉑在大鼠或小鼠中造成瞬時(shí)的疼痛，造成機(jī)械性刺激與冷刺激超敏狀態(tài)，利用TRPA1基因敲除動(dòng)物或口服TRPA1特異性阻斷劑可以降低或消除這種高敏感性［20］。有研究證實(shí)在短期或長(zhǎng)期暴露于鉑類化療藥后，小鼠背根神經(jīng)節(jié)中TRPA1的mRNA表達(dá)上調(diào)［21］。最近證實(shí)，在暴露于化療藥物后，氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)激活或者敏化TRPA1，產(chǎn)生慢性持續(xù)性疼痛超敏狀態(tài)［22］。臨床試驗(yàn)已證實(shí)某些抗氧化劑可以緩解CIPN［23］。這說(shuō)明TRPA1可作為藥物靶點(diǎn)來(lái)治療CIPN。

4　展望

大量研究證明TRPA1在神經(jīng)病理性疼痛中的作用，提示TRPA1可作為新型鎮(zhèn)痛藥作用靶點(diǎn)實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)痛作用，阻止急性疼痛向溫度或機(jī)械刺激超敏狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，目前已有相關(guān)藥物治療進(jìn)入三期臨床試驗(yàn)［24］。由于很多生物細(xì)胞活動(dòng)與鈣離子相關(guān)，尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疼痛傳導(dǎo)過(guò)程。上述研究初步探明TRPA1通道是瞬時(shí)電位通道，且依賴鈣離子內(nèi)流產(chǎn)生的膜電位去極化，可在數(shù)十秒內(nèi)開放或失活。我們希望進(jìn)一步了解這些通道的開放形式以及鈣離子的內(nèi)流形式。2015年Fosque等研究出一種新型的鈣離子指示劑，可永久性瞬時(shí)標(biāo)記生物活體內(nèi)的鈣離子流動(dòng)，這種基因改造工具有望對(duì)TRPA1上述問(wèn)題進(jìn)行更深一步解答［25］。這些研究將為臨床提供TRPA1在神經(jīng)病理性疼痛中的作用機(jī)制，從而為臨床神經(jīng)病理性疼痛的治療提供新的思路。

［1］Jaquemar D，Schenker T，Trueb B.An ankyrin-like protein with transmembrane domains is specifically lost after oncogenic transformation of human fibroblasts［J］.J Biol Chem，1999，274（11）：7325-7333.

［2］Nilius B.Transient receptor potential（TRP）cation channels：rewarding unique proteins［J］.Bull Mem Acad R Med Belg，2007，162（3-4）：244-253.

［3］Ibarra Y，Blair NT.Benzoquinone reveals a cysteine-dependent desensitization mechanism of TRPA1［J］.Mol Pharmacol，2013，83（5）：1120-1132.

［4］Schulze A，Oehler B，Urban N，et al.Apomorphine is a bimodal modulator of TRPA1 channels［J］.Mol Pharmacol，2013，83 （2）：542-551.

［5］Kozai D，Sakaguchi R，Ohwada T，et al.Deciphering subtype-selective modulations in TRPA1 biosensor channels［J］. Curr Neuropharmacol，2015，13（2）：266-278.

［6］Benemei S，De Cesaris F，F(xiàn)usi C，et al.TRPA1 and other TRP channels in migraine［J］.J Headache Pain，2013，14：71.

［7］Preti D，Saponaro G，Szallasi A.Transient receptor potential ankyrin 1（TRPA1）antagonists［J］.Pharm Pat Anal，2015，4（2）：75-94.

［8］Obata K，Katsura H，Mizushima T，et al.TRPA1 induced in sensory neurons contributes to cold hyperalgesia after inflammation and nerve injury［J］.J Clin Invest，2005，115（9）：2393-2401.

［9］Katsura H，Obata K，Mizushima T，et al.Antisense knock down of TRPA1，but not TRPM8，alleviates cold hyperalgesia after spinal nerve ligation in rats［J］.Exp Neurol，2006，200（1）：112-123.

［10］Eid SR，Crown ED，Moore EL，et al.HC-030031，a TRPA1 selective antagonist，attenuates inflammatory-and neuropathy-induced mechanical hypersensitivity［J］.Mol Pain，2008，4：48.

［11］Chen J，Joshi SK，Didomenico S，et al.Selective blockade of TRPA1 channel attenuates pathological pain without altering noxious cold sensation or body temperature regulation［J］. Pain，2011，152（5）：1165-1172.

［12］Miyakawa T，Terashima Y，Takebayashi T，et al.Transient receptor potential ankyrin 1 in spinal cord dorsal horn is involved in neuropathic pain in nerve root constriction rats［J］. Mol Pain，2014，10：58.

［13］Trevisan G，Benemei S，Materazzi S，et al.TRPA1 mediates trigeminal neuropathic pain in mice downstream of monocytes/ macrophages and oxidative stress［J］.Brain，2016，139（Pt 5）：1361-1377.

［14］Wei H，Hamalainen MM，Saarnilehto M，et al.Attenuation of mechanical hypersensitivity by an antagonist of the TRPA1 ion channel in diabetic animals［J］.Anesthesiology，2009，111（1）：147-154.

［15］Andersson DA，F(xiàn)ilipovic MR，Gentry C，et al.Streptozotocin stimulates the ion channel TRPA1 directly：involvement of peroxynitrite［J］.J Biol Chem，2015，290（24）：15185-15196.

［16］Eberhardt MJ，F(xiàn)ilipovic MR，Leffler A，et al.Methylglyoxal activates nociceptors through transient receptor potential channel A1（TRPA1）：a possible mechanism of metabolic neuropathies［J］.J Biol Chem，2012，287（34）：28291-28306.

［17］Ziegler D.Painful diabetic neuropathy：advantage of novel drugs over old drugs？［J］.Diabetes Care，2009，32（Suppl 2）：S414-S419.

［18］Koivisto A，Hukkanen M，Saarnilehto M，et al.Inhibiting TRPA1 ion channel reduces loss of cutaneous nerve fiber function in diabetic animals：sustained activation of the TRPA1 channel contributes to the pathogenesis of peripheral diabetic neuropathy［J］.Pharmacol Res，2012，65（1）：149-158.

［19］Bessac BF，Jordt SE.Breathtaking TRP channels：TRPA1 and TRPV1 in airway chemosensation and reflex control［J］.Physiology（Bethesda），2008，23：360-370.

［20］Nassini R，Gees M，Harrison S，et al.Oxaliplatin elicits mechanical and cold allodynia in rodents via TRPA1 receptor stimulation［J］.Pain，2011，152（7）：1621-1631.

［21］Ta LE，Bieber AJ，Carlton SM，et al.Transient Receptor Potential Vanilloid 1 is essential for cisplatin-induced heat hyperalgesia in mice［J］.Mol Pain，2010，6：15.

［22］Park JH，Chae J，Roh K，et al.Oxaliplatin-induced peripheral neuropathy via TRPA1 stimulation in mice dorsal root ganglion is correlated with aluminum accumulation［J］.PLoS One，2015，10（4）：e0124875.

［23］Pachman DR，Barton DL，Watson JC，et al.Chemotherapy-induced peripheral neuropathy：prevention and treatment［J］. Clin Pharmacol Ther，2011，90（3）：377-387.

［24］Huang Q，Chen Y，Gong N，et al.Methylglyoxal mediates streptozotocin-induced diabetic neuropathic pain via activation of the peripheral TRPA1 and Nav1.8 channels［J］.Metabolism，2016，65（4）：463-474.

［25］Fosque BF，Sun Y，Dana H，et al.Neural circuits.Labeling of active neural circuits in vivo with designed calcium integrators［J］.Science，2015，347（6223）：755-760.

Transient Receptor PotentialAnkyrin 1 Channel in Neuropathic Pain（review）

ZHANG Lin-jing1，LIU Ruo-zhuo1，2，YU Sheng-yuan1
1.Department of Neurology，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China；2.Department of Neurology，Hainan Branch of Chinese PLAGeneral Hospital，Sanya，Hainan 572013，China

Correspondence to LIU Ruo-zhuo.E-mail：liuruozhuo301@163.com

Transient receptor potential ankyrin 1（TRPA1）is a family member of the transient receptor potential（TRPs）.It is primarily localized to a subpopulation of primary sensory neurons，such as trigeminus，vagus and dorsal root ganglia.Neuropathic pain is often caused by peripheral nerve injury，diabetes and chemotherapeutics.A large of oxidative/nitrative stress products are produced during neuropathic pain，which cause acute nociception，allodynia，and hyperalgesia.TRPA1 antagonists may be beneficial in the treatment of neuropathic pain. Here，the role of TRPA1 in neuropathic pain is summarized.

transient receptor potential ankyrin 1；neuropathic pain；oxidative stress；nitrative stress；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.08.007

R441.1

A

1006-9771（2016）08-0911-03

北京市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（No.7162178）。

1.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，北京市100853；2.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院海南分院神經(jīng)內(nèi)科，海南三亞市572013。作者簡(jiǎn)介：張林凈（1990-），女，漢族，河北邢臺(tái)市人，碩士研究生，主要研究方向：頭面痛及腦血管病。通訊作者：劉若卓（1975-），男，漢族，黑龍江人，博士，主任醫(yī)師、副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：頭面痛、腦血管病內(nèi)科治療及介入。E-mail：liuruozhuo301@163.com。

（2016-04-22

2016-05-19）