TRPV1受體結(jié)構(gòu)與功能及相關(guān)中草藥的研究進(jìn)展

李彩彩 簡(jiǎn)郭血驕 楊向竹 郭 健

TRPV1受體(transient receptor potential vanilloid type 1,TRPV1),也稱辣椒素受體或香草素受體1，是一種表現(xiàn)出對(duì)鈣離子顯著偏好的非選擇性陽(yáng)離子通道，可被辣椒素、傷害性溫度(>43℃)、低pH值及其他一些內(nèi)源性物質(zhì)如花生四烯酸乙醇胺(N-arachidonoylethanolamine)、緩激肽、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)等激活[1]。TRPV1在多覺(jué)型傷害感受器(polymodal nociceptor)中表達(dá)，在外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中通過(guò)炎性因子調(diào)節(jié)并導(dǎo)致急性和持續(xù)性疼痛[2]。近年來(lái)，隨著對(duì)TRPV1相關(guān)研究的開(kāi)展，TRPV1在各系統(tǒng)顯示出廣泛的分布和功能表達(dá)，也成為許多疾病治療的新靶點(diǎn)。

一、TRPV1的分子結(jié)構(gòu)

瞬時(shí)電位受體(transient receptor potential，TRP)家族，發(fā)現(xiàn)于視力缺陷的果蠅突變體并被命名，具有瞬時(shí)受體的特征，在后生動(dòng)物中包括7個(gè)主要分支，分別為T(mén)RPV、TRPA、TRPC、TRPM、TRPP、TRPML和TRPN。這些通道在門(mén)控和離子選擇性方面具有不同的性質(zhì)，發(fā)揮不同的生理功能。構(gòu)成TRP家族離子通道的亞基形成四聚體，且每個(gè)亞基都具有6個(gè)跨膜α-螺旋和不同大小的胞質(zhì)N端和C端。TRPV1受體屬于香草素受體(vanilloid receptor)TRPV亞家族,隨著低溫電子顯微鏡技術(shù)的進(jìn)步，Liao等[3]的研究使得跨膜螺旋S1～S6中大部分殘基的側(cè)鏈密度、S6之后的TRP結(jié)構(gòu)域、連接錨蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)域(ARD)和S1的N端片段得以被清楚分辨。對(duì)于TRPV1受體結(jié)構(gòu)的探索顯示,TRPV1三維結(jié)構(gòu)類似于電壓門(mén)控離子通道(VGIC)的同型四聚體，跨膜螺旋S5和S6構(gòu)成離子滲透通路，跨膜螺旋S1～S4組成中央孔環(huán)區(qū)域。但通過(guò)藥理學(xué)探針(肽毒素和小香草激動(dòng)劑)來(lái)確定TRPV1受體的兩種活化狀態(tài)結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，電壓門(mén)控通道激活期間移動(dòng)的區(qū)域(S1～S4)在TRPV1中保持靜止，顯示出這些結(jié)構(gòu)相似通道超家族成員的作用機(jī)制的差異。在觀察TRPV1激活過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的不同部位結(jié)構(gòu)的改變提示了其具有雙重門(mén)控機(jī)制[4]。有關(guān)各種激活劑對(duì)于TRPV1的激活機(jī)制還在不斷的研究之中。

二、TRPV1受體的表達(dá)部位及生理功能

TRPV1受體一度被認(rèn)為僅存在于無(wú)髓鞘的C纖維這類特定傳入感覺(jué)神經(jīng)纖維中，隨后的研究顯示TRPV1受體也表達(dá)于具有薄髓鞘的Aδ神經(jīng)纖維和節(jié)狀神經(jīng)節(jié)迷走神經(jīng)元中。隨著對(duì)于TRPV1受體研究的不斷深入，TRPV1已被證實(shí)其不僅表達(dá)于初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)末梢、腦等神經(jīng)組織，而且存在于其他非神經(jīng)組織。

1.TRPV1在初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)中的表達(dá)：表達(dá)TRPV1的初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)也稱為辣椒素敏感神經(jīng)或香草素敏感神經(jīng)，這類神經(jīng)元具有兩極：外周纖維支配皮膚、黏膜和幾乎所有的內(nèi)臟器官，中央纖維連接脊髓。研究顯示TRPV1在初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)中的表達(dá)與痛覺(jué)、瘙癢的發(fā)生相關(guān)。TRPV1被激活后分泌的促炎性神經(jīng)肽，如P物質(zhì)(substance,SP)和降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)，以及產(chǎn)生的神經(jīng)沖動(dòng)通過(guò)中央纖維傳遞到脊髓，從而產(chǎn)生痛或癢感覺(jué)。TRPV1受體在痛覺(jué)的產(chǎn)生和傳遞過(guò)程中發(fā)揮著重要作用：Wakabayashi等[5]在Lewis肺癌骨轉(zhuǎn)移引起骨痛的研究中提出，Lewis肺癌細(xì)胞骨轉(zhuǎn)移后,轉(zhuǎn)移局部酸性的腫瘤微環(huán)境會(huì)激活感覺(jué)神經(jīng)纖維上TRPV1受體，從而激發(fā)骨骼的感覺(jué)神經(jīng)引起骨痛的發(fā)生。Berta等[6]的研究試圖靶向抑制感覺(jué)神經(jīng)元表達(dá)TRPV1、TRPA1離子通道蛋白來(lái)選擇性阻斷C纖維和Aδ神經(jīng)纖維從而起到治療慢性疼痛的作用。而Kittaka等[7]對(duì)于瘙癢的研究顯示，免疫系統(tǒng)及多種細(xì)胞因子和TRPV1的相關(guān)作用與皮膚瘙癢的發(fā)生有關(guān)。

2.TRPV1在腦組織中的表達(dá)：在大鼠大腦全部皮質(zhì)區(qū)、海馬和杏仁核等邊緣系統(tǒng)、紋狀體、下丘腦、網(wǎng)狀結(jié)、藍(lán)斑核、小腦和下橄欖核均發(fā)現(xiàn)TRPV1陽(yáng)性神經(jīng)細(xì)胞，而在人類頂葉皮質(zhì)第3層和第5層也發(fā)現(xiàn)TRPV1陽(yáng)性神經(jīng)細(xì)胞。多數(shù)研究顯示TRPV1表達(dá)于不同腦區(qū)神經(jīng)元并發(fā)揮其生理功能, Christopher的大鼠實(shí)驗(yàn)顯示，在孤束核中TRPV1的激活抑制棕色脂肪組織交感神經(jīng)活動(dòng)，從而減少由寒冷而誘發(fā)的棕色脂肪組織增加。Tóth等[8]應(yīng)用免疫電鏡法觀察大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)TRPV1的細(xì)胞表達(dá)，顯示TRPV1雖大部分表達(dá)于神經(jīng)細(xì)胞突觸后樹(shù)突棘但并不僅限于此，它們同樣表達(dá)于腦部小血管周?chē)切文z質(zhì)細(xì)胞和周細(xì)胞。隨后，人們對(duì)表達(dá)于腦內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的TRPV1的功能展開(kāi)一系列研究，Marrone等[9]在小鼠實(shí)驗(yàn)中報(bào)道TRPV1在小膠質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)要比前扣帶回皮質(zhì)和其他腦區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞含量高，激活小膠質(zhì)細(xì)胞上TRPV1受體可刺激皮質(zhì)中小膠質(zhì)細(xì)胞的微泡脫落從而間接增加谷氨酸能傳遞。

3.TRPV1在非神經(jīng)組織中的表達(dá)：諸多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已在動(dòng)物腎臟、脾臟、膀胱、心臟、胃和肥大細(xì)胞中描述了TRPV1蛋白或其mRNA的存在。人類表皮組織也發(fā)現(xiàn)TRPV1受體蛋白的表達(dá),TRPV1可以通過(guò)紫外線(UV)照射來(lái)激活，并介導(dǎo)UV誘導(dǎo)的基質(zhì)金屬蛋白酶-1和角質(zhì)形成細(xì)胞中的促炎細(xì)胞因子的增加，實(shí)驗(yàn)顯示阻斷TRPV1激活可抑制紫外線誘導(dǎo)的皮膚增厚和紅斑等皮膚反應(yīng)[10]。一些證據(jù)表明TRPV1在免疫系統(tǒng)發(fā)揮重要作用[11]。Bertin等[12]發(fā)現(xiàn)TRPV1通道蛋白在人類CD4+T細(xì)胞的質(zhì)膜上功能性表達(dá)，有助于T細(xì)胞受體(TCR)誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流。TRPV1在內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)尚具有爭(zhēng)議性，Hong等[13]通過(guò)免疫熒光檢測(cè)到小鼠腦微血管中TRPV1陽(yáng)性表達(dá)，腦血流量檢測(cè)顯示，短暫阻塞大腦中動(dòng)脈的模型小鼠在灌注恢復(fù)開(kāi)始20～30min會(huì)出現(xiàn)灌注下降且持續(xù)1h左右，TRPV1敲除模型小鼠灌注下降更嚴(yán)重且持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)；腦動(dòng)脈加壓檢測(cè)顯示辣椒素使血管產(chǎn)生適度舒張，去除血管內(nèi)皮后舒張的情況消失，推測(cè)內(nèi)皮細(xì)胞的TRPV1通道在損傷過(guò)程中增強(qiáng)，并有助于增大腦卒中后腦微血管的血管舒張能力。此外，TRPV1通道還被發(fā)現(xiàn)表達(dá)于氣道平滑肌細(xì)胞和上皮細(xì)胞[14，15]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，TRPV1也在不同的腫瘤組織中表達(dá)，并且其活化與癌細(xì)胞生長(zhǎng)和擴(kuò)散的調(diào)節(jié)相關(guān)，Sakall等[16]研究顯示，硒和順鉑組合可通過(guò)調(diào)節(jié)TRPV1表達(dá)產(chǎn)生顯著的抗癌效果。

三、以TRPV1受體為作用靶點(diǎn)的中草藥研究

1.具有抗炎鎮(zhèn)痛作用的中藥與TRPV1受體：許多瞬時(shí)電位受體(TRP)通道能夠被植物中發(fā)現(xiàn)的各種化合物激活或阻斷。中藥中許多具有陣痛作用的藥物都與TRPV1的激活或抑制有關(guān)，Sui等[17]使用關(guān)節(jié)炎疼痛大鼠模型研究芍藥甘草湯的鎮(zhèn)痛作用，顯示模型組大鼠的疼痛、炎性和水腫程度的增加。伴隨著TRPV1通道m(xù)RNA、蛋白表達(dá)水平和鈣介導(dǎo)功能的增強(qiáng)，以高劑量或中劑量口服給予芍藥甘草湯治療的模型大鼠顯示出上述病理狀況的顯著緩解，且TRPV1 mRNA和蛋白表達(dá)水平及鈣介導(dǎo)功能下調(diào)。激活TRPV1受體的吳茱萸，其鎮(zhèn)痛作用與TRPV1的脫敏有關(guān)[18]。中藥苦參提取物苦參堿能明顯改善過(guò)敏性接觸性皮炎小鼠的瘙癢和疼痛感，其機(jī)制可能與抑制TRPV1激活和降低IL-3含量有關(guān)[19]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示乳香和沒(méi)藥通過(guò)調(diào)節(jié)TRPV1受體mRNA和蛋白表達(dá)，減輕了慢性縮窄性損傷小鼠的機(jī)械性異常疼痛和熱超敏性[20]。中藥黃連中分離的有效成分小檗堿可抑制TRPV1的激活，從而減輕糖尿病神經(jīng)病變導(dǎo)致的疼痛。

2.具有其他治療作用的中草藥與TRPV1受體：除了鎮(zhèn)痛以外，治療其他疾病的一些中草藥的作用機(jī)制也與TRPV1受體有關(guān)。辣椒素激活TRPV1可導(dǎo)致動(dòng)物及人類咳嗽的發(fā)生[21]。枇杷葉提取物和川貝母中提取的熊果酸(ursolic acid,UA)可抑制辣椒素對(duì)TRPV1的激活作用，平貝母提取物貝母甲素(peimine,PM)和貝母乙素(peiminine,PN)雖不能直接抑制TRPV1的激活，但是當(dāng)聯(lián)合UA使用時(shí)可加強(qiáng)UA對(duì)TRPV1的抑制作用[22]。Kikuchi等[23]對(duì)大建中湯治療便秘的研究顯示，用TRPV1受體拮抗劑預(yù)處理可抑制犬模型中大建中湯誘導(dǎo)的結(jié)腸收縮，這表明口服大建中湯刺激結(jié)腸運(yùn)動(dòng)的作用機(jī)制與其對(duì)TRPV1的激活作用有關(guān)。從生姜中提取的6-姜酚具有類香草醇結(jié)構(gòu)，可以作為T(mén)RPV1激活劑,有關(guān)6-姜酚抑制腫瘤進(jìn)展的研究顯示，6-姜酚可激活TRPV1受體顯著減少表皮生長(zhǎng)因子、核因子-κB、細(xì)胞周期蛋白D1含量，進(jìn)而減少肺上皮細(xì)胞增生和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[24]。據(jù)報(bào)道，從花椒中提取的羥基鏈烷烴也可與TRPV1結(jié)合，這些成分在通過(guò)感覺(jué)神經(jīng)促進(jìn)消化道運(yùn)動(dòng)方面起著重要作用?？s尿丸是一種中醫(yī)傳統(tǒng)處方，用以治療下尿路癥狀數(shù)百年，對(duì)其治療效果和機(jī)制研究的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，縮尿丸可以改善由膀胱出口梗阻導(dǎo)致膀胱過(guò)度活動(dòng)模型大鼠的膀胱肥大癥狀，并校正了變化的尿動(dòng)力學(xué)參數(shù)，同時(shí)降低了模型組大鼠中增高的TRPV1 mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)。最近的研究顯示TRPV1受體是癲癇治療中潛在的藥物靶點(diǎn)之一，可被大麻素受體激活劑激活，因此大麻治療癲癇可能亦與TRPV1的作用亦有關(guān)，但此說(shuō)法仍處于假設(shè)階段。

四、展 望

TRPV1受體在初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元末梢感受傷害性刺激的過(guò)程中起到重要的感受和整合信息的作用，因此TRPV1受體的致敏或抑制成為臨床緩解瘙癢或疼痛的新思路。然而TRPV1受體在機(jī)體多組織廣泛分布與功能性表達(dá)，使得受體激動(dòng)劑或抑制劑的臨床使用受到一定限制。故相應(yīng)的完善TRPV1受體結(jié)構(gòu)、激活機(jī)制和不同組織中的表達(dá)的信息，將有助于選擇性作用于TRPV1受體的新藥物的開(kāi)發(fā)，這也將成為未來(lái)研究TRPV1受體的重點(diǎn)。

中藥藥物均具有一定的性和味，寒熱藥性及五味理論均是中藥藥性理論的重要組成成分，對(duì)中醫(yī)臨床遣藥組方具有重要的指導(dǎo)作用，同時(shí)也是中醫(yī)藥學(xué)研究的難點(diǎn)之一。人們對(duì)中藥作用機(jī)制及TRPV1相關(guān)性研究的不斷開(kāi)展為藥性成分的研究提供了新的切入點(diǎn)。有研究認(rèn)為T(mén)RPV1受體是辛味藥性發(fā)揮功效的潛在靶點(diǎn)，而藥物中化學(xué)成分誘導(dǎo)TRPV1和其他TRP家族mRNA的調(diào)節(jié)變化可能與中藥的寒熱性質(zhì)有關(guān)。相信隨著對(duì)中藥及TRP受體家族研究的不斷深入，中藥寒熱藥性及五味理論的科學(xué)內(nèi)涵將不斷被揭示和發(fā)現(xiàn)。