TRPV1 在咳嗽高敏感綜合征中的作用機(jī)制概述

李亞楠，余小萍，沈若冰

(上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院，上海)

0 引言

咳嗽是呼吸系統(tǒng)重要的防御反射，具有防止異物誤吸及清除氣道分泌物的作用，其功能受損或敏感性增高都會對人體造成傷害[1]。慢性咳嗽是指時間持續(xù)8 周以上、影像學(xué)檢查無明顯異常的咳嗽，是臨床最常見的病癥之一[2]。病因明確的慢性咳嗽患者經(jīng)過病因治療基本能得到有效緩解。但是有一部分患者經(jīng)過全面檢查、治療之后，病因仍無法明確，既往將這一類咳嗽歸為不明原因慢性咳嗽(unexplained chronic cough，UCC)[3]。

1 咳嗽高敏感綜合征(cough hypersensitivity syndrome，CHS)是慢性咳嗽診斷中的一個新概念，其關(guān)鍵特征是咳嗽反射的高敏感性

近年來對UCC 的研究表明，這些患者有基本相似的臨床特征，即存在咳嗽敏感性增高咳嗽可被多種化學(xué)物質(zhì)、氣味等環(huán)境刺激物刺激產(chǎn)生[4]，“咳嗽反射高敏感性”這一病理特征被認(rèn)為可能是理解并管理UCC 的關(guān)鍵。2011 年歐洲呼吸學(xué)會(ERS)在荷蘭舉行的“慢性咳嗽的診斷和分類”專題研討會上將其正式命名為“咳嗽高敏感綜合征”(cough hypersensitivity syndrome，CHS)，并建議將其正式列入WHO 的國際疾病分類目錄。目前專家對CHS診斷原則的共識為：經(jīng)過系統(tǒng)的慢性咳嗽病因檢查，排除已知的慢性咳嗽病因，針對慢性咳嗽病因治療無效的情況下，考慮其為咳嗽高敏感綜合征[5-7]。

CHS 的主要臨床表現(xiàn)為慢性咳嗽，咳嗽常因環(huán)境、溫度和體位改變而改變，接觸煙霧、異味等可誘發(fā)或加重，伴有咽癢、咽喉部不適或梗阻感、胸悶、清喉、聲嘶和發(fā)聲困難等[8-9]。部分患者可出現(xiàn)咳嗽的并發(fā)癥如咳嗽性暈厥、尿失禁、嘔吐、睡眠困難、疲勞、胸肌疼痛和抑郁或焦慮情緒等[10]。據(jù)流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，CHS 患病率為6% 以上，占慢性咳嗽發(fā)病率的48% 左右，經(jīng)常以上呼吸道感染作為起病的首發(fā)因素[11]。反復(fù)不愈的咳嗽造成醫(yī)療資源的浪費(fèi)，調(diào)查顯示每年約有3 億6000 萬美元的非處方藥用于治療慢性咳嗽，全球咳嗽治療花費(fèi)超過100 億美元[12]。

2 氣道神經(jīng)源性炎癥是咳嗽反射高敏感性的核心機(jī)制之一

目前咳嗽反射高敏感性的機(jī)制尚未完全明確，氣道神經(jīng)源性炎癥及咳嗽中樞易化被認(rèn)為參與了咳嗽高敏感性發(fā)生發(fā)展的過程。隨著呼吸道廣泛存在的速激肽網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)源性炎癥在氣道疾病發(fā)病機(jī)制中研究的深入，神經(jīng)源性炎癥在咳嗽敏感性增高發(fā)生機(jī)制中的作用也漸漸成為研究熱點(diǎn)之一。

目前普遍認(rèn)為，由支氣管肺C 纖維興奮釋放速激肽引起的神經(jīng)源性炎癥在咳嗽敏感性增高中起重要作用。由感覺神經(jīng)末梢釋放以P 物質(zhì)(Substance P，SP)為主的速激肽或神經(jīng)遞質(zhì)所介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)稱為神經(jīng)源性炎癥(neurogenic inflammation)，其中SP 作為神經(jīng)源性炎癥的核心介質(zhì)，在炎癥中的作用已非常明確。SP 存在于氣管、支氣管和肺的初級神經(jīng)C 纖維末端，這些感覺神經(jīng)C纖維不僅來自迷走神經(jīng)，也來自脊神經(jīng)背根神經(jīng)節(jié)。神經(jīng)源性炎癥反應(yīng)機(jī)制在于當(dāng)受到物理、化學(xué)、生物性等各種刺激時，外周的感覺神經(jīng)末梢攝取SP，逆行至脊神經(jīng)背根神經(jīng)節(jié)，隨后逆向性釋放SP 進(jìn)入局部組織中，作用于氣道效應(yīng)細(xì)胞上的相應(yīng)受體—速激肽1 受體(neurokinin-1 receptor，NK-1R)，引起外周組織血漿蛋白外滲、血管通透性增加，組織中黏液分泌增多[13]，繼而促進(jìn)肥大細(xì)胞脫顆粒釋放IL-6、IL-1β、TNF-α 等炎癥介質(zhì)，并促進(jìn)中性粒細(xì)胞黏附和移行，內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生黏附分子ICAM-1，激發(fā)炎癥反應(yīng)[14]。與傳統(tǒng)的炎癥反應(yīng)機(jī)制相比，神經(jīng)源性炎癥反應(yīng)有感覺神經(jīng)纖維的參與，通過軸突反射擴(kuò)大其效應(yīng)，較傳統(tǒng)的炎癥反應(yīng)因子能更早期地誘發(fā)炎癥瀑布的發(fā)生，進(jìn)一步加重組織的炎癥反應(yīng)。

速激肽參與咳嗽反射的作用已被許多研究證實(shí)，給予慢性咳嗽患者外周速激肽受體拮抗劑能有效治療咳嗽及降低辣椒素誘導(dǎo)的咳嗽高敏感性[15]。向豚鼠孤束核注射SP 能顯著增加支氣管C纖維傳出沖動輸出，給清醒豚鼠霧化吸入SP 也可以使其出現(xiàn)咳嗽，SP 還可以降低檸檬酸誘導(dǎo)的豚鼠咳嗽閾值，增加其咳嗽敏感性[16]。咳嗽敏感性增高的慢性咳嗽患者，其鼻灌洗液的SP 質(zhì)量濃度明顯高于咳嗽敏感性正?；颊撸人悦舾行耘cSP 的質(zhì)量濃度呈正相關(guān)[17]。高表達(dá)的SP 一方面使氣道上皮細(xì)胞受到持續(xù)損害，導(dǎo)致咳嗽感受器過多暴露，更容易受到物理或化學(xué)因素的刺激；另一方面SP 可導(dǎo)致血管通透性增加，氣管黏膜充血水腫，間接刺激咳嗽感受器，導(dǎo)致咳嗽反射敏感性增加，使咳嗽發(fā)作或加重，構(gòu)成咳嗽高敏狀態(tài)惡性循環(huán)的促動因素。

3 抑制由瞬時受體電位類香草酸受體亞型1(transient receptor potential vanillic-1，TRPV1)介導(dǎo)的氣道神經(jīng)源性炎癥從而降低咳嗽敏感性是治療咳嗽高敏感綜合征的關(guān)鍵途徑

3.1 TRPV1 的結(jié)構(gòu)與分布

TRPV1 又稱辣椒素受體，是配體門控的非選擇性陽離子通道蛋白，是瞬時受體電位通道蛋白的超家族成員之一，定位于C 纖維的末端。TRPV1 是由辣椒素、質(zhì)子和有害熱等多模態(tài)刺激激活的傷害性離子通道，作為一種傷害感受器，主要參與多種刺激的整合，調(diào)節(jié)傷害感受器的興奮性，是炎癥介質(zhì)觸發(fā)的細(xì)胞內(nèi)信號通路的終點(diǎn)靶點(diǎn)。

TRPV1 是離子型受體，在結(jié)構(gòu)上，功能性TRPV1 通道是四聚體膜蛋白，在中心水孔周圍組裝有四個相同的亞基。每個亞基顯示六個跨膜區(qū)段(S1-S6) 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其具有第五和第六區(qū)段之間的孔區(qū)域，以及細(xì)胞質(zhì)N 和C 末端。TRPV1 通道在N 末端含有三到四個錨蛋白結(jié)構(gòu)域，與胞質(zhì)蛋白相互作用。蛋白質(zhì)表現(xiàn)出細(xì)胞溶質(zhì)C 末端，其含有磷酸肌醇和鈣調(diào)蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域，以及蛋白激酶C(PKC) 和Ca2+ 鈣調(diào)蛋白依賴性激酶II(CAMKII) 磷酸化的共有位點(diǎn)[18]。

3.2 Ca2+內(nèi)流是TRPV1 活化的標(biāo)志，也是氣道炎癥中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

TRPV1 通道具有高Ca2+ 滲透性，允許Ca2+ 直接進(jìn)入，亦可通過電壓門控Ca2+通道去極化，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加。實(shí)驗(yàn)表明，辣椒素可引起Ca2+ 濃度顯著升高，而TRPV1 拮抗劑則完全抑制了Ca2+濃度的升高[19][20]。有學(xué)者將支氣管上皮細(xì)胞與香煙煙霧提取物(CSE)共同培養(yǎng)，檢測到細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平、炎癥因子(IL-1β、IL-8、IL-18、IL-33)mRNA 水平均升高，核苷結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域類似受體3(NLRP3) 炎癥小體表達(dá)增加，且10%CSE 刺激對細(xì)胞內(nèi)Ca2+內(nèi)流的影響具有時間依賴性，在2min 達(dá)到峰值。實(shí)驗(yàn)表明CSE 刺激支氣管上皮細(xì)胞，可以激活細(xì)胞內(nèi)鈣通道，顯著增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+內(nèi)流和炎癥因子的表達(dá)[21]。

鈣作為第二信使，TRPV1 介導(dǎo)的Ca2+上升可引發(fā)外周炎癥因子的釋放，這種反饋電路有助于增強(qiáng)炎癥組織的超敏反應(yīng)，引起局部血流量增加和血管滲漏導(dǎo)致水腫，亦可能通過磷酸化誘導(dǎo)炎癥因子的增加。研究表明，海水可刺激TRPV1 通道誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)鈣內(nèi)流，提高了細(xì)胞內(nèi)Ca2+ 濃度，升高的Ca2+ 可能通過增加核因子(NF-KB) 的磷酸化而增加了腫瘤壞死因子(TNF-α) 和白細(xì)胞介素(IL-1β、IL-6) 的釋放[22]。Jia 等人的研究結(jié)果表明，TRPV1 引起的Ca2+ 升高可產(chǎn)生活化T 淋巴細(xì)胞核因子(NFAT)上調(diào)的胸腺基質(zhì)淋巴生成素(TSLP)轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致氣道炎癥[23]。

3.3 TRPV1 是速激肽釋放的主要傳感器，TRPV1 的活化是速激肽釋放的上游機(jī)制

降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP) 是一種從TRPV1 敏感神經(jīng)末梢釋放的血管舒張性速激肽，其受體是一個g 蛋白偶聯(lián)受體，包括一個含有七個跨膜結(jié)構(gòu)域配體結(jié)合蛋白的異二聚體、降鈣素樣受體(CLR) 和一個單一跨膜蛋白受體活化修飾蛋白1(RAMP1)。CGRP 一直被認(rèn)為是一種促炎性疾病介質(zhì)，可以增加免疫細(xì)胞和因子的數(shù)量，參與體內(nèi)的炎癥反應(yīng)，引起組織充血和水腫。研究發(fā)現(xiàn)，在感覺神經(jīng)元、心臟、氣管中，細(xì)胞外酸化可誘導(dǎo)CGRP 神經(jīng)元分泌增加[24]，且辣椒素誘導(dǎo)背根神經(jīng)元CGRP-α 和CGRP-β 的mRNA 表達(dá)呈時間和劑量依賴性上調(diào)，TRPV1 抑制劑可顯著減少CGRP 的分泌[25]。CGRP 有強(qiáng)烈舒張肺血管，增加肺血容量的作用，在CGRP 的刺激和誘導(dǎo)下，可使氣道分泌細(xì)胞尤其是杯狀細(xì)胞分泌的黏液量隨著腺體血流量的增加而增加，亦可引發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，且細(xì)胞增殖隨著氣道內(nèi)皮細(xì)胞CGRP 免疫反應(yīng)的增強(qiáng)而增加，對氣道平滑肌的收縮作用也隨之增強(qiáng)[26]。

上文所述的SP 是感覺末梢釋放的另一重要速激肽，可通過與內(nèi)皮上NK-1 受體相互作用以磷酸化內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)，從而增加NO 誘導(dǎo)的血管舒張作用，并在與白細(xì)胞受體相互作用后促進(jìn)血管舒張介質(zhì)如前列腺素和組胺的釋放，從而誘導(dǎo)血管舒張作用。此外，它能使肥大細(xì)胞脫顆粒，引起中性粒細(xì)胞聚集，促進(jìn)白細(xì)胞粘附，并激活免疫細(xì)胞。NF-KB 是一種與促炎癥因子相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，TRPV1 通過釋放SP 上調(diào)NF-KB 介導(dǎo)促炎作用[27]，SP 通過激活轉(zhuǎn)錄因子NF-KB 刺激趨化因子(如TNF-α、IL-6 和MCP-1)和粘附分子(如ICAM-1 和VCAM-1)的產(chǎn)生，PKC 下游NF-KB 的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(erk1/2)依賴性激活和磷酸肌醇3 激酶(PI3K-AKT) 通路可能是SP 誘導(dǎo)炎癥的一個信號通路[28]。磷酸化誘導(dǎo)的TRPV1 通道活性增強(qiáng)和SP 表達(dá)增加是導(dǎo)致傷害感受器激活和敏化的主要事件[29]。

4 總結(jié)與展望

隨著對CHS 發(fā)病機(jī)制的深入研究，氣道神經(jīng)源性炎癥是其主要機(jī)制的觀點(diǎn)受到越來越多學(xué)者的認(rèn)可，TRPV1 作為傷害感受器，可被多種刺激激活，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+ 內(nèi)流，引起外周炎癥因子的釋放，亦可作為速激肽釋放的主要傳感器，通過釋放速激肽調(diào)節(jié)氣道細(xì)胞炎癥反應(yīng)。目前對CHS 的治療以神經(jīng)調(diào)節(jié)藥物為主[30]：中樞性鎮(zhèn)咳藥，如阿片受體激動劑、加巴噴丁、曲馬多、阿米替林、普雷巴林等，可成功降低超敏反應(yīng)，但具有依賴性，易產(chǎn)生疲勞、口干、嗜睡、眩暈、頭痛、體重增加、視力模糊、記憶喪失等副作用，甚至自殺和帕金森氏惡化，臨床使用受到限制[31,32]。外周性鎮(zhèn)咳藥，如AF-219 是一種P2X3 受體拮抗劑，可顯著降低咳嗽頻率，然無法避免味覺障礙，接受度較低[33-35]。

中醫(yī)藥治療慢性咳嗽歷史悠久，因人而異，療效顯著[36]。研究表明，中草藥治療咳嗽高敏綜合征，可降低速激肽SP 和CGRP 的水平，減輕肺損害，減輕氣道神經(jīng)源性炎癥，明顯減少咳嗽次數(shù)；降低炎性介質(zhì)釋放，改善咳嗽癥狀，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能，促進(jìn)疾病康復(fù)[37-40]。部分中草藥提取物具有鎮(zhèn)咳、抗氧化和抗炎的作用，能顯著抑制環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的A549 細(xì)胞TRPV1、TRPA1 和NOS3 的表達(dá)及NO 的釋放，改善咳嗽頻率[41]，且中醫(yī)藥治療咳嗽高敏感綜合征不具有成癮性及毒副作用。因此，中醫(yī)藥治療咳嗽高敏感綜合征具有一定優(yōu)勢，繼續(xù)做好中醫(yī)藥的基礎(chǔ)研究與臨床研究，從中醫(yī)藥中尋找TRPV1 受體的靶向藥物是我們未來研究的方向。