瞬時(shí)受體電位錨蛋白1通道在心血管疾病中的研究進(jìn)展

游紫陽 鄭麗婷 林萬鵬 邱小宇 馮莉 楊驕霞

研究發(fā)現(xiàn)，瞬時(shí)受體電位錨蛋白1 通道（TRPA1）與心血管疾病之間存在相關(guān)性。本文介紹TRPA1 在心血管疾病中的研究進(jìn)展，以期為心血管疾病診斷或治療提供新思路。

1 瞬時(shí)受體電位通道超家族

瞬時(shí)受體電位通道（TRP）是四聚體形式的Ca2＋內(nèi)流通道[1]。根據(jù)TRP 家族成員氨基酸序列同源性的差異，又分為TRPA、TRPC、TRPV、TRPM、TRPP、TRPML、TRPN 等7 個(gè)不同亞科[2]。寒冷、pH 值或滲透壓的變化、機(jī)械拉伸、氧化應(yīng)激等外界刺激可作用于TRP 通道，TRP 通道被激活后，可參與疼痛、瘙癢、溫度感知、視覺、味覺、嗅覺、觸覺等軀體感覺傳導(dǎo)過程。TRP 家族成員參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展，其中包括心血管疾病[3]。

2 TRPA1的結(jié)構(gòu)與分布

由于TRPA 分子結(jié)構(gòu)具有大量N 末端錨蛋白重復(fù)序列，TRPA 通道首先被命名為 ANKTM1。TRPA1 是TRPA 亞家族的唯一成員，包含6 個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域（S1～S6）[4]。S6 是TRPA1 通道激動(dòng)劑與拮抗劑的雙重結(jié)合位點(diǎn)[5]。TRPA1 激活后，膜對Ca2＋的通透性增加，同時(shí)，Na＋、H＋等細(xì)胞外陽離子內(nèi)流增加。Ca2＋和Na＋穿過TRPA1 通道，導(dǎo)致膜去極化，發(fā)揮一系列生理及病理生理作用。TRPA1 可作為感受器感應(yīng)如疼痛、寒冷、瘙癢和其他保護(hù)性反應(yīng)，在氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)等病理過程中發(fā)揮重要作用[6]。近年來，TRPA1 已經(jīng)被證實(shí)廣泛分布于心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、心臟成纖維細(xì)胞、動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞等[7]，并參與多種心血管疾病的調(diào)節(jié)過程。

3 TRPA1與心血管疾病

3.1 TRPA1與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化以動(dòng)脈壁硬化和動(dòng)脈管腔狹窄為特征，巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的膽固醇代謝和促炎性因子分泌是動(dòng)脈粥樣硬化起始和進(jìn)展的核心步驟[8]。巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化的免疫反應(yīng)中起著重要作用，泡沫細(xì)胞過度攝入膽固醇是動(dòng)脈粥樣硬化形成的主要原因之一[9]。

在載脂蛋白E 基因缺陷（ApoE-/-）小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型中，TRPA1 通道拮抗劑HC030031或敲除TRPA1 基因可加劇ApoE-/-小鼠氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞脂質(zhì)積累，加重動(dòng)脈粥樣硬化、高脂血癥和全身炎性反應(yīng)[8]。TRPA1 通道激動(dòng)劑AITC 則可延緩動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。腫瘤壞死因子-α（TNF-α）誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)是動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展的關(guān)鍵事件，TRPA1 激動(dòng)劑AITC 激活的巨噬細(xì)胞可減弱TNF-α 誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)，提示TRPA1 激活具有抗炎作用。研究發(fā)現(xiàn)，TRPA1-/-小鼠模型中M1 型巨噬細(xì)胞（促炎巨噬細(xì)胞）標(biāo)志物的表達(dá)水平較野生型小鼠顯著增加，而M2 型巨噬細(xì)胞（抗炎巨噬細(xì)胞）標(biāo)志物的表達(dá)水平顯著減少。TRPA1 在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中表達(dá)上調(diào)，可以調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的炎性表型，從而調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展，TRPA1 可能成為動(dòng)脈粥樣硬化和其他代謝性疾病的治療靶點(diǎn)[10]。謝洪祥[11]的研究表明，當(dāng)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展為冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病（冠心?。r(shí)，單核巨噬細(xì)胞TRPA1 的蛋白及mRNA表達(dá)水平均明顯升高，且隨著冠狀動(dòng)脈病變程度的加重，單核巨噬細(xì)胞 TRPA1 的mRNA 表達(dá)水平增加，故TRPA1 可作為預(yù)測冠狀動(dòng)脈病變程度的新指標(biāo)。目前尚不清楚TRPA1 通道如何依賴Ca2＋內(nèi)流介導(dǎo)巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞的形成，有待進(jìn)一步研究。

3.2 TRPA1與心力衰竭

心力衰竭是大多數(shù)心血管疾病發(fā)展的終末階段。在1 項(xiàng)動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中，辣椒素作為TRPV1的激動(dòng)劑，能增強(qiáng)心臟交感反射。Ca2＋作為重要的第二信使，不僅參與心臟的興奮收縮偶聯(lián)和心臟舒張，而且參與各種心血管疾病關(guān)鍵信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。研究表明，TRPA1 在人類和小鼠心力衰竭時(shí)表達(dá)增加[12]。TRPA1 通道分布于心肌細(xì)胞中，且TRPA1 介導(dǎo)的Ca2＋釋放使細(xì)胞內(nèi)總的游離鈣濃度（[Ca2＋]i）增加近40%[13]。在小鼠模型實(shí)驗(yàn)中，TRPA1 激動(dòng)劑AITC 能使分離的心肌細(xì)胞[Ca2＋]i峰值、達(dá)到峰值的時(shí)間和速度呈劑量依賴性增加，而經(jīng)TRPA1 拮抗劑HC-030031 預(yù)處理的心肌細(xì)胞和TRPA1-/-小鼠的心肌細(xì)胞[Ca2＋]i無明顯變化[14]。TRPA1 通過鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）依賴機(jī)制調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的收縮功能和[Ca2＋]i。心肌細(xì)胞中TRPA1 參與了CaMKⅡ依賴的信號通路的激活，增強(qiáng)了心肌細(xì)胞的收縮功能[15]。抑制TRPA1 通道可改善小鼠心功能，從而顯著改善心肌肥厚和心力衰竭，其主要機(jī)制為降低心臟質(zhì)量指數(shù)、增加心室容積以及改善小鼠因主動(dòng)脈收縮引起的壓力超負(fù)荷[16]。另外，抑制 TRPA1 通道可顯著降低壓力負(fù)荷誘導(dǎo)小鼠的CaMKⅡ磷酸化。CaMKⅡ抑制劑KN-93 可逆轉(zhuǎn)AITC 誘導(dǎo)的[Ca2＋]i峰值增加，增強(qiáng)心肌收縮功能[14]。

這些研究提示TRPA1 可降低Ca2＋內(nèi)流，抑制鈣依賴通路的激活，改善壓力負(fù)荷引起的心力衰竭。

3.3 TRPA1與心肌缺血再灌注損傷

心肌缺血再灌注損傷的病理狀態(tài)與心肌功能惡化和炎性反應(yīng)相關(guān)。細(xì)胞內(nèi)Ca2＋超載和過量活性氧（ROS）被認(rèn)為是心肌缺血再灌注損傷的關(guān)鍵。研究認(rèn)為TRPA1 通道是TRP 家族中對ROS最敏感的成員[17]。TRPA1 通道通過調(diào)節(jié)Ca2＋超載和ROS，參與心肌缺血再灌注損傷的發(fā)展[16]。既往研究表明，TRPAl 可對心肌細(xì)胞產(chǎn)生毒性，在小鼠心肌缺血再灌注損傷過程中產(chǎn)生的丙烯醛可誘導(dǎo)Ca2＋的積累，是心臟損傷的重要原因，而TRPAl拮抗劑HC-030031 可顯著減弱這種作用[18]。研究證實(shí)，TRPA1 通道拮抗劑HC-030031 能顯著減輕小鼠心肌梗死4 周后的心功能障礙，還能減少心肌梗死后的心肌纖維化和細(xì)胞凋亡，顯著增加梗死邊緣區(qū)血管生成[19]。Conklin 等[20]建立小鼠心肌缺血再灌注模型，發(fā)現(xiàn)TRPA1-/-小鼠在心肌缺血再灌注30 min 后心肌梗死面積顯著小于野生型小鼠。HC-030031 對心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用與Na＋/Ca2＋交換抑制劑SN-6相當(dāng)，提示鈣超載是心肌缺血性損傷的重要特征，可導(dǎo)致心肌細(xì)胞壞死[19]。心肌TRPA1 的激活可能與心肌缺血再灌注損傷有關(guān)，TRPA1 可能成為減輕心肌缺血再灌注損傷的新治療靶點(diǎn)。

3.4 TRPA1與心肌纖維化及心肌肥厚

心臟纖維化幾乎是所有心臟疾病終末階段的特征，心肌成纖維細(xì)胞的活化與心肌纖維化的形成密切相關(guān)。心肌成纖維細(xì)胞可在多種病理因素及多種因子的介導(dǎo)下激活，產(chǎn)生大量的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）[21]。心肌ECM 成分的改變是心肌纖維化的病理基礎(chǔ)。既往研究表明，鈣依賴信號對心肌成纖維細(xì)胞的增殖和分化以及ECM 的產(chǎn)生至關(guān)重要[22]。轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）超家族在ECM 形成中也發(fā)揮重要作用，TGF-β1 可以誘導(dǎo)心肌成纖維細(xì)胞活化。Okada 等[23]研究表明，抑制TRPA1 通道可減弱成纖維細(xì)胞中TGF-β1 信號級聯(lián)反應(yīng)，減輕纖維化和炎性反應(yīng)。體外研究發(fā)現(xiàn)，心肌成纖維細(xì)胞的分化與甲基乙二醛誘導(dǎo)的Ca2＋內(nèi)流密切相關(guān)，這種作用隨著TRPA1 通道的抑制而減弱，該研究表明甲基乙二醛誘導(dǎo)的心肌成纖維細(xì)胞需要TRPA1 介導(dǎo)的鈣依賴信號通路[24]。TRPA1 在成人心室成纖維細(xì)胞中表達(dá)，抑制TRPA1通道活性可以降低甲基乙二醛誘導(dǎo)的Ca2＋內(nèi)流。王震[25]的研究還表明，抑制TRPA1 可通過鈣依賴信號通路和抑制M2 巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化，減輕心肌肥厚及心肌纖維化。TRPA1 在心肌纖維化的病理過程中起著重要的作用，但仍需要進(jìn)一步研究TRPA1在心肌纖維化和心肌肥厚形成的不同階段的作用。

3.5 TRPA1與心律失常

心律失常的發(fā)生與多種因素有關(guān)，遺傳因素和其他外部因素均可引起心律失常。近期研究發(fā)現(xiàn)，心律失常與環(huán)境污染也有一定的關(guān)系[26]，其機(jī)制可能為空氣污染干擾調(diào)節(jié)心律的自主神經(jīng)系統(tǒng)（ANS）的平衡，增加了心律失常的發(fā)生[27]。丙烯醛作為TRPA1 通道的激動(dòng)劑，是化學(xué)工業(yè)中重要的中間合成體，還廣泛存在于煙草煙霧和火災(zāi)燃燒氣體中，是大氣污染的常見化合物。研究表明，長期暴露于丙烯醛可增加小鼠心率變異性和心律失常的發(fā)生率。雖然普遍認(rèn)為心率變異性降低可使人類心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)升高，但是心率變異性升高也與心血管不良結(jié)局有關(guān)[28]。而敲除TRPA1 基因或給予TRPA1 抑制劑可顯著降低小鼠心律失常的發(fā)生率[29]。心率變異性可作為ANS 失衡的標(biāo)志，TRPA1 通道可能通過引起ANS 失衡參與心律失常的發(fā)生。

4 小結(jié)

TRPA1 通道的激活對動(dòng)脈粥樣硬化具有正向保護(hù)作用，抑制TRPA1 通道或是敲除TRPA1 基因，可減輕心力衰竭、心肌纖維化、心肌缺血再灌注損傷以及心律失常，這表明TRPA1 通道對心血管疾病有正負(fù)雙向調(diào)節(jié)作用。TRPA1 通道參與多種心血管疾病的病理生理過程，可能成為未來心血管疾病研究的熱點(diǎn)。