TRPV1/TRPA1在眼科術(shù)后痛覺過敏中的作用

葉澤熙 綜述 甘小亮 審校

(1.中山大學(xué)中山眼科中心，眼科學(xué)國家重點實驗室，廣東省眼科視覺科學(xué)重點實驗室，廣州 510060；2.中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院麻醉科，廣州 510080)

手術(shù)是治愈眼科疾病的重要手段，同時，手術(shù)創(chuàng)傷也可造成傷害感受器激活，并由此引起術(shù)后急性疼痛。疼痛是一種復(fù)雜的主觀體驗，由傷害性刺激所傳導(dǎo)的感覺信息誘發(fā)。疼痛作為生物警報信號，對于維持人類的生存至關(guān)重要。角膜感知系統(tǒng)是人體中最敏感也是最復(fù)雜的感知系統(tǒng)，包含產(chǎn)生動作電位的離子通道的傷害性感受器等，從而形成人體中最強大的疼痛產(chǎn)生器。角膜神經(jīng)末梢很容易遭到手術(shù)創(chuàng)傷，從而產(chǎn)生痛覺反應(yīng)[1]。若術(shù)后急性疼痛的處理不當，可引起痛覺過敏反應(yīng)，如激光角膜屈光手術(shù)后出現(xiàn)嚴重的神經(jīng)性畏光、神經(jīng)性中樞性疼痛狀態(tài)或慢性干眼樣疼痛等痛覺過敏癥狀，癥狀持續(xù)幾個月，也可長達1年，甚至更長[2]。

痛覺過敏表現(xiàn)為在感覺缺陷的皮膚臨近區(qū)域出現(xiàn)感覺異常或者感覺超敏的反應(yīng)，即輕微的觸碰可導(dǎo)致嚴重的疼痛反應(yīng)。眼科術(shù)后痛覺過敏的癥狀表現(xiàn)為角膜區(qū)域干燥、燒傷、疼痛、酸痛、刺痛和異物感等，也包括頭痛，眼瞼痙攣或眼眶，面部和頜骨周圍的全身不適等，其誘發(fā)因素包括風、空調(diào)及光線等。痛覺過敏也是一種疼痛狀態(tài)，其特征在于傷害感受器對其有害刺激的敏感性和響應(yīng)性增加。

角膜傷害感受器分布廣泛，其密度是真皮的300～600倍，位于表層上皮細胞之間，淚液薄膜層的內(nèi)層，包括溫度感受器、機械感受器等。瞬時感受器電位(transient receptor potential，TRP)通道能密切感知冷熱，化學(xué)以及機械刺激的變化，并是產(chǎn)生痛覺反應(yīng)主要感受器[3]。其中，瞬時受體電位香草酸亞型1(transient receptor potential vanilloid-1，TRPV1)廣泛表達三叉神經(jīng)節(jié)(trigeminal ganglion，TG)和迷走神經(jīng)(vagus，VG)的初級感覺神經(jīng)元上，且在肽能(富含神經(jīng)肽CGRP和SP以及神經(jīng)營養(yǎng)因子受體TrkA)和非肽能神經(jīng)元均有表達。Yuan等[4]觀察了21例角膜屈光術(shù)后角膜病理性疼痛患者，發(fā)現(xiàn)與TRPV1表達相關(guān)的p.Q85R基因變異有關(guān)；此外，在痛覺過敏患者中，共聚焦顯微鏡下，基質(zhì)下的角膜神經(jīng)纖維形態(tài)及密度已發(fā)生改變，這些結(jié)果均提示TRPV1在刺激角膜感知并引起眼部痛覺過敏的重要性。

瞬時受體電位錨蛋白1(transient receptor potential ankyrin-1，TRPA1)能夠感受多種有害刺激，如冷熱、刺激化合物以及細胞損傷后有關(guān)的內(nèi)源性物質(zhì)，從而引起痛覺反應(yīng)。研究[5]發(fā)現(xiàn)TRPA1缺陷小鼠對能夠激活支配眼睛感受神經(jīng)元產(chǎn)生痛覺的丙烯酸和其他揮發(fā)性刺激物的敏感性大大降低，上述結(jié)果充分說明TRPV1/TRPA1是眼科術(shù)后產(chǎn)生痛覺過敏的主要離子通道

1 P物質(zhì)對TRPV1/TRPA1的影響

研究[6]顯示：在干眼模型中，TRPM8+冷纖維中TRPV1表達增加，通過釋放神經(jīng)肽物質(zhì)P，從而引起冷異常性疼痛。Demartini等[7]在研究中指出：TRPA1通道參與了眶下神經(jīng)慢性損傷介導(dǎo)的疼痛，而且TRPA1拮抗劑ADM_12可以消除眶下神經(jīng)慢性收縮損傷引起的P物質(zhì)增加。這說明TRPA1可以通過P物質(zhì)的釋放來介導(dǎo)三叉神經(jīng)產(chǎn)生的疼痛，進而影響眼睛的痛覺反應(yīng)發(fā)生。

P物質(zhì)(SP)是快速激肽家族中高度保守的成員，在哺乳動物的組織和體液中廣泛分布，參與多種神經(jīng)元信號通路，介導(dǎo)感覺和情緒反應(yīng)[8]。SP在神經(jīng)系統(tǒng)中合成，儲存在致密的核心囊泡中，包括儲存在三叉神經(jīng)節(jié)中，在接受傷害性刺激后通過快速軸突運輸?shù)街車窠?jīng)末梢[9]。SP能作用于表達NK1受體的細胞上，促進神經(jīng)源性炎癥的發(fā)生而引起疼痛[10]。當機體受到傷害性刺激，C纖維和Aδ類纖維會分泌SP以及使SP結(jié)合的NK-1受體，導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性增高[11]。P物質(zhì)與NK-1受體結(jié)合后激活磷酸酯酶Cβ(PLC)，并將脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)水解成1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DAG)，IP3激活細胞膜上的鈣離子通道后使其釋放鈣離子，而間接激活蛋白激酶C(PKC)，從而降低TRPV1/TRPA1激活閾值，從而引起痛覺過敏反應(yīng)，也有報道[12]稱DAG也可以直接激活PKC而使TRPV1增敏。

2 神經(jīng)生長因子對TRPV1/TRPA1的影響

神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)是一種神經(jīng)營養(yǎng)蛋白，在哺乳動物中還包括腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、神經(jīng)營養(yǎng)因子-3(neurotrophic factor 3，NT-3)和神經(jīng)營養(yǎng)因子-4/5 (neurotrophic factor 4/5，NT-4/5)，促進周圍神經(jīng)生長、修復(fù)。角膜手術(shù)后，由于末梢神經(jīng)損傷，NGF參與了對角膜末梢神經(jīng)的修復(fù)[13]。NGF也是一種重要的疼痛物質(zhì)，通過與高表達在三叉神經(jīng)節(jié)上的TrkA受體結(jié)合后[14]，受體二聚化、自磷酸化，并通過對接和磷酸化下游靶點，從而引起損傷部位的傷害性感受器的直接敏化和背根神經(jīng)節(jié)基因表達的改變來改變痛覺，通過增加TRPV1的磷酸化和轉(zhuǎn)運增強傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的痛覺信號，從而引起痛覺過敏[15]。Diogene等[16]發(fā)現(xiàn)NGF參與三叉神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中TRPA1的功能上調(diào)，并在口面部神經(jīng)損傷和炎癥后痛覺過敏的發(fā)展中起重要作用。Patil等[17]也指出TRPA1的致敏作用依賴于NGF和TRP的作用。

3 炎癥因子對TRPV1/TRPA1的影響

由于手術(shù)切口的創(chuàng)傷，隨之引起的切口周圍炎癥反應(yīng)[18]。炎癥反應(yīng)釋放的炎性介質(zhì)是經(jīng)典的傷害感受器敏化劑，炎性介質(zhì)濃度的增加，傷害性感受器的敏感性也會隨之增加[19]。

IL-1β是白細胞介素家族的一員，由活化的單核/巨噬細胞產(chǎn)生，在炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答反應(yīng)中具有重要的生物效應(yīng)。在酵母聚糖誘導(dǎo)痛覺過敏模型中，IL-1β蛋白表達顯著增加[20]，充分說明IL-1β在痛覺過敏中的重要作用。IL-1β可在角膜末梢神經(jīng)損傷后，被小膠質(zhì)細胞和免疫細胞大量釋放[21]，激活三叉神經(jīng)節(jié)上的TRPV1[22]。TRPV1的激活后可以通過L型電壓依賴性鈣離子通道(voltage dependent calcium channels，VDCC)來調(diào)節(jié)Ca2+內(nèi)流，繼而觸發(fā)神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)肽類和興奮性氨基酸，最終引起痛覺過敏的形成[22]。同時，IL-1β可以通過作用在DRG的IL-1R1受體上，通過IL-1β受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和p38絲裂原活化蛋白激酶的激活，改變抗河豚毒素鈉離子電流依賴門控通道(抗TTX鈉通道)緩慢失活和增強抗TTX鈉通道的持續(xù)電流而促進痛覺過敏的發(fā)生[23]。Noh等[24]發(fā)現(xiàn)：術(shù)后的痛覺過敏可能與NLRP3介導(dǎo)的IL-1β的釋放作用關(guān)系密切，后者作用于C纖維和免疫細胞上的非選擇性陽離子通道TRPA1，從而產(chǎn)生痛覺過敏反應(yīng)。在干眼動物模型中，小膠質(zhì)細胞NLRP6/NLRP3、NLRP12及NLRC4等炎性小體活化失衡是眼部炎癥的主要通路，促進放大并扭曲傳入的疼痛信號，導(dǎo)致對正常無害刺激產(chǎn)生異常性的疼痛反應(yīng)，且是引起干眼疼痛癥狀的重要因素[25]。

4 圍手術(shù)期阿片類藥物對TRPV1/TRPA1的影響

隨著患者對舒適化需求的增多，需要在鎮(zhèn)靜或全身麻醉下的手術(shù)日趨增加。而在一項眼科術(shù)后疼痛調(diào)查研究中，全身麻醉是其危險因素之一，提示圍手術(shù)期阿片類藥物使用與眼科術(shù)后痛覺過敏關(guān)系密切。阿片類鎮(zhèn)痛藥物是緩解眼科手術(shù)期間急性疼痛的主要藥物，在發(fā)生術(shù)后痛覺過敏的患者中，相當比例與圍手術(shù)期阿片類藥物的持續(xù)使用有關(guān)，也可稱為阿片源性痛覺過敏(opioid-induced hyperalgesia，OIH)[26]。阿片藥物與手術(shù)創(chuàng)傷對痛覺過敏的作用難以隔離，兩者相互促進，共同發(fā)展為術(shù)后痛覺過敏，從而延遲手術(shù)后的康復(fù)，影響到眼科手術(shù)患者的康復(fù)。Schmidt等[27]指出：眼科手術(shù)患者在接受高劑量的瑞芬太尼輸注后，在術(shù)后30 min會出現(xiàn)顯著的機械痛閾降低，說明圍手術(shù)期阿片類藥物使用與眼科術(shù)后痛覺過敏關(guān)系密切。

阿片類藥物作用的受體是μ-阿片類受體(μ-opioid receptor，MOR)，是一種G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor，GPCR)。與其他GPCR一樣，MOR的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)收G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor kinase，GRK)，β-抑制蛋白(β-arrestin)等影響。G蛋白信號通路通過MOR偶聯(lián)Gαi亞基，抑制環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)的產(chǎn)生，從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。而GRK通過MOR受體C-末端尾部的磷酸化促進β-arrestin與MOR的結(jié)合，這阻止了后者與G蛋白異源三聚體的關(guān)聯(lián)，破壞G蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制G蛋白信號介導(dǎo)的鎮(zhèn)痛，并產(chǎn)生阿片類幾種主要的不良反應(yīng)[28]。

TRPV1可以抑制GRK引起的磷酸化，通過TRPV1的鈣流入，導(dǎo)致G蛋白偶聯(lián)受體激酶5(GRK5)遠離質(zhì)膜的鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性易位，從而阻斷其磷酸化MOR的能力，但同時不影響G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[29]。經(jīng)典的GPCR下游分子PLC、DAG、IP3都參與了阿片類藥物的鎮(zhèn)痛作用，有研究[30]發(fā)現(xiàn)：給小鼠鞘內(nèi)注射TRPA1激動劑肉桂醛在誘發(fā)機械痛覺過敏后，再抑制PLC，可以顯著降低肉桂醛引起的機械性痛覺過敏。這表明TRPA1可以通過調(diào)節(jié)經(jīng)典的GPCR下游分子PLC參與GPCR受體的傷害性傳遞。

5 肥大細胞激活對TRPV1/TRPA1的影響

在痛覺過敏進程中，肥大細胞也發(fā)揮了重要作用。如肥大細胞被激活并導(dǎo)致內(nèi)臟神經(jīng)高敏感性，并且是內(nèi)臟痛的主要誘因[31-32]。肥大細胞能促進角膜新生血管的產(chǎn)生[33]，且肥大細胞釋放組胺在過敏性結(jié)膜炎及瘙癢進程中發(fā)揮重要作用[34]，與激活TRPV/TRPA1有關(guān)[35]，說明肥大細胞激活可能在眼科術(shù)后痛覺過敏中起關(guān)鍵作用。

肥大細胞特異性受體MrgprX2是一種新型的Gαq偶聯(lián)阿片樣受體[36]，提示肥大細胞存在被阿片類藥物激活可能性。蛋白酶激活受體2(protease activated receptor 2，PAR-2)可以被肥大細胞釋放的胰蛋白酶激活，參與軀體和內(nèi)臟疼痛信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究[37]發(fā)現(xiàn)：足底注射PAR-2拮抗劑可以引起緩解術(shù)后早期疼痛，而注射PAR-2激動劑會引起術(shù)后疼痛的加劇。PAR-2在三叉神經(jīng)節(jié)中大量表達，激活后的PAR-2通過激活下游PLC，將膜上的PIP2分解為DAG和IP3，IP3動員細胞內(nèi)鈣庫釋放鈣離子到胞質(zhì)中與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，而DAG在鈣離子的協(xié)同下激活PKC?，PKC?活化促進TRPV1磷酸化來增強門控通道[38]。Kopruszinski等[39]指出：給大鼠使用PAR-2抑制劑PAR650097可以有效防止?jié)撛谥旅魟游镏杏蒚RPA1激動劑引起的皮膚異常性疼痛，TRPA1可以通過三叉神經(jīng)上的PAR-2介導(dǎo)疼痛的發(fā)生；此外，PAR-2誘導(dǎo)TRPV1的致敏也可導(dǎo)致脊髓中神經(jīng)肽釋放增強，從而加劇熱痛。

6 TRPV1/TRPA1的應(yīng)用對眼科術(shù)后痛覺過敏現(xiàn)象的意義

在目前去阿片化模式鎮(zhèn)痛中，瞬時受體電位(transient receptor potential，TRP)通道的在病理生理條件下是重要的參與者得到了越來越多的關(guān)注。無論是TRP激動劑還是TRP拮抗劑都能產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果。但在產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果的同時，它們產(chǎn)生的毒副作用仍然是阻礙它們成為臨床鎮(zhèn)痛用藥的主要原因。

6.1 TRPV1激動劑鎮(zhèn)痛模式

1)辣椒素是TRPV1的經(jīng)典激動劑，在過去常會使用含有辣椒素的酒精或者香口膠治療牙痛。辣椒素的激活與鎮(zhèn)痛之間保持一種平衡。當使用足夠高濃度的辣椒素會引起感覺神經(jīng)元的脫敏產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。但是，這種鎮(zhèn)痛方式也存在其弊端，當辣椒素濃度未達到脫敏濃度時，會引起患者的疼痛，而且會有潛在的神經(jīng)毒副作用。2)樹脂膠毒素是目前已知的最強大的TRPV1激動劑，它能刺激TRPV1誘導(dǎo)極長時間的鈣內(nèi)流，從而使感覺神經(jīng)元脫敏。正在進行的臨床試驗[40]表示通過鞘內(nèi)注射的方式可以持久緩解晚期癌癥患者的疼痛，但結(jié)果顯示樹脂膠毒素會引起表達TRPV1陽性的感覺神經(jīng)元細胞死亡。

6.2 TRPV1拮抗劑鎮(zhèn)痛模式

1)SB-705489(葛蘭素史克)是第1個進入臨床研究的選擇性TRPV1拮抗劑。在單劑量安慰劑對照I期研究[40]中，SB-705489在400 mg下提高了正常皮膚熱痛閾和減少辣椒素誘發(fā)鼻炎癥狀。目前沒有高熱或低熱不良事件的報道，但在第2期牙痛實驗中，SB-705489并沒有表現(xiàn)良好的鎮(zhèn)痛效果。

6.3 多模態(tài)拮抗劑ABT-102

多模態(tài)拮抗劑ABT-102是一種多模態(tài)的拮抗劑，使用二氧化碳激光對正常和炎癥的皮膚誘發(fā)疼痛刺激。在這項實驗性疼痛研究[41]中，6 mg劑量的ABT-102被發(fā)現(xiàn)在減輕疼痛方面有效，甚至優(yōu)于對照組。不幸的是，該化合物顯示出與溫度相關(guān)的毒副作用。TRPV1拮抗劑的主要通過結(jié)合TRPV1離子通道，阻止鈉離子和鈣離子的內(nèi)流，進而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。但熱副作用一直是阻礙TRPV1拮抗劑被作為臨床鎮(zhèn)痛的主要原因。

7 結(jié)語

我們對目前TRP在臨床上的治療研究進行了回顧，靶向TRP受體通道可以降低疼痛的反應(yīng)，且被證明是一種很有前途的潛在策略。但無論激動劑還是拮抗劑仍存在明顯的毒副作用。因此，需要開發(fā)新的辣椒素衍生激動劑，或其他特異性拮抗劑，為眼科手術(shù)后的阿片源性痛覺過敏提供更好治療窗口。未來仍需進一步深入探討TRPV1/TRPA1傷害性感受器在眼科術(shù)后痛覺過敏中的作用機制，從而為臨床痛覺過敏的防治提供新的作用靶點。

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