TRPV1通道在感染性疾病中的研究進展

趙博 李思維 邢甜 高萍 朱宏喆 李敏

1西北婦女兒童醫(yī)院藥劑科，西安 710061；2陜西中醫(yī)藥大學藥學院，咸陽 712046

疾病的產(chǎn)生與發(fā)展主要是病原體與宿主之間的相互作用，尤其表現(xiàn)在細胞和分子層面，細胞因子介導的免疫反應在感染性疾?。╥nfectious diseases，ID）的免疫初始階段發(fā)揮了關(guān)鍵作用［1］。ID是病原體侵入機體后，致使機體正常代謝功能紊亂、組織結(jié)構(gòu)破壞，造成局部組織病理性損傷及全身性炎癥反應［2］。ID致病因素多樣、作用復雜，目前尚未完全闡明其發(fā)病機制。瞬時感受器電位香草酸受體l（transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1）是Caterina及其科研團隊在1997年運用表達克隆技術(shù)克隆出的第1個由432個氨基酸組成的通道蛋白，可以激活無髓鞘C纖維上的非特異性離子通道［3］。作為目前關(guān)注度最高、研究最廣泛的一種非選擇性陽離子通道，已發(fā)現(xiàn)TRPV家族中6個亞型，分為熱敏感離子通道TRPV1～4，對鈣離子具有高度選擇性的離子通道TRPV5和TRPV6［4］。

近些年，人們對ID的認知隨著醫(yī)療事業(yè)的蓬勃發(fā)展逐步深入，不斷優(yōu)化其防治措施。ID在診治中普遍存在誤區(qū)，早期診斷、治療及評估預后對提高ID的臨床診療水平和降低病死率具有重要意義。有研究證實TRPV1熱敏蛋白與ID的發(fā)病癥狀如發(fā)熱、疼痛、炎癥及咳嗽等均有一定的相關(guān)性，通過調(diào)控TRPV1通道可以起到緩解甚至治愈ID［5］。本文對TRPV1信號通道在ID中的研究進展進行梳理、歸納與總結(jié)。

TRPV1蛋白

TRPV1蛋白相對分子質(zhì)量約為95 kD，基因編碼位于17p13.2，在神經(jīng)元、免疫細胞和角質(zhì)細胞中廣泛表達，當受到物理刺激或炎性介質(zhì)等刺激性物質(zhì)時會被激活。蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）和鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ（Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ，Ca MK Ⅱ）位點在調(diào)節(jié)受體活性方面發(fā)揮著重要作用。有研究結(jié)果證實，TRPV1在翻譯后修飾時，PKA、PKC和Ca MK Ⅱ介導的磷酸化主要是通過降低TRPV1對溫度、pH等刺激的反應閾值來提高其活性［6］。TRPV1離子通道表現(xiàn)出對二價陽離子具有較高的選擇，對單價陽離子無選擇性且通透性較低。研究人員用辣椒素激活TRPV1受體，使得離子通道開放，通過對價態(tài)離子的檢測得出離子通道對二價陽離子的滲透率強于一價陽離子，發(fā)現(xiàn)它主要通過熱或化學刺激來傳導主要的痛覺通路［7］。有研究通過對TRPV1蛋白的表達及作用研究證實其參與了ID的發(fā)病過程，并與作用機制密切相關(guān)［8］。

1.TRPV1的結(jié)構(gòu)

瞬時受體電位（transient receptor potential，TRP）家族最早在有視力缺陷的果蠅體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)并命名，表現(xiàn)出瞬時受體的某些特征，有7個分支在后生動物中較為常見：香草素瞬時受體電位（transient receptor potential vanilloid，TRPV）、錨蛋白瞬時受體電位（transient receptor potential ankyin，TRPA）、經(jīng)典瞬時受體電位（transient receptor potential canonical，TRPC）、薄荷型瞬時受體電位（transient receptor potential melastatin，TRPM）、多囊蛋白瞬時受體電位（transient receptor potential polycystic，TRPP）、粘脂蛋白瞬時受體電位（transient receptor potential muolin，TRPML）和無機械感受器瞬時受體電位（transient receptor potential nompc，TRPN）［9］。這些分支通道的性質(zhì)和生理功能各異主要表現(xiàn)在門控和離子選擇性方面。構(gòu)成TRP家族通道蛋白的亞基均具有6個跨膜α-螺旋和不同尺寸的胞質(zhì)N端和C端，并且形成四聚體。TRPV1蛋白作為TRPV家族中的一個亞族，現(xiàn)代研究能夠清晰分辨TRPV1蛋白跨膜螺旋中大部分殘基的側(cè)鏈密度和連接錨蛋白重復結(jié)構(gòu)域［10］。TRPV1三維空間與電壓門控離子通道（voltage gated ion channel，VGIC）的同型四聚體有很強的吻合性，其中S1～S4跨膜螺旋組成中央孔環(huán)區(qū)域、S5和S6跨膜螺旋形成離子滲透通路?，F(xiàn)代藥理學研究發(fā)現(xiàn)，TRPV1受體在活化狀態(tài)時，VGIC激活期間跨膜螺旋移動的區(qū)域在TRPV1中呈現(xiàn)靜止狀態(tài)，表明結(jié)構(gòu)相似的離子通道作用機制表現(xiàn)出很大差異，TRPV1受體激活會表現(xiàn)出不同部位結(jié)構(gòu)改變的特征進一步揭示其具有雙重門控機制［11］。

2.TRPV1的體內(nèi)分布

TRPV1廣泛分布在哺乳動物的感覺神經(jīng)纖維上。研究發(fā)現(xiàn)TRPV1在無髓鞘C纖維感覺神經(jīng)元上表達，由于中樞神經(jīng)、外周神經(jīng)及呼吸、消化、心腦血管、泌尿系統(tǒng)等有無髓鞘C纖維支配的組織，所以上述組織中均有TRPV1分布［12］。張瑛和王韻［13］研究表明，TRPV1是表達于外周初級傳入神經(jīng)元上重要的傷害感受器，參與了急性炎癥痛敏感介質(zhì)的釋放。TRPV1除存在于神經(jīng)元細胞之外，還廣泛存在于非神經(jīng)細胞上，如支氣管上皮細胞、心肌細胞、膀胱上皮細胞、人的牙髓成纖維細胞、呼吸道平滑肌細胞等。TRPV1復雜的生理學功能與其在多種組織器官中廣泛分布和表達密切相關(guān)，預示TRPV1可能在參與機體多種生理功能和機制調(diào)控中扮演重要角色［14］。

3.TRPV1的調(diào)控

TRPV1可被多種不同的刺激因素或物質(zhì)激活，包括熱、質(zhì)子（pH<5.9）、辣椒中的刺激物辣椒素、大蒜中的蒜素、二烯丙基硫化物等［15］。由于TRPV1內(nèi)源性配體的結(jié)合位點在細胞內(nèi)，故該配體也可以在細胞內(nèi)產(chǎn)生，或由一種機制將其帶入細胞。已知有3種不同類型的脂質(zhì)可以激活TRPV1，即N-酰基乙醇胺（NAEs，如N-花生四烯酸氨基乙醇），花生四烯酸和N-?；喟桶罚ㄈ鏝-花生四烯多巴胺、N-油基多巴胺）的脂氧合酶產(chǎn)物。此外，調(diào)節(jié)局部炎癥反應的脂肪組織B淋巴細胞（B1細胞）會產(chǎn)生白三烯，包括同樣是TRPV1激動劑的白三烯B4。

細胞內(nèi)的鈣調(diào)蛋白是一種鈣結(jié)合信使介導鈣形成的負反饋環(huán)。鈣結(jié)合并激活鈣調(diào)蛋白，使其結(jié)合到TRPV1的N端或C端，進而抑制TRPV1的活性。其他二級信使如PKA、PKC和磷脂酰肌醇4，5二磷酸（PIP2）也能夠調(diào)節(jié)TRPV1的活性。PKA可通過N端位點的磷酸化（S116和T370）來增強或激活TRPV1，并可能參與辣椒素誘導的Ca2+依賴性TRPV1激活脫敏［16］。PKC通過磷酸化S2～S3連接位點（S502）和C末端位點（S800）直接激活TRPV1，并增強質(zhì)子等其他配體的作用。當與TRPV1結(jié)合在C端位點（TRP結(jié)構(gòu)域：K710）時，它能抑制TRPV1的活性。

TRPV1與ID

ID是臨床常見疾病，其致病因素復雜、治愈方案各異，有病原體、傳染性、流行性和免疫性4大基本特征。TRPV1與多種病原微生物尤其是細胞外病原體或真菌所致的ID可能存在一定的相關(guān)性，這種相關(guān)性在呼吸系統(tǒng)、腸道、皮膚以及口腔黏膜中表達尤為顯著［17］。

1.TRPV1與細菌感染

1.1.TRPV1與膿毒癥 TRPV1在膿毒癥中的作用已被證實。Chen等［18］用脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導的膿毒癥模型在辣椒素預處理的大鼠體內(nèi)被證實能降低病死率。然而，辣椒素一開始會激活TRPV1，但隨后神經(jīng)纖維脫敏，導致TRPV1和許多其他神經(jīng)受體介導的信號丟失，這些神經(jīng)元受體（包括其他TRP通道、神經(jīng)肽、ghrelin和NO等）可能在膿毒癥反應中發(fā)揮不同的作用。Wang等［19］在小鼠實驗中證實了TRPV1對膿毒癥的保護作用，用TRPV1拮抗劑辣椒平預處理的膿毒癥小鼠中，有更嚴重的低血壓發(fā)生和更低的存活率。在與膿毒癥生化指標相似的盲腸結(jié)扎穿刺（cecal ligation and puncture，CLP）模型中，這些結(jié)果也一致［20］。同樣，選擇TRPV1拮抗劑SB366791的長期治療已被證明會導致膿毒癥野生型小鼠器官衰竭增加和死亡［21］。

TRPV1是一種對感染性刺激反應的保護受體，但對其潛在機制知之甚少。Dong等［22］研究表明，TRPV1和TLR4受體被發(fā)現(xiàn)在人類辣椒素敏感的三叉神經(jīng)中共定位，提示支配感染組織的傳入神經(jīng)元可能可以直接檢測細菌感染。有研究提出TRPV1對膿毒癥的保護作用與調(diào)節(jié)NO和腫瘤壞死因子-α產(chǎn)生的機制相關(guān)［23］。近期通過使用TRPV1拮抗劑或基因缺失從CLP誘導的膿毒癥模型中獲得的結(jié)果表明，TRPV1活性破壞導致對腸道病原體的免疫反應較差，從而提高了細菌的存活率［24］。在感染的原發(fā)部位缺乏功能性TRPV1時，巨噬細胞介導的免疫應答被破壞。有研究表明，TRPV1拮抗劑辣椒平作用于巨噬細胞后，體外減少了LPS刺激巨噬細胞釋放的一系列介質(zhì)，如NO、干擾素（IFN）-g和PGE2［25］。發(fā)現(xiàn)TRPV1缺失小鼠的腹膜源巨噬細胞的吞噬能力降低，不能產(chǎn)生和釋放活性氧、NO，同時加速這些細胞凋亡。總的來說，TRPV1的缺乏引發(fā)了對細菌的免疫應答缺陷，最終導致局部感染過渡為系統(tǒng)性和不可控制的感染［26］。最近的數(shù)據(jù)表明，在受到LPS誘導的膿毒癥衰老小鼠中，TRPV1介導的保護作用喪失，這給上述情況增加了另一層復雜性，但在CLP引起的膿毒癥動物中沒有觀察到同樣的結(jié)果［27］。

1.2.TRPV1與膀胱炎 研究人員在尿道下游的神經(jīng)與非神經(jīng)組織中均發(fā)現(xiàn)有TRPV1的表達，揭示了TRPV1可能參與了尿道功能失調(diào)的機制調(diào)控，通過對革蘭陰性菌感染引起膀胱炎等膀胱疾病證實TRPV1在疼痛感覺傳導過程中發(fā)揮重要作用［27］。膀胱容量和非排尿膀胱收縮頻率增加在TRPV1基因敲除小鼠中表現(xiàn)較為明顯，Wang等［29］采用TRPV1拮抗劑作用于大鼠體內(nèi)時發(fā)揮出類似的功能，進一步證實TRPV1在維持膀胱的正常排尿生理功能中起到了重要作用。

2.TRPV1與病毒感染

2.1.TRPV1與病毒性感染后咳嗽 臨床常見的咳嗽病因之一就是由病毒性感染后引起，病毒性感染后通過損傷氣道上皮細胞，導致多種炎性因子含量升高及促進膽堿能神經(jīng)亢進釋放乙酰膽堿和P物質(zhì)，減弱纖毛運動頻次，降低自身清除有害物質(zhì)的速率，從而刺激咳嗽感受器引起咳嗽［28］。TRPV1在哺乳動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)均有廣泛分布，起初發(fā)現(xiàn)主要與痛覺產(chǎn)生存在密切聯(lián)系。近些年，國內(nèi)外對TRPV1與慢性咳嗽之間的機制探討研究較多，并已證實慢性咳嗽與TRPV1上調(diào)直接相關(guān)［30］。葉新民等［32］用病毒感染后建立大鼠咳嗽模型，蛋白免疫印跡法檢測大鼠肺組織中TRPV1表達明顯上升，并隨時間延長存在正相關(guān)性，TRPV1激活后促進P物質(zhì)和緩激肽的釋放可引起神經(jīng)源性炎癥反應，最終導致氣道重塑。因此，臨床上病毒性感染后咳嗽選用TRPV1拮抗劑抑制P物質(zhì)和緩激肽的釋放成為新的治療選擇［33］。

2.2.TRPV1與病毒性腸炎 研究人員用輪狀病毒誘導幼齡大鼠建立病毒性腸炎，在大鼠腸道上皮細胞和腸道神經(jīng)節(jié)間的纖維神經(jīng)末端均發(fā)現(xiàn)有TRPV1的表達，輪狀病毒通過調(diào)控TRPV1和降鈣素基因相關(guān)肽（calcitonin gene related peptide，CGRP）的異常表達引起局部腸道炎癥［34］。當腸道處于炎性病理狀態(tài)時，TRPV1激活可促進CGRP和P物質(zhì)的釋放，抑制腸道相關(guān)細胞凋亡和減輕氧化應激損傷，調(diào)節(jié)病毒性腸炎癥狀下的肽能神經(jīng)元，進一步發(fā)揮TRPV1在病毒性腸道疾病中的保護作用［35］。

3.TRPV1與體內(nèi)寄生蟲感染

內(nèi)臟高敏感是腸易激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）常見的臨床表征，用旋毛蟲感染誘導大鼠建立內(nèi)臟高敏感模型，進而探究TRPV1在參與內(nèi)臟高敏感作用中機制［36］?，F(xiàn)階段研究表明，TRPV1廣泛存在于外周非神經(jīng)組織、中樞神經(jīng)系統(tǒng)A8和C神經(jīng)纖維上，同時參與調(diào)控疼痛和炎癥反應。IBS內(nèi)臟高敏感的發(fā)生機制與內(nèi)臟感受器對疼痛的敏感程度和中樞感覺神經(jīng)元刺激性增加有一定的相關(guān)性［37］。TRPV1作為機體對外界傷害性刺激的感受器分子，是機體痛覺形成的重要機制［38］。研究人員用TRPV1基因敲除的大鼠研究內(nèi)臟高敏感模型，結(jié)果揭示大鼠食管和結(jié)腸部位的傳入神經(jīng)在刺激下的敏感度明顯下降［39-40］。由此可以推測出TRPV1參與了內(nèi)臟高敏感的發(fā)病機制，但其作用在中樞和外周系統(tǒng)痛覺形成機制有待進一步研究［41］。

4.TRPV1與真菌感染

真菌感染是通過刺激機體外周感覺傳入神經(jīng)，從而引起皮膚瘙癢。有研究證實TRPV1可以傳導癢覺信號并且參與癢覺機制調(diào)控［42］。當機體感受到炎性因子作用時，組織內(nèi)組胺被激活，從而產(chǎn)生機體瘙癢感。有研究證實TRPV1與機體依賴性癢覺存在相關(guān)性［43］。作用機制主要表現(xiàn)為兩個方面：一是在感覺傳入纖維上存在組胺受體與TRPV1的共表達；二是TRPV1抑制劑可以不同程度抑制背根節(jié)神經(jīng)元上組胺引起的鈣離子內(nèi)流。

Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）在機體免疫反應中起重要作用，機體的急慢性瘙癢都與TLRs有很大關(guān)聯(lián)［44］。TLRs是一種較為低級的細胞傳感器，負責檢測感覺神經(jīng)元上的配體，進而加重因皮膚真菌感染和組織病理新?lián)p傷產(chǎn)生的癢覺。通過實時定量聚合酶鏈反應證實TRPV1在小直徑神經(jīng)元中表達TLRs［45］。雖然也有實驗表明，在小鼠中將TLR4基因敲除會使組胺介導的瘙癢行為及胞內(nèi)鈣離子信號被顯著抑制，但報道稱TLR4的激動劑脂多糖對機體瘙癢卻無直接誘導作用［46］。另有研究者在HEK293細胞實驗中揭示TLR4的表達可增強辣椒素引起的鈣離子內(nèi)流，激活TRPV1離子通道［47］。

結(jié)語

TRPV1從發(fā)現(xiàn)和克隆至今僅24年，因其分布的廣泛性、生物作用的復雜性以及其生理功能的多樣性迅速成為研究熱點。但正因為上述特點，在臨床應用中單單只考慮將藥物某種生理功能作為治療目的，則可能使其他功能轉(zhuǎn)變?yōu)樗幬锊涣挤磻踔炼拘苑磻＝陙?，有關(guān)激動劑或拮抗劑調(diào)控TRPV1蛋白治療疾病的風險報道逐年增加［48］。有研究報道TRPV1拮抗劑通過調(diào)控該通道起到鎮(zhèn)痛作用的同時致使機體溫度升高1～2 ℃而被迫終止［49］，這就給在組織分布和靶向的選擇上提出了更高要求。有研究發(fā)現(xiàn)TRPV1至少存在3種剪接體［50］，隨著研究深入可能會有更多的TRPV1剪接體被證實，它們可能分布在機體的不同部位，發(fā)揮著不同的生理功能并且參與不同的生物學機制，進一步加快了選擇性更強的激動劑或拮抗劑的開發(fā)［51］。TRPV1通道蛋白作為感受神經(jīng)元上感受外界刺激的一類重要的離子通道，激活TRPV1蛋白對治療感染性疾病后發(fā)熱、疼痛、炎癥及咳嗽等具有重要意義［52］。以TRPV1蛋白為靶點，對TRPV1在ID中的作用機制有更進一步的了解，為研發(fā)新一代TRPV1蛋白的拮抗劑或激動劑，臨床治療ID提供新的思路。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明趙博：分析/解釋數(shù)據(jù)，起草文章，對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱；李思維：采集數(shù)據(jù)，指導；邢甜：采集數(shù)據(jù)，支持性貢獻；高萍：采集數(shù)據(jù)，分析/解釋數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析；朱宏喆：采集數(shù)據(jù)，行政、技術(shù)或材料支持；李敏：分析/解釋數(shù)據(jù)，對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱，支持性貢獻