★ 殷玉婷 董楊
(1.江西中醫(yī)學院 南昌 330004;2.上海中醫(yī)藥大學 上海 201203)
從ThermoTRP通道探討中醫(yī)寒熱體質(zhì)生物學基礎(chǔ)
★ 殷玉婷1董楊2
(1.江西中醫(yī)學院 南昌 330004;2.上海中醫(yī)藥大學 上海 201203)
中醫(yī)體質(zhì)研究中,寒、熱體質(zhì)是兩種極端的類型,臨床表現(xiàn)有著相反的癥狀,尤其體現(xiàn)在對溫度感知和由此帶來的主觀行為上。產(chǎn)生這種差異必定是由機體內(nèi)在機制所決定的。thermoTRP通道中的TRPV1、TRPV4和TRPM8分別能被不同的溫度激活,在機體溫度感知和調(diào)節(jié)中起重要作用。因此提出借鑒這三個通道的研究成果,嘗試從該角度探討寒、熱體質(zhì)產(chǎn)生特征性差異的原因,以期了解產(chǎn)生差異的分子生物學機制,為中醫(yī)寒熱體質(zhì)生物學基礎(chǔ)研究開辟新的思路。
寒、熱體質(zhì);thermoTRP通道;生物學基礎(chǔ)
《靈樞·衛(wèi)氣失?!吩唬骸吧碇疁厝绾危酷唬焊嗾咂鋬?nèi)淖,而粗理者身寒,細理者身熱,脂者其肉堅,細理者熱,粗理者寒”,“膏者多氣,多氣者熱,熱者耐寒”,“眾人皮內(nèi)脂膏不能相加也,血與氣不能相多,故其形不大不小,各自稱其身,命曰眾人”,將體質(zhì)類型分為眾人、寒體與熱體3型。寒、熱體質(zhì)類型性質(zhì)相反,從臨床表現(xiàn)來看,寒體多平素畏冷,手足不溫,喜熱飲食;熱體多平素易口燥咽干,手足心熱,口渴喜冷飲。研究人員在理論和臨床研究成果基礎(chǔ)上,建立了大鼠寒、熱體質(zhì)模型,即測量大鼠兩后腳掌表面溫度,以群體掌溫均值為標準,均值±0.2℃為常體,均值±1℃為熱體或寒體。觀察寒熱體質(zhì)大鼠的自主活動,發(fā)現(xiàn)寒體、熱體和常體大鼠的掌溫、自主活動存在明顯差異,自主活動情況與體溫變化呈正相關(guān),可基本反應(yīng)寒熱體質(zhì)的狀態(tài)[1]。目前從中醫(yī)寒、熱體質(zhì)研究現(xiàn)狀來看,研究成果大多還是在90年代所取得的,主要圍繞寒、熱體質(zhì)大鼠在能量代謝、神經(jīng)內(nèi)分泌激素及體內(nèi)微量元素等幾個方面進行,雖然近年也有利用基因芯片技術(shù)對寒、熱體質(zhì)大鼠進行差異性基因篩選,但這部分工作尚未有再深入的報道。中醫(yī)寒、熱體質(zhì)的特征性和差異性的生物學基礎(chǔ)研究迫切需要有新的思路。
thermoTRP通道是瞬時受體電位通道(transient receptor potential ion channels,TRP)家族中,與溫度感知和調(diào)節(jié)有關(guān)的一類通道。目前已知,包括TRPV1、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPM4、TRPM5、TRPM8和TRPA1。其中TRPV1、TRPV4和TRPM8在機體外周和中樞均有分布,生理病理機制研究比較明確。
TRPV1是一種非選擇性陽離子通道,通道開放引起鈣離子為主的陽離子內(nèi)流增加,機體會產(chǎn)生燒灼性疼痛。TRPV1廣泛分布于神經(jīng)組織中的背根神經(jīng)節(jié)、三叉神經(jīng)節(jié)和下丘腦等,以及神經(jīng)組織外的消化道上皮細胞、肝臟和血管內(nèi)皮等處。TRPV1能被傷害性熱刺激激活(>42°C)。不管在整體細胞結(jié)構(gòu),還是細胞膜切片中TRPV1在高于室溫的情況下(例如37°C),周圍溫度輕微上升即可使TRPV1對其化學激動劑敏感性增強;在周圍溫度提高到>42°C時,即使沒有外源性化學配體的存在,TRPV1也能被激活。此種現(xiàn)象說明熱刺激活化TRPV1是直接通過膜介導的過程[2]。通過原代培養(yǎng)背根節(jié)(DRG)神經(jīng)元,觀察到熱性中藥成分吳茱萸堿、桂皮醛在寒負荷后上調(diào)TRPV1 mRNA的表達,寒性中藥成分黃芩苷、大黃素在熱負荷后表現(xiàn)為下調(diào)[3]。在背根神經(jīng)節(jié)分離培養(yǎng)中,缺少TRPV1的神經(jīng)元在熱刺激下陽離子內(nèi)流明顯減少[4]。敲除TRPV1基因的小鼠會表現(xiàn)出外周熱傳導的部分缺失,此種小鼠在發(fā)育過程中十分正常,與其同窩出生的小鼠幾乎沒有差異,但是對辣椒素則完全缺乏行為或生理學上的反應(yīng),對傷害性輻射熱刺激、熱板試驗和熱水浸尾試驗的縮足和甩尾潛伏期異常增高[5]。
TRPV4最初是作為滲透壓感受器被發(fā)現(xiàn)的,它也屬非特異性陽離子通道,與TRPV1有40%的同源性。TRPV4不僅在角化細胞有表達,在背根神經(jīng)、三叉神經(jīng)、海馬,丘腦、下丘腦等神經(jīng)組織以及腎集合管、耳蝸、血管平滑肌等非神經(jīng)組織中均有表達[6]。TRPV4能被溫和熱刺激激活,激活的溫度范圍在27°C-34°C[7,8]。TRPV4在反復刺激或延長刺激時間下,會出現(xiàn)熱刺激脫敏現(xiàn)象。敲除TRPV4的小鼠對無害溫和熱刺激的感知和回避能力下降,體現(xiàn)在對傷害性輻射熱刺激、熱板試驗和熱水浸尾試驗的縮足和甩尾潛伏期增高[9,10]。有研究表明,在生理范圍內(nèi)適度升高體溫,能激活海馬神經(jīng)元TRPV4通道,對調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性起重要作用[11]。
TRPM8最初是作為前列腺正調(diào)節(jié)蛋白被克隆[12],后通過對薄荷腦受體進行目的基因篩選及利用染色體DNA數(shù)據(jù)庫進行TRP蛋白序列分析發(fā)現(xiàn),它屬于thermoTRP通道的一種[13,14]。TRPM8分布于神經(jīng)組織中的背根神經(jīng)節(jié)、三叉神經(jīng)節(jié),以及前列腺、泌尿生殖道和睪丸等非神經(jīng)組織處[6]。TRPM8通道被冷刺激激活,激活溫度范圍在8°C~28°C;薄荷腦還可增強TRPM8對冷刺激的敏感性[15]。通過原代培養(yǎng)背根節(jié)(DRG)神經(jīng)元,觀察到熱性中藥成分吳茱萸堿、桂皮醛在寒負荷后下調(diào)TRPM8 mRNA的表達,寒性中藥成分黃芩苷、大黃素在熱負荷后則表現(xiàn)為上調(diào)[3]。動物實驗表明,有TRPM8高表達的活躍的冷刺激神經(jīng)通路在出生后兩周完全建立[16]。基因敲除實驗顯示,敲除TRPM8小鼠對溫度下降、icilin及丙酮誘導的冷刺激出現(xiàn)嚴重的行為能力缺失,表明TRPM8作為冷刺激感受器介導冷刺激引起的傷害性感受,但敲除TRPM8小鼠對零下溫度刺激有類似于正常的傷害性反應(yīng),提示還有其它傷害性溫度感受器的存在[17]。
隨著人們對TRP通道的研究不斷深入,發(fā)現(xiàn)激活TRPV1、TRPV4和TRPM8的溫度范圍分別是>42°C、27°C-34°C和8°C~28°C。在傷害性溫度刺激下,敲除這三種通道的小鼠的行為反應(yīng)出現(xiàn)異常。同時,筆者已通過檢測發(fā)現(xiàn)熱體大鼠大腦皮質(zhì)TRPV1 mRNA和蛋白相對表達量顯著高于寒體大鼠;熱體組大鼠熱痛甩尾潛伏期顯著低于寒體大鼠[18]。說明寒熱體質(zhì)大鼠體溫感受器和體溫調(diào)節(jié)中樞分布的thermoTRP通道表達存在著不同,導致它們出現(xiàn)明顯的體溫和自主活動差異。我們可以將體內(nèi)及體外研究相結(jié)合對其進行進一步的科學驗證與探討,以期作為一個突破口,從一個新的角度了解寒熱體質(zhì)產(chǎn)生差異的可能的分子生物學機制。
中醫(yī)體質(zhì)學屬于生命科學范疇,是一門涉及生理、生化、遺傳、免疫、分子生物學等相關(guān)知識的新興交叉邊緣學科,也是一個復雜與廣闊的領(lǐng)域,單靠一個學科是難以開展的,大跨度的學科交叉勢在必行。我們從中醫(yī)體質(zhì)中的兩類極端體質(zhì)-寒、熱體質(zhì)入手,利用寒熱體質(zhì)大鼠模型,采用各種先進科學技術(shù)探索體質(zhì)的生物學基礎(chǔ),從而更好地指導臨床實踐,體現(xiàn)中醫(yī)“治未病”的思想,為中醫(yī)傳統(tǒng)理論的現(xiàn)代學研究增加新的研究思路與方法。
[1]錢善軍, 王珂, 王靜, 等. 從寒熱體質(zhì)大鼠自然狀態(tài)及中藥的影響探討體質(zhì)的穩(wěn)定性[J]. 中醫(yī)雜志, 2010,51(9):840-843.
[2]Tominaga M, Caterina MJ, Malmberg AB, etc. The cloned capsaicin receptor integrates multiple pain-producing stimuli[J].Neuron, 1998, 21(3):1-20.
[3]隋峰, 楊娜, 張暢斌, 等. 寒熱性中藥成分對TRPV1和TRPM8通道蛋白基因表達的影響[J]. 中國中藥雜志, 2010,35(12):1 594-1 598.
[4]Zimmermann K, Leffler A, Fischer MM, etc. The TRPV1/2/3 activator 2-aminoethoxydiphenyl borate sensitizes native nociceptive neurons to heat in wildtype but not TRPV1 deficient mice[J].Neuroscience, 2005, 135(4):1 277-1 284.
[5]CaterinaMJ,LefflerA,MalmbergAB,etc.Impairednociceptionandpainsensationinmicelackingthecapsaicinreceptor[J].Science,2000,288(5464):306-313.
[6]Sravan Mandadi, Basil D. Roufogalis. ThermoTRP Channels in Nociceptors: Taking a Lead from Capsaicin Receptor TRPV1[J]. Current Neuropharmacology, 2008, 6(1):21-38.
[7]Liedtke W, Choe Y, Martí-Renom MA, etc. Vanilloid receptorrelated osmotically activated channel (VR-OAC), a candidate vertebrate osmoreceptor[J].Cell, 2000, 103(3):525-535.
[8]Güler AD, Lee H, Iida T, etc. Heat-evoked activation of the ion channel, TRPV4[J]. Neurosci., 2002, 22(15):6 408-6 414.
[9]Lee, H., Caterina, M.J. TRPV channels as thermosensory receptors in epithelial cells[J]. Pflugers Arch., 2005, 451(1):160-167.
[10]Lee H, Iida T, Mizuno A, etc. Altered Thermal Selection Behavior in Mice Lacking Transient Receptor Potential Vanilloid 4[J].The Journal of Neuroscience, 2005.25(5):1 304 -1 310.
[11]Shibasaki K, Suzuki M, Mizuno A, etc. Effects of body temperature on neural activity in the hippocampus: regulation of resting membrane potentials by transient receptor potential vanilloid 4[J]. Neurosci., 2007, 27(7):1 566-1 575.
[12]Tsavaler L, Shapero MH, Morkowski S, etc. Trpp8, a novel prostate-specific gene, is up-regulated in prostate cancer and other malignancies and shares high homology with transient receptor potential calcium channel proteins[J]. Cancer Res., 2001, 61(9):3 760-3 769.
[13]McKemy DD, Neuhausser WM, Julius D. Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation[J].Nature, 2002, 416(6876):52-58.
[14]Peier AM, Moqrich A, Hergarden AC, etc. A TRP channel that senses cold stimuli and menthol[J].Cell, 2002, 108(5):705-715.
[15]Reid G, Flonta ML. Ion channels activated by cold and menthol in cultured rat dorsal root ganglion neurones[J].Neurosci. Lett., 2002, 324(2):164-168.
[16]Takashima Y, Ma L, McKemy DD. The development of peripheral cold neural circuits based on TRPM8 expression[J]. Neuroscience. 2010, 169(2):828-842.
[17]Dhaka A, Murray AN, Mathur J, etc. TRPM8 is required for cold sensation in mice[J].Neuron, 2007, 54(3):371-378.
[18]殷玉婷, 董楊, 宋海燕, 等. 寒熱體質(zhì)大鼠TRPV1通道表達的研究[J].中華中醫(yī)藥雜志(原中國醫(yī)藥學報), 2012, 27(8):2 019-2 022.
ExplorationontheBiologicalBasisofColdandHeatConstitutionofChineseMedicineBasedonThermoTRPChannel
YINYu-ting1,DONGYang2
1.JiangxiUniversityofTraditionalChineseMedicine,JiangxiNanchang330004;2.ShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Shanghai201203
Cold constitution and heat constitution are two kinds of extreme types in constitutional research of Chinese medicine, they have opposite symptoms in clinical performance, especially in the temperature detection and subjective behavior. Those differences must be induced by the internal mechanism. TRPV1, TRPV4 and TRPM8 of thermoTRP channel could be activated by different temperature, play important roles in temperature detection and temperature regulation. We propose to use the research results of the three channels, in order to understand differences of cold/heat constitution in molecular mechanism. It would open up the new idea for the biological basis of constitutional research of Chinese medicine.
Cold/heat Constitution;ThermoTRP Channel;Biological Basis
R 241
A
2013-08-10)