程旭韜(綜述)， 華 震(審校)

瞬時受體電位香草酸亞型1(transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)，又名香草酸受體或辣椒素受體，由大衛(wèi)·朱利葉斯等人于1997年從背根神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中首次成功克隆，并作為哺乳動物的溫度感受器和關(guān)鍵傷害性感受器，這立即引起了人們的極大關(guān)注[1]。TRPV1參與了許多重要的病理生理過程，如體溫調(diào)節(jié)、脂肪生成、胃食管反流、過敏性接觸性皮炎、哮喘、炎癥、腫瘤等[1]。TRPV1可被辣椒素的活性成分激活，引起灼痛感，伴有局部血管擴張和炎癥。TRPV1受體通道激活時打開非選擇性陽離子通道，允許Ca2+和Na+進(jìn)入，由此產(chǎn)生的去極化被電壓門控鈉通道感知和放大，從而啟動動作電位，將疼痛信號轉(zhuǎn)導(dǎo)到脊髓的背角，最終傳遞到大腦[2]。慢性疼痛的患病率較高，部分患者生活自理受到嚴(yán)重影響[3]。疼痛問題加重了公共衛(wèi)生醫(yī)療負(fù)擔(dān)，影響患者生活質(zhì)量。TRPV1通道的激活與抑制、致敏與脫敏以及其介導(dǎo)的下游元件細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)與炎癥疼痛、神經(jīng)病理性疼痛等密切相關(guān)，具有替代阿片類藥物鎮(zhèn)痛的潛在作用，被認(rèn)為是治療疼痛的新思路。

1 TRPV1受體的分子結(jié)構(gòu)和生理功能

TRPV1受體是由同源四聚體構(gòu)成的配體門控的非選擇性陽離子通道，每個亞基主要由6個跨膜結(jié)構(gòu)、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的C端和N端固有無序區(qū)組成。其中第5、第6跨膜結(jié)構(gòu)之間形成成孔環(huán)，4個相同的亞基的成孔環(huán)最終形成一個對陽離子和水分子具有滲透性的通道。N端和C端固有無序區(qū)在TRPV1通道的功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[4]。N端包含6個錨蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)域(ankyrin repeat domain,ARD)，其上有鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)和三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)的共同結(jié)合位點，ATP與TRPV1的ARD部位結(jié)合后，通道被敏化，啟動Ca2+內(nèi)流，激活CaM，CaM接著取代共同結(jié)合位點上的ATP，使通道重新進(jìn)入失活狀態(tài)[5-6]。Ca2+內(nèi)流還可通過磷脂酶C通路使TRPV1脫敏[7-8]。這是一種自我保護機制，防止鈣內(nèi)流過載而啟動一系列級聯(lián)反應(yīng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。C端的34肽重復(fù)序列結(jié)構(gòu)域上存在磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PIP2)結(jié)合位點，與PIP2結(jié)合引起C端的34肽重復(fù)序列結(jié)構(gòu)域和TM6形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)象重排，從而上調(diào)TRPV1受體的活性[7]。TRPV1受體可被溫度(t>43 ℃)、細(xì)胞外pH(pH<6.0)以及大量的內(nèi)源性和外源性配體激活。有研究總結(jié)了過去十年中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)、外源性TRPV1激動劑，其中內(nèi)源性激動劑有多不飽和脂肪酸衍生物羥基二十碳五烯酸、環(huán)氧二十碳三烯酸、內(nèi)源性大麻素、阿南酰胺、催產(chǎn)素等；外源性激動劑有辣椒素、胡椒堿、樹脂毒素、吳茱萸堿等[9]。細(xì)胞環(huán)境中的多種效應(yīng)因子可影響TRPV1通道的活性。如激酶磷酸化、磷酸酶去磷酸化、脂質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)、趨化因子、細(xì)胞因子等可使TRPV1受體處于敏化或去敏化狀態(tài)，影響配體與通道結(jié)合的親和力和選擇性[10]。TRPV1最初被發(fā)現(xiàn)在背根神經(jīng)節(jié)、三叉神經(jīng)節(jié)和迷走神經(jīng)節(jié)的中小型神經(jīng)元中顯著表達(dá)，后來被證實其不僅表達(dá)于初級感覺神經(jīng)末梢、腦等神經(jīng)組織，而且存在于其他非神經(jīng)組織(如CD4+T細(xì)胞、腦血管內(nèi)皮細(xì)胞、氣道平滑肌細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞)，在免疫調(diào)節(jié)、血管舒張、癌細(xì)胞生長方面具有一定作用[11-12]。

2 TRPV1受體敏感性與疼痛信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

傷害性感受器受到傷害性刺激時敏感性增加的過程被稱為敏化或痛覺過敏，傷害性感受器的敏化是引起各種形式疼痛的核心病理過程。TRPV1受體敏感性由多種介質(zhì)介導(dǎo)，如緩激肽、ATP、降鈣素基因相關(guān)肽、神經(jīng)生長因子、脂氧合酶代謝物、前列腺素、胰島素、PIP2等，通過調(diào)節(jié)TRPV1通道功能和膜表達(dá)而參與外周感覺[13-14]。例如，ATP可直接結(jié)合TRPV1受體使其致敏，也可以促進(jìn)磷脂酶C分解PIP2間接使其致敏[15]；當(dāng)緩激肽結(jié)合其受體(BK2)時，可通過磷脂酸C通路使TRPV1受體致敏，而這個過程產(chǎn)生的脂氧合酶代謝物(如12-脂氧合酶)也是TRPV1受體的直接激動劑；神經(jīng)生長因子結(jié)合酪氨酸激酶后激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)，啟動下游元件，將TRPV1受體N端上的酪氨酸Y200磷酸化，導(dǎo)致TRPV1受體更容易插入細(xì)胞膜，增加膜表面受體數(shù)量[16]；同時，酪氨酸激酶受體還激活蛋白激酶Cε(PKCε)，后者將TRPV1受體上的Ser502和Ser800位點磷酸化，導(dǎo)致TRPV1增敏[16-17]。研究表明，TRPV1受體含有多個磷酸化位點，可被蛋白激酶A、蛋白激酶C和非受體酪氨酸激酶等磷酸化而致敏[18]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)病理性疼痛模型中，大量PKCε從傳入神經(jīng)末梢轉(zhuǎn)運到傷害性感受器的質(zhì)膜，可能通過致敏TRPV1受體而增強疼痛的轉(zhuǎn)導(dǎo)。因此，蛋白激酶C-TRPV1環(huán)節(jié)可能對神經(jīng)病理性疼痛有重要的治療作用[17]。此外，內(nèi)源性γ-氨基丁酸(GABA)結(jié)合GABAB1受體能夠抑制蛋白激酶C介導(dǎo)下的TRPV1敏化。由此推測，通過促進(jìn)外周GABA的釋放可能是治療疼痛的潛在途徑[19]。

3 TRPV1介導(dǎo)炎性疼痛的機制

TRPV1激活后分泌促炎性神經(jīng)肽，如P物質(zhì)和降鈣素基因相關(guān)肽，通過調(diào)節(jié)白細(xì)胞遷移和血漿外滲而促進(jìn)炎癥反應(yīng)[20]；TRPV1還參與內(nèi)皮細(xì)胞屏障功能的損害：其介導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流激活肌球蛋白輕鏈激酶信號通路，從而重排細(xì)胞骨架，增加內(nèi)皮通透性，促進(jìn)炎癥細(xì)胞的激活和組織水腫[21]。這些促炎性神經(jīng)肽本身是TRPV1受體的致敏劑。同時，受損組織和免疫細(xì)胞釋放細(xì)胞因子和其他促炎癥因子(如緩激肽、ATP和生長因子)，它們可直接導(dǎo)致TRPV1致敏、過度激活，形成惡性循環(huán)。脊髓TRPV1能夠激活脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞，其機制尚不明確。脊髓星形膠質(zhì)細(xì)胞激活是各種疼痛狀態(tài)的典型標(biāo)志，如炎癥性疼痛、神經(jīng)病理性疼痛等[22-23]。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過招募促炎細(xì)胞因子等神經(jīng)膠質(zhì)遞質(zhì)(如白介素-1β、白介素-6和腫瘤壞死因子-α)來刺激脊髓背角神經(jīng)元，增強疼痛信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)[24]。如前列腺素E2通過結(jié)合其EP4受體可以激活背根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元中的TRPV1通道，引起小鼠的脊髓超敏反應(yīng)[25]。炎癥或器官損傷可引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，在這個過程當(dāng)中，多不飽和脂肪酸被過氧化反應(yīng)后生成醛，如4-羥基壬烯醛，它可與多種蛋白質(zhì)結(jié)合形成蛋白加合物，激活TRPV1受體，導(dǎo)致促炎介質(zhì)的釋放，從而推動細(xì)胞損傷引起的病理生理過程，包括炎性疼痛和器官再灌注損傷[26]。為了拮抗脂質(zhì)氧化的有害代謝產(chǎn)物，人們開發(fā)了載脂蛋白A-I模擬肽(如小肽D-4F)，它可阻斷4-羥基壬烯醛誘導(dǎo)的TRPV1通道的鈣內(nèi)流。實驗表明，當(dāng)D-4F全身應(yīng)用時，能抑制辣椒素、4-羥基壬烯醛誘發(fā)的嚙齒動物過敏反應(yīng)[27]。

4 TRPV1的神經(jīng)消融作用治療疼痛

TRPV1受體是與熱、痛密切相關(guān)的傷害性感受器，在溫度>43 ℃時激活，參與體溫調(diào)節(jié)。直接阻斷TRPV1具有顯著的鎮(zhèn)痛作用，同時會引起嚴(yán)重的副作用，如體溫過高，導(dǎo)致TRPV1抑制劑在臨床試驗中失敗[14]。目前研究較多的是利用TRPV1激動劑使傷害性感受器脫敏和神經(jīng)消融來實現(xiàn)鎮(zhèn)痛作用。辣椒素是從辣椒中提取的辛辣成分，是TRPV1特異性激動劑，局部注射辣椒素可直接激動TRPV1受體，引起疼痛感受。而受體激活后處于短暫的不應(yīng)期，表現(xiàn)為該部位對傷害性刺激的反應(yīng)持續(xù)減弱的脫敏狀態(tài)。辣椒素誘導(dǎo)的TRPV1受體脫敏的主要機制是CaM結(jié)合、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶去磷酸化以及PIP2的降解[18，28]。然而，辣椒素治療疼痛的長期療效是通過對傷害性感受器的消融來實現(xiàn)的，其機制尚不完全清楚，可能與TRPV1激活后細(xì)胞內(nèi)Ca2+蓄積引起一系列神經(jīng)毒性作用有關(guān)[29]。據(jù)推測，辣椒素誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平升高，激活鈣蛋白酶導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；此外，細(xì)胞內(nèi)Ca2+的積累還導(dǎo)致線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開放和活性氧的生成，前者可能通過釋放細(xì)胞色素C激活半胱氨酸蛋白酶-3導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[30-31]。這種神經(jīng)末梢的消融是可逆的，需要數(shù)周至數(shù)月逐漸恢復(fù)，其恢復(fù)過程類似于軸突的再生[28]；期間痛覺閾值會暫時性提高，因此能應(yīng)用于鎮(zhèn)痛的治療中。如長期以來，局部低濃度(0.025%～0.1%)的辣椒素以非處方藥的形式被用來治療疼痛；合成辣椒素CNTX-4975用于治療慢性中重度骨關(guān)節(jié)炎相關(guān)膝關(guān)節(jié)痛患者，能夠獲得12～24周的疼痛緩解[32]。含較高濃度(8%)的辣椒素真皮貼片被批準(zhǔn)用于帶狀皰疹后神經(jīng)痛和足部糖尿病周圍神經(jīng)病變，在減輕神經(jīng)病理性疼痛強度方面與其他中樞活性藥物(如普瑞加巴林)一樣有效[33]。一項薈萃分析發(fā)現(xiàn)，低濃度(<1%)辣椒素乳膏對神經(jīng)病理性疼痛無效；高濃度的辣椒素乳膏對腹股溝疝修補術(shù)后的持續(xù)性疼痛也無效[34]。盡管辣椒素的神經(jīng)消融作用在理論上能夠緩解、治療疼痛，但其應(yīng)用領(lǐng)域、有效性和安全性仍需進(jìn)一步研究。有學(xué)者設(shè)計出一種肽類正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑，能結(jié)合到TRPV1通道的ARD結(jié)構(gòu)，增強受體對激動劑的敏感性，導(dǎo)致更多的Ca2+內(nèi)流，從而構(gòu)成了局部鈣超載和鎮(zhèn)痛的基礎(chǔ)[35]。該調(diào)節(jié)劑本身沒有激動劑的活性，因而能在自然條件下出現(xiàn)疼痛時選擇性地靶向消融傷害感受器，這可能是其未來在鎮(zhèn)痛領(lǐng)域中應(yīng)用的一個潛在優(yōu)勢?？傊?，目前辣椒素治療疼痛的研究比較有限，還需要更多的證據(jù)。辣椒素臨床應(yīng)用的主要問題是注射后的急性疼痛，但可通過預(yù)先給予局麻藥如利多卡因、局部冷處理來減輕。值得注意的是，局部應(yīng)用辣椒素的濃度過高會導(dǎo)致表達(dá)TRPV1受體的背根神經(jīng)節(jié)發(fā)生神經(jīng)元遲發(fā)性、永久性損傷。

5 結(jié)語

盡管目前臨床鎮(zhèn)痛治療已有了較大的進(jìn)展，但對中度甚至重度的頑固性疼痛患者，如何有效地管理疼痛仍是臨床醫(yī)師和科研人員面臨的一個挑戰(zhàn)。TRPV1是一個鎮(zhèn)痛藥物開發(fā)靶點。在臨床試驗中，TRPV1通道的藥理學(xué)抑制作用有效地緩解了幾種類型的疼痛，但系統(tǒng)地施用TRPV1抑制劑會導(dǎo)致高熱等副作用。于是研究轉(zhuǎn)到增強TRPV1活性使表達(dá)TRPV1的痛覺神經(jīng)末梢失活和消融,從而實現(xiàn)持久性、可逆性鎮(zhèn)痛的新模式。如局部注射低濃度的辣椒素對多種形式的疼痛起到一定的作用，但應(yīng)注意到應(yīng)用高濃度的辣椒素或樹脂毒素會導(dǎo)致神經(jīng)元永久性損傷的問題。此外，辣椒素激活TRPV1受體時會產(chǎn)生灼痛感，可能限制了患者的依從性。TRPV1受體的正變構(gòu)激活劑、脫敏劑有望成為鎮(zhèn)痛的新途徑，但目前還處于動物實驗階段，還需要更多的研究來發(fā)掘TRPV1通路治療疼痛的巨大潛力。