rpv家族與痛覺的相關性

及時受體離子通道蛋白質(zhì)（trps）是近年來通過膜或細胞內(nèi)細胞器膜發(fā)現(xiàn)的非選擇性離子通道蛋白質(zhì)。1989年,TRP基因作為果蠅的光感受器異常變異株基因被人們所認識,現(xiàn)已明確它們編碼的蛋白質(zhì)廣泛分布于包括人類在內(nèi)的哺乳動物中。TRP家族主要由七個亞族組成:TRPC(Canonical)、TRPV(Vanilloid)、TRPM(Melastatin)、TRPML(Mucolipin)、TRPP(Polycystin)、TRPA(ANKTM1)、TRPN(NOMPC)等。TRP蛋白的基本結(jié)構(gòu)中含有6個跨膜區(qū)(TM),其N末端和C末端均位于細胞膜內(nèi)側(cè),在TM5和TM6之間有一段疏水基團構(gòu)成孔型結(jié)構(gòu),大多數(shù)成員在N末端有3個錨蛋白重復區(qū)和1個富含脯氨酸區(qū)域,C末端形成多個結(jié)構(gòu)域。TRP家族與其它離子通道家族的顯著區(qū)別在于家族各成員之間的同源性較低,并且可被多種介質(zhì)和配體激活或敏化。繼1997年Caterina等在背根神經(jīng)節(jié)(DRG)成功克隆了TRPV1(vanilloidreceptorsubtype1,VR1)受體后,TRPV2(vanillodreceptor-likeprotein1,VRL1)、TRPV3(vanilloidreceptor-likeprotein3,VRL3)、TRPV4(OTRPC4,VR-OAC)以及TRPM8(Trp-p8,CMR1)和TRPA1(ANKTM1)也相繼被發(fā)現(xiàn)存在于背根神經(jīng)節(jié)中。這些離子通道被認為參與了化學物質(zhì)、溫度以及機械刺激所誘導的痛覺的形成。1.trpv1基因缺失對痛覺行為的激活作用TRPV1是目前研究最多、機制較為清楚的TRPV亞家族成員之一,主要存在于背根神經(jīng)節(jié)(DRG)和三叉神經(jīng)節(jié)的較小直徑細胞中?；瘜W物質(zhì)如辣椒素(capsaicin)和樹膠脂毒素(resiniferatoxin,RTX)均可使其活化,引起Ca2+內(nèi)流。由于辣椒素的分子結(jié)構(gòu)中都具有香草酸的類似結(jié)構(gòu)-4-羥基-3-甲氧苯甲基(vanillyl),因此TRPV1又稱為辣椒素受體(capsaicinreceptor)或香草酸受體亞型1(vanilloidreceptorsubtype1,VR1)。TRPV1除對辣椒素敏感外,傷害性熱刺激(>43℃)和酸(pH<5.9)也可使其激活。內(nèi)源性物質(zhì),如大麻素類的花生四烯酸乙醇胺(anandamide)和脂氧酶代謝產(chǎn)物等也可激活TRPV1。近年研究表明,TRPV1通道在痛覺的產(chǎn)生及痛覺敏感性增強的病理發(fā)生過程中扮演著重要角色。Bolcskei等將蛋白激酶C(PKC)的激活劑-佛波醇-12-肉豆蔻酸酯-13-醋酸鹽(PMA)注入小鼠腳掌內(nèi)致炎后,小鼠產(chǎn)生的痛覺防御行為明顯增強;TRPV1基因敲除后,小鼠的痛覺防御行為消失,而前者*國家自然科學基金項目(30672677)資助課題△通訊作者的研究結(jié)果與在臨床上觀察到的人皮膚受熱損傷后對熱和機械刺激產(chǎn)生痛覺增敏的結(jié)論相吻合。提示:(1)PMA誘導的痛覺防御行為特異性依賴TRPV1的介導;(2)TRPV1在急性炎癥性疼痛模型中可能作為致傷害性遞質(zhì)(pronociceptive)起作用;(3)PKC可能參與了炎癥后痛覺增敏病理機制的形成。Christoph等通過結(jié)扎坐骨神經(jīng)誘導創(chuàng)傷性神經(jīng)性疼痛模型,用沉默子脫氧核糖核酸封閉TRPV1基因后,傷害性冷刺激誘導的異常疼痛明顯減弱。由此推測,被結(jié)扎神經(jīng)周圍的感覺神經(jīng)纖維TRPV1對痛覺介導功能的增強可能是這一病理機制發(fā)生的生物學基礎。在糖尿病引起的神經(jīng)性疼痛模型中,TRPV1對熱和化學物質(zhì)引起的敏感性增強也起著非常重要的作用,其機制可能與細胞特異性表達改變引起功能增強有關(如C-神經(jīng)纖維TRPV1蛋白表達減少而Aδ-神經(jīng)纖維TRPV1蛋白表達增加)。另外,TRPV1寡聚化、從胞漿移位于細胞膜以及TRPV1的磷酸化等皆可加強TRPV1的介導功能而最終引起痛覺敏感性增強。Bolcskei等研究發(fā)現(xiàn)TRPV1基因缺失小鼠與野生型小鼠相比,前者對機械刺激產(chǎn)生的痛感強度明顯大于后者,并且痛覺的發(fā)生也早于后者。同時還發(fā)現(xiàn),在順鉑引起的神經(jīng)毒性疾病模型中,TRPV1缺失小鼠對機械刺激產(chǎn)生的高敏感性比野生型小鼠雖然提前四周出現(xiàn),但是痛覺發(fā)生后,兩者產(chǎn)生的強度則無明顯差異,提示糖尿病小鼠TRPV1除對熱和化學物質(zhì)誘導的高度敏感化起著傷害性前遞質(zhì)作用外,還對機械刺激敏感性的形成可能具有一定的保護或抑制作用。2.trpv2基因在腦及熱刺激中的表達TRPV2最初被稱為香草酸樣受體蛋白1(Vanilloidreceptor-likeprotein1,VR-L1),主要分布在感受傷害性熱和機械刺激的有髓Aδ神經(jīng)和少部分C神經(jīng)纖維中,與TRPV1有50%的同源性。但它對辣椒素、質(zhì)子不敏感,可被熱刺激(>52℃)或組織腫脹及2-氨乙氧基聯(lián)苯硼酸鹽(2-aminoethoxydiphenylborate,2-AB)所激活。編碼TRPV2的基因在感覺神經(jīng)元中呈高表達,在腦及多種非神經(jīng)組織也發(fā)現(xiàn)TRPV2的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物1,提示其可能具有多種功能。TRPV2在Aδ神經(jīng)及異源性表達體系中均可被>52℃的熱刺激激活,提示它可能在感覺神經(jīng)中作為一種高閾值熱的傷害性感受體存在。研究表明中等大小DRG神經(jīng)細胞在受到炎癥刺激后TRPV2的蛋白表達顯著升高;又有研究表明,在背根神經(jīng)節(jié)中發(fā)現(xiàn)了少量TRPV2和TRPV1兩種離子通道共同存在的神經(jīng)細胞,這兩種通道可形成異源性多聚體,該多聚體形式在TRPV2或TRPV1不存在的情況下仍然可能行使著感受熱傷害性刺激的使命,提示TRPV2與炎癥引起的痛覺增敏可能相關。3.trpv3激活的可能性TRPV3與TRPV1有40-50%同源性。TRPV3基因位于人染色體17p13,與TRPV1基因相距僅約10kb。在人體中,背根神經(jīng)節(jié)、三叉神經(jīng)節(jié)、腦、角質(zhì)細胞、脊髓、舌等多種組織和器官中TRPV3均有表達;在小鼠中TRPV3主要存在于皮膚中。TRPV3可被熱(≥34℃)激活,也可被樟腦、2-APB等外源性刺激物激活或敏化。TRPV3通道被打開后,以胞外陽離子向胞內(nèi)流動的形式激活下游通路,該離子流主要由兩個時相組成:緩慢的第一時相和緊隨其后的快速內(nèi)流的第二時相。研究表明,G蛋白偶聯(lián)受體通過磷脂酶C(PLC)、花生四烯酸或不飽和脂肪酸等途徑均可提高TRPV3的活性。另外,一氧化氮(NO)也可通過半胱氨酸硫位硝基化的形式間接敏化TRPV3。以上皆提示TRPV3是炎癥病理過程中痛覺增敏的介導者,其主要機制可能為:(1)在人的背根神經(jīng)節(jié)中與TRPV1共存且形成異聚體感知各種傷害性刺激;(2)感覺神經(jīng)上受體炎癥介質(zhì)激活后通過PLC和PKC途徑激活或敏化TRPV3;(3)感覺神經(jīng)產(chǎn)生的NO作為第二信使直接激活TRPV3;(4)炎癥過程中產(chǎn)生的花生四烯酸或其他脂肪酸也可提高TRPV3的功能。4.trpv基因?qū)δI遠曲小管相關炎性感染的激活作用TRPV4是近年來研究較多的TRPV家族成員之一,最初是作為滲透壓感受器被克隆,因為該通道可被小于30mosM的滲透壓激活。近年研究表明,TRPV4是一種多覺感受器通道,除被低滲透壓和剪應力激活外,還可感受27℃以上的溫和熱刺激。另外,低PH、檸檬酸鹽、內(nèi)源性大麻酚類物質(zhì)、花生四烯酸代謝產(chǎn)物、NO以及中藥穿心蓮中的活性成分-雙穿心蓮內(nèi)酯A(bisandrographolideA)等也對該通道具有激活作用。TRPV4組織分布廣泛,除較多表達于腎遠曲小管的上皮組織,也表達于心、肝、肺、脾、睪丸以及許多其它組織。Lee等研究發(fā)現(xiàn),TRPV4基因缺失小鼠對酸刺激和機械傷害性感受的敏感性下降,對熱刺激的反應行為也發(fā)生了改變。Chung等報道TRPV4基因缺失小鼠對辣椒素誘導炎癥性和熱刺激產(chǎn)生的痛覺敏感性明顯下降。Grant等又進一步研究表明,TRPV4激動劑可促進脊髓初級傳入神經(jīng)元在中樞投射區(qū)P物質(zhì)(SP)和鈣調(diào)素基因相關肽(CGRP)的釋放,提示TRPV4在傷害性刺激感覺中扮演者某種角色。糖尿病、酒精中毒、以及哮喘等疾病均可見到滲透壓的升高和pH值的下降。而滲透壓的改變可通過TRPV4介導痛性反應,提示TRPV4可能與臨床上的病理性疼痛密切相關。Lessandri-Haber等對炎癥介質(zhì)誘導的痛覺增敏機制進行了相關研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)炎癥介質(zhì)協(xié)同作用通過cAMP介導TRPV4參與痛覺敏化機制;(2)TRPV4參與機械或滲透壓改變引起的炎癥性痛覺增敏主要通過胞內(nèi)兩種第二信使途徑:蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶Cε(PKCε)的分別激活。除炎癥介質(zhì)外,炎癥和損傷過程中產(chǎn)生的蛋白酶及蛋白酶激活受體2的激動劑也可敏化TRPV4,其分子機理可能與其激活胞內(nèi)第二信使通路(PLC、PKA、PKCε、PKD等)有關。5.trpm8抑制劑TRPM8初始被認為是在前列腺中作為雄激素刺激反應的一種通道。2002年McKemy等又在三叉神經(jīng)細胞中成功克隆了該受體通道,當時稱作冷和薄荷醇敏感受體(coldandmentholsensitivereceptor1,CMR1),現(xiàn)在命名為TRPM8,是TRP通道家族中TRPM亞家族成員之一。TRPM8主要分布在三叉神經(jīng)節(jié)和背根神經(jīng)節(jié)的小型神經(jīng)元以及前列腺中,可被包括薄荷醇(menthol),桉油精(eucalyptol),留蘭香(spearmint),WS-3及icilin等在內(nèi)多種涼性化合物及低溫(<28℃)激活。TRPV4對胞內(nèi)酸堿度具有調(diào)節(jié)作用并且對長時間的刺激具有適應能力,提示TRPM8可能參與了炎癥和神經(jīng)性疾病誘導的痛覺增敏機制。Proudfoot等采用坐骨神經(jīng)源性慢性疼痛模型及炎性疼痛模型研究表明,icilin作為一種TRPM8激動劑在感覺神經(jīng)中可起到拮抗痛覺增敏的作用,并且發(fā)現(xiàn)坐骨神經(jīng)損傷后背根神經(jīng)節(jié)和脊髓中TRPM8的表達增高,TRPM8反義寡核苷酸可阻斷icilin在感覺神經(jīng)中對痛覺增敏的拮抗作用。同時發(fā)現(xiàn)TRPM8的中樞激活機制依賴于谷氨酸受體,該受體被來自表達TRPM8的傳入神經(jīng)釋放的谷氨酸激活后可抑制痛覺信號的輸入。有關TRPM8基因缺失小鼠相關報道尚未見到,但已有的研究表明TRPM8對各種傷害性刺激引起的痛覺增敏起到一定的保護作用。6.trpa1基因缺失小鼠對損傷的影響TRPA1最初是作為脂肪肉瘤細胞系(ANKTM1)中過量表達的一種蛋白質(zhì)被認識,后來逐漸認識到它是TRP家族成員之一,它具有典型的結(jié)構(gòu)特征:在胞漿氨基末端有多量錨定蛋白重復序列(TRPAnkyrin)。TRPA1主要存在于內(nèi)耳、三叉神經(jīng)以及背根神經(jīng)節(jié)細胞中。TRPA1在異源表達體系中可被芥末油、大蒜、冬綠油、丁香油、生姜以及桂皮油中的辛辣成分激活,并誘發(fā)灼燒或刺痛感覺。在小直徑肽能傷害性感受器中,TRPA1常常與TRPV1共表達,很少與TRPM8共存,提示TRPA1可能具有感覺傷害性刺激的作用。TRPA1基因缺失小鼠對芥末油、丙烯醛及大蒜等傷害性刺激的敏感性下降也進一步支持這一觀點。Bandell等研究認為溫度低于18℃可激活基因重組TRPA1通道,TRPA1反義寡核苷酸可顯著降低小鼠對CFA誘導的炎癥和坐骨神經(jīng)損傷引起的冷刺激敏感性。TRPA1野生型小鼠能夠轉(zhuǎn)導高閾值機械刺激,而TRPA1基因缺失小鼠則對機械刺激產(chǎn)生反應的閾值明顯升高,提示TRPA1也作為一種機體高閾值機械刺激感受器存在。Bautista等研究認為TRPA1與TRPV1還可以通過異源性寡聚化作用形成新的離子通道來感知炎癥介質(zhì)的刺激,并認為緩激肽通過與其偶聯(lián)的G蛋白激活PLC/PKC信號途徑,導致Ca2+從胞內(nèi)鈣庫釋放從而敏化了TRPV1,后者的開放又進一步引起胞外及胞內(nèi)鈣庫Ca2+進入胞漿,胞漿內(nèi)Ca2+濃度的增高最終激活TRPV1通道是TRPA1與TRPV1異聚化通道感知刺激的作用機制。最近Jeske等采用離體模型研究發(fā)現(xiàn)大麻素類激動劑WIN55,212-2可直接激活TRPA1通道,TRPA1通道開放后,Ca2+流入胞漿而誘導TRPV1解磷酸化,這可能是TRPA1與TRPV1協(xié)調(diào)作用的另一種形式或感知傷害性刺激負反饋作用機制?？傊?有關TRPA1激活機制及對各種傷害性刺激的感知作用尚有待進一步確證。7.trp通道蛋白間的相互作用目前,有關TRP通道蛋白與痛覺感受的相關性研究多數(shù)采用炎癥和神經(jīng)病理模型來探討炎癥介質(zhì)和神經(jīng)損傷在增敏機制中所扮演的角色,研究結(jié)論未能完全統(tǒng)一,有些甚至相互矛盾。實驗條件和行為測試中指標選擇的不同可能是研究結(jié)論產(chǎn)生差異的主要原因,同時也反應了TRP通道蛋白功能的多樣性及復雜性。對于TRP通道蛋白生理功能的研究,人們總是試圖將某一化學物質(zhì)或物理刺激與TRP通