TRPV1 通道在病理性疼痛中的研究進(jìn)展*

周開(kāi)升. 趙光海. 南. 偉. 張海鴻

（蘭州大學(xué)第二醫(yī)院骨科 蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730030）

國(guó)際疼痛學(xué)會(huì) (the International Association for the Study of Pain, IASP) 2020 年新版疼痛定義為是一種實(shí)際或潛在的組織損傷相關(guān)的不愉快的感覺(jué)和情緒情感體驗(yàn)，或與此相似的經(jīng)歷[1]。傷害性感受器檢測(cè)到組織損傷產(chǎn)生的疼痛信號(hào)，并通過(guò)神經(jīng)纖維將這種信號(hào)傳輸?shù)街袠猩窠?jīng)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生疼痛。根據(jù)疼痛的起因、部位、性質(zhì)和時(shí)程，可將其分為傷害性疼痛和病理性疼痛，后者按其起因又分為炎癥性疼痛、神經(jīng)病理性疼痛和癌性疼痛。目前，阿片類(lèi)藥物是治療病理性疼痛的主要選擇，但其多種不良反應(yīng)如耐受、成癮、便秘、呼吸抑制等極大限制了其臨床應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)新型高效鎮(zhèn)痛低不良反應(yīng)鎮(zhèn)痛藥物是最大的臨床需求之一。瞬時(shí)感受器電位香草酸亞型1 (transient receptor potential vanilloid subfamily 1, TRPV1)通道是一種非選擇性陽(yáng)離子通道，激活后可使細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增高，進(jìn)而介導(dǎo)一系列生理或病理反應(yīng)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，TRPV1 通道在病理性疼痛的產(chǎn)生和發(fā)展中扮演著重要的角色，有望成為治療病理性疼痛的新靶點(diǎn)。本文主要闡述TRPV1 通道在病理性疼痛中的基礎(chǔ)研究進(jìn)展，探討TRPV1 通道作為新型鎮(zhèn)痛靶點(diǎn)的可能性。

一、TRPV1 通道概述

TRP 家族是一種廣泛分布于人類(lèi)和哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜或細(xì)胞器膜上的一類(lèi)非選擇性陽(yáng)離子通道。目前的研究顯示TRP 家族分為7 個(gè)亞家族，包括TRPA、TRPC、TRPV、TRPM、TRPML、TRPP、TRPN。TRPV1 通道屬于TRPV 家族，于1997 年被Caterina 等[2]首次報(bào)道，并指出了TRPV1 通道是一種高鈣滲透性的非選擇性陽(yáng)離子通道，認(rèn)為其為辣椒素的受體。之后的研究表明，TRPV1 通道也可以被溫度(> 43 ℃)、質(zhì)子、以及脂多糖等激活[3]。TRPV1 通道主要分布在周?chē)窠?jīng)系統(tǒng) (peripheral nervous system, PNS) 的感覺(jué)神經(jīng)元中，如背根神經(jīng)節(jié) (dorsal root ganglion, DRG)、三叉神經(jīng)節(jié) (trigeminal ganglion,TG) 和交感神經(jīng)節(jié)的中小直徑神經(jīng)元[4]。在肽能或非肽能C 纖維以及部分Aδ 纖維中也存在TRPV1通道的分布[5]。TRPV1 通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng) (central nervous system, CNS) 的一些區(qū)域也有一定的表達(dá)，如脊髓背角淺層、下丘腦的視前區(qū)等[6]。除此之外，在一些非神經(jīng)區(qū)域也能檢測(cè)到TRPV1 通道的表達(dá)，如皮膚、氣道、胃腸道、尿上皮細(xì)胞、胰腺B 細(xì)胞等[7]。目前的研究認(rèn)為，TRPV1 通道不僅參與熱和疼痛的感覺(jué)，而且在T 細(xì)胞活化、膀胱功能、胰島素敏感性和氣道超敏反應(yīng)等過(guò)程中都有不同程度的參與[7]。此外，TRPV1 通道還通過(guò)參與鈣信號(hào)的調(diào)節(jié)，對(duì)許多細(xì)胞活動(dòng)（包括增殖、凋亡、細(xì)胞因子分泌）至關(guān)重要。

二、TRPV1 與炎癥性疼痛

炎癥性疼痛是指由創(chuàng)傷、細(xì)菌及病毒感染以及外科手術(shù)等引起炎癥導(dǎo)致的疼痛，是臨床上最為常見(jiàn)的疼痛類(lèi)型。在發(fā)生外周組織損傷后，損傷細(xì)胞、免疫細(xì)胞和神經(jīng)末梢釋放多種炎癥介質(zhì)，直接或間接刺激外周感覺(jué)神經(jīng)元，從而導(dǎo)致傷害感受器的激活閾值降低和反應(yīng)性增強(qiáng)。炎癥性疼痛過(guò)程中，多種炎癥介質(zhì)參與了TRPV1 通道的激活和致敏。這些炎癥介質(zhì)可直接作用于自身受體影響痛覺(jué)，還可通過(guò)激活多種蛋白激酶來(lái)增強(qiáng)TRPV1 通道的磷酸化，以及作為T(mén)RPV1 通道的內(nèi)源性配體發(fā)揮作用。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(nerve growth factor, NGF) 可直接作用于絡(luò)氨酸激酶 (tyrosine kinase A, TrkA)受體，還可通過(guò)激活PKA、PKC、ERK、PI3K 等信號(hào)通路來(lái)增加TRPV1 通道的表達(dá)水平，參與痛覺(jué)過(guò)敏的形成[8]。與NGF 相似，膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子 (glial cell derived neurotrophic factor, GDNF) 也參與調(diào)解TRPV1通道的表達(dá)[9]。ATP 既可以和TRPV1 通道直接結(jié)合導(dǎo)致其敏化，還可作用于其受體P2X3 和P2Y1 使得TRPV1 通道磷酸化，參與痛覺(jué)過(guò)敏的形成[10]。5-羥色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 通過(guò)作用于其受體5-HT2B進(jìn)而通過(guò)Gq-PLCβ-PKCε 信號(hào)通路調(diào)節(jié)TRPV1 通道的功能來(lái)誘導(dǎo)機(jī)械性痛覺(jué)過(guò)敏的產(chǎn)生[11]。緩激肽可以通過(guò)激活緩激肽B2受體，通過(guò)促進(jìn)DRG神經(jīng)元中的非選擇性Ca2+通道活性來(lái)誘導(dǎo)TRPV1 通道的致敏[12]。前列腺素E2 (prostaglandin E2, PGE2)通過(guò)作用于其EP1 和EP4 受體增強(qiáng)了TRPV1 通道在DRG 神經(jīng)元、周?chē)窠?jīng)和局部皮膚中的表達(dá)[13]。趨化因子 (CC chemokine, CCL) 2 可通過(guò)激活PI3K/Akt 信號(hào)通路提高DRG 小型感覺(jué)神經(jīng)元TRPV1 通道的功能和mRNA水平[14]。除此之外，白介素-1β (interleukin-1β,IL-1β)、腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)、CCL3 等也參與了TRPV1 通道的敏化。上述研究結(jié)果說(shuō)明，炎癥介質(zhì)與TRPV1 通道的相互作用在炎癥性疼痛過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

使用TRPV1-/-小鼠進(jìn)行的研究再次證明了TRPV1 通道在炎癥性疼痛的發(fā)生或發(fā)展中的重要作用。最初的研究認(rèn)為，與野生型小鼠相比，TRPV1-/-小鼠在炎癥性疼痛過(guò)程中熱痛覺(jué)過(guò)敏的發(fā)展是有缺陷的，機(jī)械痛覺(jué)過(guò)敏沒(méi)有改變[15]。之后又有研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠關(guān)節(jié)炎模型中，與野生型小鼠相比，TRPV1-/-小鼠的機(jī)械性痛覺(jué)過(guò)敏減少[16]。以上研究說(shuō)明TRPV1 通道在炎癥性疼痛熱痛覺(jué)及機(jī)械痛覺(jué)過(guò)敏的形成中都起著重要作用。此外，TRPV1 通道的拮抗劑顯著逆轉(zhuǎn)了炎癥性疼痛模型的熱痛覺(jué)過(guò)敏和機(jī)械痛覺(jué)過(guò)敏[17]。最近研究還發(fā)現(xiàn)，酪氨酸磷酸酶1 可以使DRG 神經(jīng)元中TRPV1 通道去磷酸化，從而減輕了完全弗氏佐劑(complete Freund's adjuvant, CFA) 誘導(dǎo)的炎癥性疼痛[18]。

三、TRPV1 與神經(jīng)病理性疼痛

由軀體感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的損傷或疾病引起的疼痛被稱(chēng)為神經(jīng)病理性疼痛。除外周神經(jīng)損傷導(dǎo)致的神經(jīng)痛外，多種疾病如糖尿病、帶狀皰疹、脊髓損傷、腫瘤等以及長(zhǎng)期使用化療藥物（長(zhǎng)春新堿、順鉑等）也會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)痛。當(dāng)發(fā)生神經(jīng)損傷后，軸突受到損傷而脫髓鞘，神經(jīng)纖維之間的絕緣作用減弱，當(dāng)某一神經(jīng)纖維被激活時(shí)，去極化的電位則會(huì)誘發(fā)周?chē)撵o息纖維放電，使低閾值的神經(jīng)纖維和神經(jīng)元激活高閾值的神經(jīng)纖維和神經(jīng)元，從而介導(dǎo)痛敏的產(chǎn)生。其次，受損的神經(jīng)纖維和DRG 神經(jīng)元胞體膜上離子通道（如TRP 通道、電壓依賴(lài)性Na+通道等）的表達(dá)發(fā)生變化，使得神經(jīng)纖維和神經(jīng)元處于興奮狀態(tài)，降低了刺激閾值，引起異位放電，導(dǎo)致自發(fā)性疼痛。此外，神經(jīng)纖維同多種細(xì)胞（施萬(wàn)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞）共同釋放多種營(yíng)養(yǎng)因子 (NGF、GDNF) 和炎性因子 (IL-1、IL-6、TNF-α)，兩者作用于未損傷的神經(jīng)纖維及神經(jīng)元，使得其興奮性增加。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子還可作用于走形在DRG 神經(jīng)元中的交感神經(jīng)節(jié)后纖維，引起交感神經(jīng)纖維的芽生，產(chǎn)生交感-感覺(jué)偶聯(lián)作用，交感神經(jīng)釋放的一些物質(zhì)直接作用于感覺(jué)神經(jīng)，參與神經(jīng)病理性疼痛的形成。

TRPV1 通道廣泛分布于外周神經(jīng)系統(tǒng)中，通過(guò)增加其在神經(jīng)元膜上的表達(dá)和增強(qiáng)其活性在各種傷害性感受的傳遞中起著重要的作用。神經(jīng)病理性疼痛中DRG 神經(jīng)元TRPV1 通道的表達(dá)變化因不同的動(dòng)物模型而異，這種現(xiàn)象的具體機(jī)制目前仍不清楚。研究表明，同側(cè)DRG 神經(jīng)元TRPV1 通道的表達(dá)量在坐骨神經(jīng)慢性壓迫 (chronic constriction injury,CCI) 模型、糖尿病外周神經(jīng)損傷模型和化療藥物相關(guān)性神經(jīng)損傷模型中顯著增加[19～21]，在部分坐骨神經(jīng)結(jié)扎 (partial nerve ligation, PNL) 模型中表達(dá)量無(wú)明顯變化[22]，在保留神經(jīng)損傷 (spared nerve injury,SNI) 模型中表達(dá)量有所下降[23]。比較特殊的是，脊神經(jīng)結(jié)扎 (spinal nerve ligation, SNL) 模型同側(cè)受損DRG 神經(jīng)元中TRPV1 通道的表達(dá)量降低，而未受損的神經(jīng)元中表達(dá)量增加[24]。TRPV1 通道在神經(jīng)病理性疼痛中的具體作用尚不清楚。既往的研究顯示，在糖尿病外周神經(jīng)損傷模型與化療藥物相關(guān)性外周神經(jīng)損傷模型中，與野生型小鼠相比，TRPV1-/-小鼠的機(jī)械痛敏顯著增加，而在PNL 模型中兩者的機(jī)械痛敏無(wú)顯著性差異[16]。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是代謝性和化療毒性神經(jīng)病變與創(chuàng)傷性神經(jīng)病變產(chǎn)生疼痛或痛覺(jué)過(guò)敏的機(jī)制有所不同。然而，拮抗TRPV1 通道或使其脫敏以及下調(diào)其表達(dá)在多種神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型上都具有鎮(zhèn)痛作用[22,25]。

四、TRPV1 與癌性疼痛

癌癥的發(fā)病率和死亡率逐年上升，已成為僅次于心腦血管疾病的第三大國(guó)際慢性病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約70%癌癥病人都有不同程度的疼痛[26]。癌性疼痛的原因包括腫瘤本身或其轉(zhuǎn)移到骨骼、內(nèi)臟或神經(jīng)所產(chǎn)生的疼痛，以及癌癥治療（外科手術(shù)、化學(xué)療法和放射線）引起的組織或神經(jīng)損傷有關(guān)的疼痛。癌性疼痛是一種混合性疼痛，既包含炎癥性疼痛成分，又包含神經(jīng)病理性疼痛成分。為了研究癌性疼痛的機(jī)制，最常用的動(dòng)物模型是骨癌痛模型。骨癌痛是在癌細(xì)胞、骨細(xì)胞（破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞）、骨髓基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間復(fù)雜的相互作用下使支配骨的感覺(jué)神經(jīng)敏化和興奮的結(jié)果。目前的研究認(rèn)為，骨癌痛的外周機(jī)制主要與破骨細(xì)胞活化、局部炎癥、骨周?chē)窠?jīng)損傷以及外周離子通道激活有關(guān)[27]。

骨癌痛形成和發(fā)展過(guò)程中TRPV1 的激活主要與三個(gè)因素有關(guān)。一是破骨細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞形成的酸性微環(huán)境。破骨細(xì)胞在骨吸收過(guò)程中可以通過(guò)V-ATPase 質(zhì)子泵將質(zhì)子釋放到胞外，加強(qiáng)骨降解。此外，癌細(xì)胞也會(huì)分泌大量的質(zhì)子、乳酸到細(xì)胞外環(huán)境中，以避免由于高氧糖酵解而引起細(xì)胞內(nèi)酸化[28]。兩者均可使細(xì)胞外環(huán)境酸化，當(dāng)pH < 6.0 時(shí)，位于初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元的TRPV1 通道將被激活。二是腫瘤組織來(lái)源的內(nèi)源性甲醛的釋放。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織可直接分泌低濃度的內(nèi)源性甲醛，這種內(nèi)源性甲醛通過(guò)TRPV1 通道的激活來(lái)誘導(dǎo)骨癌痛[29]。有研究發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，極低濃度甲醛通過(guò)MAPK 和PI3K 信號(hào)通路上調(diào)了大鼠骨癌痛模型同側(cè)DRG 神經(jīng)元中TRPV1 通道表達(dá)[30]。三是腫瘤組織來(lái)源的細(xì)胞因子的釋放。有研究表明，骨癌痛模型DRG神經(jīng)元中TRPV1 通道的表達(dá)和活化與腫瘤細(xì)胞釋放的胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 的上調(diào)有關(guān)[31]。TRPV1通道的激活在骨癌痛的形成和發(fā)展中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，在TRPV1-/-小鼠中，骨癌相關(guān)的疼痛行為較野生型小鼠明顯減輕且TRPV1 通道拮抗劑的鎮(zhèn)痛作用顯著下降[32]。也有相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，與野生型小鼠相比，TRPV1-/-小鼠脛骨內(nèi)注射小鼠肺癌細(xì)胞后的骨痛顯著降低[33]。還有研究發(fā)現(xiàn)，腹腔注射TRPV1 通道拮抗劑SB366791 可以減輕小鼠骨癌痛模型的持續(xù)疼痛，但對(duì)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)疼痛無(wú)明顯改善，并且SB366791 與嗎啡的聯(lián)合使用較單用嗎啡在骨癌痛模型表現(xiàn)出了更好的鎮(zhèn)痛效果[34]。

五、小結(jié)與展望

TRPV1 通道一直是開(kāi)發(fā)治療疼痛的新藥物的主要TRP 通道，但鮮有靶向TRPV1 通道的鎮(zhèn)痛藥真正應(yīng)用于臨床。很多臨床前和臨床研究表明，不同類(lèi)別的TRPV1 通道拮抗劑如AMG-517、AZD1386，均會(huì)使體溫升高，而這種不良反應(yīng)是阻礙其臨床發(fā)展的最主要原因[35]。通過(guò)藥效基團(tuán)的化學(xué)修飾來(lái)消除TRPV1 通道拮抗劑對(duì)體溫調(diào)節(jié)的不良反應(yīng)是未來(lái)主要的研究方向。其次，阻斷病理性疼痛中諸多調(diào)節(jié)TRPV1 通道物質(zhì)的釋放可能是減弱疼痛的另一種方法。有研究發(fā)現(xiàn)，樹(shù)脂毒素(resiniferatoxin, RTX) 是一種強(qiáng)效TRPV1 通道激動(dòng)劑，可以使TRPV1 通道處于一種持續(xù)激活狀態(tài)，極大的增加了神經(jīng)元的鈣離子內(nèi)流，導(dǎo)致僅表達(dá)TRPV1 通道的感覺(jué)神經(jīng)元的死亡，從而導(dǎo)致DRG中僅表達(dá)TRPV1 通道的神經(jīng)元永久性缺失，進(jìn)而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[36]。盡管這種神經(jīng)元消融療法在動(dòng)物模型上取得了很好的療效，但這是否會(huì)對(duì)其他感覺(jué)的傳導(dǎo)存在影響?yīng)q未可知，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還出現(xiàn)了體溫過(guò)低的不良反應(yīng)，RTX 能否作為臨床藥物治療病理性疼痛還需繼續(xù)深入研究。

隨著人口老齡化的發(fā)展，病理性疼痛的發(fā)病率日趨增高，逐漸成為困擾病人和醫(yī)師的的難題。臨床上常見(jiàn)的鎮(zhèn)痛藥物只能緩解部分病人的疼痛且具有很多的不良反應(yīng)，開(kāi)發(fā)新型鎮(zhèn)痛藥物迫在眉睫。TRPV1 通道作為最有希望的鎮(zhèn)痛靶點(diǎn)之一被廣泛關(guān)注。然而，許多研究主要聚焦于其激動(dòng)劑/拮抗劑的鎮(zhèn)痛活性，其在病理性疼痛中的具體作用機(jī)制并不明確。因此，進(jìn)一步明確TRPV1 通道激活或致敏的信號(hào)通路在病理性疼痛研究領(lǐng)域中至關(guān)重要。是否可以通過(guò)阻止TRPV1 的激活或致敏的關(guān)鍵靶點(diǎn)來(lái)治療病理性疼痛？此外，新型低不良反應(yīng)TRPV1通道激動(dòng)劑/拮抗劑的研發(fā)也為神經(jīng)病理性疼痛的治療提供了新思路。