瞬時受體電位香草酸受體1在缺血再灌注損傷中潛在作用的研究進展*

王其鋒，胡珍，高慧，吳利寧，陸姚

（1.安徽醫科大學第一臨床學院麻醉系，安徽合肥 230032；2.安徽醫科大學第三附屬醫院麻醉科，安徽合肥 230061；3.安徽醫科大學第一附屬醫院麻醉科，安徽合肥 230022）

瞬時受體電位香草酸受體1（transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1）通道屬于瞬時受體電位（TRP）家族，根據氨基酸同源性序列，TRP 家族分為6 個亞家族：即vanilloid（TRPV）、canonical（TRPC）、melastatin（TRPM）、polycystin（TRPP）、mucoloipin（TRPML）及andankyrin（TRPA）[1]。除了作為有害的、熱的傳感器，這些通道還可以被花生四烯酸代謝物、辣椒素、質子和肽毒素等多種化學物質激活[2]。

TRPV1 廣泛分布于心臟、肝臟、肺臟、腎臟、腸和大腦等器官[3-5]。在心臟組織中，TRPV1 不僅分布于心室、心臟心外膜表面、內皮細胞和血管平滑肌細胞上，在支配心肌的感覺神經元上也有大量表達[4]。激活位于血管周圍神經上的TRPV1 通過增加降鈣素基因相關肽（calcitonin gene-related peptide,CGRP）和P 物質（Substance P, SP）的釋放來保護心臟[6]。既往研究表明，TRPV1 的激活能減輕包括心臟[6]、腎臟[3]及大腦等[7]的缺血再灌注損傷。此外，TRPV1 激活也參與預處理和后處理的心臟保護作用[8-9]。該文綜述TRPV1 通道和信號級聯在各種器官缺血再灌注損傷中的潛在作用。

1 TRPV1在心臟缺血再灌注損傷中的保護作用

很多研究探索TRPV1 通道激活在減輕缺血再灌注誘導的心肌損傷中的潛在機制。ZHENG 等[6]發現，與對照組相比，離體糖尿病小鼠心臟缺血再灌注損傷（30 min 缺血30 min 再灌注）后的神經生長因子（nerve growth factor, NGF）、TRPV1 表達、CGRP 和SP 釋放都減少，而腺病毒介導的NGF 過表達顯著改善缺血再灌注后的心臟功能，同時增加TRPV1 的表達和CGRP（而非SP）的釋放；使用RP67580（SP 受體拮抗劑）后并不能調節NGF 介導的心臟保護作用，這表明SP 可能不提供心臟保護，然而，在預先使用CGRP8-37（CGRP 拮抗劑106mol/L)后，NGF 依賴性心臟保護作用被顯著消除，表明NGF 依賴性心臟保護作用是通過CGRP 釋放介導的；缺血前5 min，在灌注液中加入低劑量辣椒素（106mol/L）能顯著改善糖尿病小鼠心臟缺血后的功能恢復，表明TRPV1 通道激活參與心臟的保護作用。因此，NGF 誘導的TRPV1 的上調增加內源性CGRP 的合成和釋放，從而改善缺血再灌注損傷后離體糖尿病小鼠的心臟功能。ZHONG 等[10]研究發現蛋白酶激活受體2（protease-activated receptor 2, PAR2）可能通過12 脂氧合酶（12-lipoxygenase, 12-LOX）激活TRPV1，并進一步導致CGRP 和SP 的釋放，從而減輕心臟的缺血再灌注損傷，這表明PAR2 通過12-LOX-TRPV1 這條信號通路產生了心肌保護作用。除此之外，KUMAR等[11]已經證明G 蛋白偶聯受體的炎癥反應是TRPV1依賴性的，而蛋白激酶PKA 或PKC 介導的磷酸化是TRPV1 激活所必需的途徑。DOU 等[12]進一步發現成年大鼠在心肌缺血再灌注前，通過鞘內靶向注射減少NGF 基因表達的慢病毒介導NGF-shRNA 或TRPV1 拮抗劑（capsazepine），能夠明顯縮小心肌梗死面積；同時NGF-shRNA 抑制脊髓中SP/CGRP 的表達及蛋白激酶B（protein kinase B, Akt）/細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase, ERK）的激活。與野生型（WT）小鼠比較，TRPV1 基因敲除（TRPV1-/-）小鼠在Langendorff 裝置中進行30 min 缺血60 min 再灌注后，心肌梗死面積和TUNEL 陽性細胞百分比顯著增加，Western blotting 檢測到Bcl-2/Bax 比值及Akt 和ERK1/2 磷酸化程度都降低；使用LY294002（PI3K 抑制劑）后，WT 小鼠心臟在缺血再灌注后的梗死面積和TUNEL 陽性細胞的百分比增加，并且Bcl-2/Bax 表達和Akt 磷酸化也降低，而TRPV1-/-小鼠心臟則沒有這種改變。這表明在缺血再灌注期間TRPV1 通過PI3K/Akt 信號通路抑制心肌細胞凋亡產生保護作用[13]。

脊髓NGF 的過表達能使鞘內嗎啡預處理（intrathecal morphine preconditioning, ITMP）誘導的心肌梗死面積減小、心律不齊評分降低，以及血清中肌鈣蛋白表達降低，同時，TRPV1 的表達和磷酸化水平也降低[14]。研究[9，15]證明TRPV1 通道的激活可能參與調節預處理誘導的心臟保護作用。LU 等[9]研究TRPV1 通道的激活介導缺氧預處理（10%氧氣，持續4 周）對離體大鼠心臟誘導的保護作用，在TRPV1 拮抗劑（1 μmol capsazepine）作用下，缺氧預處理誘導的心臟保護作用被消除，表明缺氧預處理誘導的心臟保護作用是通過激活TRPV1 通道來介導的。此外，肉桂基-3，4-二羥基-α-氰基肉桂酸酯（10 μmol，ALOX12 抑制劑）或黃芩素（10 μmol，ALOX12 抑制劑）能消除辣椒素作用下缺氧預處理誘導的心臟保護作用，同時，聯合給予capsazepine 和黃芩素以消除預處理誘導的PKCα、PKCδ 和PKCε亞型向肌纖維膜的轉移。因此，預處理刺激可能通過增加心肌ALOX12 表達來誘導心臟保護作用，而這反過來又會釋放花生四烯酸代謝物以激活TRPV1通道并增強PKC 易位至肌纖維膜。

GAO 等[8]研究TRPV1 活化參與缺血再灌注損傷大鼠遠端肢體缺血后誘導的心臟保護作用機制發現，在CGRP8-37（2 mg/kg，再灌注前2 min）和RP-67580（5 mg/kg，再灌注前5 min）作用下，遠端肢體缺血后誘導的心臟保護作用被消除，表明CGRP 和SP參與介導遠端肢體缺血后誘導的心臟保護作用；此外，遠端肢體缺血后血漿和心臟中CGRP 和SP 的表達顯著增加，但在capsazepine（3 mg/kg，再灌注前10 min）作用下，這種效應被消除；除此之外，遠端肢體缺血后背根神經節中CGRP 和SP mRNA 及蛋白表達也增加，表明遠端肢體缺血性后可能通過激活TRPV1 增加背根神經節中CGRP 和SP 的合成和釋放，釋放到血漿中的CGRP 和SP 激活相應心肌受體產生保護作用。研究[16-17]發現遠端后肢缺血預處理、10 mg/kg 辣椒素預處理和糖原合酶激酶-3β（Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）抑制劑預處理可顯著減小離體大鼠心臟缺血再灌注后的心肌梗死面積，減少LDH、CK 的釋放，改善LVDP、+dp/dtmax、-dp/dtmin，心率和冠狀動脈流速；然而，在100 mg/kg 甘珀酸鈉（縫隙連接點阻滯劑）作用下，遠端缺血預處理、辣椒素和糖原合酶激酶-3β 抑制劑預處理的心臟保護作用顯著降低，證明遠端缺血預處理刺激可能激活TRPV1 通道，該通道通過抑制GSK-3β 的活性，增強縫隙連接偶聯產生心臟保護作用。 遠端腹部切口（remote preconditioning of trauma, RPCT）的預處理在心肌缺血再灌注損傷中能夠明顯減小大鼠的心肌梗死面積[15，18]。JUNMA 等[15]發現，丙泊酚以12 mg/（kg·h）的流速在頸內靜脈持續泵注的預處理能明顯取消RPCT 的心肌保護作用，同時在capsazepine（3 mg/kg，缺血前25 min）作用下，RPCT 的心肌保護作用被完全取消，進一步證明丙泊酚取消RPCT 的心肌保護作用也是通過TRPV1來介導的。

2 TRPV1通道激活在其他器官缺血再灌注損傷中的作用

除心臟組織外，表達在感覺神經元上的TRPV1也廣泛分布于各器官中，并且這些通道的激活在病理生理條件下均能調節多種器官功能。CHEN 等[3]觀察到辣椒素（0.3 mg/kg）能顯著減少缺血再灌注誘導的小鼠急性腎損傷，包括減輕腎小管損傷、降低肌酐水平及中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白和Ly-6B.2 陽性多形核炎癥細胞豐度；然而，TRPV1 缺失或capsazepine（50 mg/kg）給藥并未惡化缺血再灌注后急性腎損傷的腎功能和組織學改變；表明TRPV1 通道的激活可能潛在地減少缺血再灌注誘導的急性腎損傷，但TRPV1 通道的內源性失活不參與急性腎損傷的產生。ZHONG 等[19]進一步證實TRPV1 參與腎缺血再灌注損傷的保護作用。腎缺血再灌注增加WT 小鼠CGRP 的釋放，但在TRPV1-/-小鼠中并沒有這種改變，因此在通過西餐飲食誘導的肥胖小鼠模型中，TRPV1 可能是通過促進CGRP 的釋放和增加腎血流量來保護小鼠腎缺血再灌注損傷。TRPV1 的激活具有抗炎和抗氧化應激作用，因此TRPV1 的預先激活能夠預防缺血再灌注后的腎組織損傷和鹽誘導引起的高血壓[20]。YU等[21]進一步證實TRPV1 的激活是通過抑制腎交感神經活動來阻止腎缺血再灌注損傷后引起的鹽敏感性增加。WANG 等[22]發現，辣椒素（50 mg/kg，缺血前5 min）預先給藥能顯著改善肺氣體交換功能，降低肺濕/干比、支氣管肺泡灌洗液中的中性粒細胞浸潤、肺丙二醛水平和髓過氧化物酶活性，但會增加超氧化物歧化酶的活性和CGRP 水平；辣椒素的預先給藥也能顯著減少肺缺血再灌注損傷后的病理性改變；然而，在capsazepine（50 μg/kg，缺血前5 min）作用下，上述變化被消除。表明TRPV1 通道激活后可能通過增強CGRP 的釋放來減少炎癥反應和氧化應激產生肺保護作用。在先前研究的基礎上，ZHAO 等[23]證實肺缺血再灌注損傷也會增加肺部TRPV1 通道、CGRP 和SP 受體的表達，從而產生肺的保護作用。LI 等[24]進一步發現TRPV1 激活可減輕肺缺血再灌注損傷，并且部分依賴于α7 煙堿乙酰膽堿受體（α7 nicotinic acetylcholine receptors, α 7nAChR）的活性；α7nAChR 的激活可以減輕WT 和TRPV1-/-小鼠的肺缺血再灌注損傷，但具體機制仍有待研究。TRPV1 通道表達于大腦的各個區域，并具有檢測溫度變化的能力。CAO 等[7]證明TRPV1 通道激活誘導的低溫對腦缺血再灌注損傷具有神經保護作用。小鼠的左側大腦中動脈和左側頸總動脈閉塞再灌注出現明顯的局灶性腦缺血再灌注損傷；然而，在再灌注開始時給予二氫辣椒素[TRPV1 激動劑，1.25 mg/（kg·h）]誘導低體溫（33℃90 min），小鼠的梗塞面積縮小87%，同時也改善小鼠的神經功能評分；但TRPV1-/-小鼠不存在這種低溫和神經保護作用，表明TRPV1 通道激活是通過誘導輕度低溫來實現神經保護功能的。

3 TRPV1通道激活的有害影響

TRPV1 通道激活除了有益作用外，也可能是有害的。ROBERTSON 等[25]表明，在大鼠氣管內滴注柴油尾氣微粒后，經缺血再灌注導致大鼠血壓升高、室性心律失常，心臟組織水腫明顯；心肌缺血之前的柴油尾氣微粒滴注增加心肌組織的氧化應激、凋亡和壞死；AMG9810 是一種選擇性TRPV1 拮抗劑，可以阻斷由已知的激動劑（包括熱、質子和內源性配體）引起TRPV1 的活化，氣管內使用AMG9810 可以預防柴油尾氣微粒引起的收縮壓升高和心律失常，將其添加在灌注液中也減少體外心肌再灌注損傷。因此，肺TRPV1 通道介導尾氣顆粒誘導的大鼠心臟損傷。

TRPV1 通道在H9C2 細胞中表達，并且在缺氧-復氧損傷期間被激活。辣椒素（1～100 μmol）作用可促進細胞內Ca2+和超氧化物生成，降低線粒體膜電位和線粒體生物發生來加速細胞凋亡。然而經過capsazepine 或TRPV1（siRNA）處理H9C2 細胞后，這些作用被消除[26]。此外，在CGRP8-37 或RP67580 的作用下，與WT 小鼠心臟比較，TRPV1-/-小鼠心臟的心臟功能得到改善[13]。因此，心肌細胞TRPV1 通道的激活是通過增強Ca2+積聚和超氧化物的生成來加劇心肌細胞缺氧-復氧的損傷。鞘內嗎啡預處理（ITMP）可以降低心臟的缺血再灌注損傷，而鞘內注射TRPV1-shRNA 或TRPV1 拮抗劑均能明顯減輕IR 所致心肌損傷及TRPV1 表達上調[14]；同時，ITMP 顯著抑制背根神經節（dorsal root ganglion,DRG）中TRPV1 蛋白的表達，降低磷酸化水平，縮小缺血再灌注引起的心肌梗死面積，降低心律失常評分[27]。因此，抑制DRG 中TRPV1 的上調可作為心肌缺血再灌注損傷的一種新的治療策略。

4 結論

TRPV1 通道的激活可能通過增強CGRP 和SP 的釋放來減輕缺血再灌注誘導的各種器官（包括心臟、肺、腎和腦）的損傷，CGRP 和SP 的釋放進一步減少自由基產生、中性粒細胞浸潤和其他炎癥介質釋放，進而減少缺血再灌注損傷。然而，研究仍需要進一步探究TRPV1 通道激活，CGRP 和SP 釋放，以及在缺血再灌注損傷期間炎癥細胞因子減少所涉及的信號傳導級聯機制。