TRPV3在皮膚病發(fā)生及治療中的研究進展

魏明鏡 陳文琦

南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院/南京市第一醫(yī)院皮膚科,江蘇南京,210000

1 TRPV3的發(fā)現(xiàn)及簡介

TRPV3是位于細胞膜上的一種對溫度敏感(31℃～39℃)且受多種化學刺激的非選擇性陽離子鈣滲透通道蛋白[1],它于2002年首次克隆,與其他TRPV通道顯示約30%～40%的序列同源性[2]。TRPV3在背根神經(jīng)節(jié)[3]、鼻腔和口腔上皮細胞[3]、腸道上皮細胞[4]和皮膚角質形成細胞中大量表達,在皮膚角質形成細胞中表達最為豐富[5]。

TRPV3在人體正常生理過程中發(fā)揮多種作用,包括感知溫度、維護皮膚屏障功能、促進毛發(fā)生長、影響神經(jīng)信號的傳遞、調(diào)節(jié)血管張力等。環(huán)境溫度升高時,TRPV3通道會打開,導致離子通量增加,從而觸發(fā)神經(jīng)信號傳遞,引起熱感受[6]。TRPV3可直接與谷氨酰胺轉胺酶結合形成復合物,調(diào)節(jié)生長因子信號傳導,影響角質細胞的增殖和分化,形成皮膚屏障[5]。并且TRPV3參與皮膚脂質合成和分泌,對皮膚保濕和抵抗外界刺激具有重要作用[7]。TRPV3通道在毛囊的多個部位表達,可與毛囊細胞相互作用并參與毛發(fā)周期的調(diào)節(jié),TRPV3過度激活可引起毛囊過早分化從而導致脫發(fā)[8]。TRPV3通道的激活可以導致神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)遞質,從而影響神經(jīng)信號的傳遞和感知,這一機制對疼痛感知產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)作用[9]。TRPV3通道在血管中的表達與血管張力調(diào)節(jié)有關,激活TRPV3通道可以導致血管舒張,促進血液循環(huán)[10]。

越來越多的研究證明TRPV3功能突變與皮膚炎癥和瘙癢密切相關,從而導致相關的皮膚疾病,如特應性皮炎,Olmsted綜合征和銀屑病等炎癥性疾病[11]。使用TRPV3的激動劑香芹酚可引起小鼠的抓撓行為,而敲除TRPV3或利用TRPV3抑制劑可緩解小鼠的皮膚瘙癢和炎癥[12]。TRPV3的功能突變會導致表皮金黃色葡萄球菌定植增加,血清中IgE和IL-4水平升高,CD4+T細胞浸潤增加,干擾皮膚屏障的內(nèi)穩(wěn)態(tài),抑制真皮中的毛發(fā)生長[13]。TRPV3通道的激活可觸發(fā)多種因子的釋放,包括PGE2、ATP、NO和NGF[14],加重皮膚瘙癢和炎癥反應[15]。

2 TRPV3與特應性皮炎

特應性皮炎是一種慢性、復發(fā)性、炎癥性皮膚病,發(fā)病機制復雜,涉及遺傳易感性、表皮功能障礙、皮膚微生物組異常、免疫失調(diào)和神經(jīng)免疫系統(tǒng),但目前尚未完全闡明,其中皮膚屏障功能障礙和免疫功能異常被認為是關鍵因素,尤其是Th1/Th2分化失衡造成異常的細胞因子分泌[16]。特應性皮炎患者往往伴有劇烈瘙癢,特應性皮炎的遷延不愈對患者的身心健康造成嚴重影響,嚴重影響生活質量[17]。患者常合并過敏性鼻炎、哮喘等其他特應性疾病,故被認為是一種系統(tǒng)性疾病。過去30年全球范圍內(nèi)特應性皮炎患病率逐漸增加,大約15%～30%的兒童和2%～10%的成年人患有特應性皮炎,中度至重度的患者多達20%。我國的特應性皮炎發(fā)病率在近10年來增長迅速[18]。

由于TRPV3在維持皮膚穩(wěn)態(tài)中的發(fā)揮重要作用,越來越多的研究證明TRPV3與特應性皮炎的發(fā)生發(fā)展密切相關[19-21]。在2,4-二硝基氟苯(DNFB)誘導的特應性皮炎小鼠模型中,TRPV3在小鼠皮膚組織中的表達水平顯著增加[19]。使用特應性皮炎患者皮損皮膚樣本進行的實時PCR分析也可證明TRPV3在人體皮損皮膚中表達增加[20],且特應性皮炎患者皮膚的角質形成細胞中TRPV3的熱誘導通道活性增強[21]。

2.1 Th2細胞因子對TRPV3通道的調(diào)節(jié) Th2型炎癥是特應性皮炎的基本特征,不同Th2細胞因子之間的串擾導致TRPV3功能的增強[21],并且TRPV3可通過激活NF-kB上調(diào)人類角質形成細胞對Th2炎癥的反應[22]。TRPV3活化誘導角質形成細胞分泌的Th2細胞因子主要是IL-31[23],Th2-TRPV3通道的連接為治療特應性皮炎提供了廣闊的前景。

IL-31是特應性皮炎發(fā)病機制中的關鍵細胞因子,IL-31的過度表達可導致皮膚的劇烈瘙癢[24]。IL-31可通過B型促尿鈉排泄肽(B-type natri-uretic peptide,BNP)促進TRPV3的分泌。BNP是瘙癢從感覺水平傳遞到脊髓的一種重要神經(jīng)肽,IL-31可在感覺背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中上調(diào)BNP的合成和釋放[25]。研究證明使用BNP刺激人體角質形成細胞,可導致TRPV3 mRNA水平顯著增加。IL-31誘導合成的BNP與角質形成細胞上的神經(jīng)肽受體1結合,通過囊泡轉運和膜插入增加細胞表面的TRPV3水平,從而促進瘙癢傳導。IL-31-BNP-TRPV3擴增級聯(lián)增強人角質形成細胞釋放引起特應性皮炎患者的嚴重瘙癢的Serpin E1[26]。IL-31還可通過調(diào)節(jié)TRPV1通道間接促進角質形成細胞分泌TRPV3[27]。

2.2 PAR2-TRPV3通路 蛋白酶激活受體2(protease-activated receptor 2,PAR2)是一種屬于蛋白酶激活受體家族的G蛋白偶聯(lián)受體。在皮膚炎癥過程中,釋放的促炎因子可能導致PAR2的激活,進而引發(fā)炎癥反應和瘙癢感。在特應性皮炎的發(fā)病過程中,PAR2的激活與瘙癢癥狀的發(fā)生密切相關。PAR2-TRPV3信號級聯(lián)在特應性皮炎瘙癢中起關鍵作用[28],角質形成細胞中PAR2信號傳導需要TRPV3,使用PAR2激動劑刺激TRPV3敲除小鼠,與對照組相比,TRPV3敲除小鼠的瘙癢程度較輕[29]。PAR2作用于TRPV3上游,通過PLC-Ca2+信號使TRPV3敏化。使用實時PCR來量化PAR2過表達小鼠皮膚中TRPV3的表達,與年齡匹配的野生型小鼠對照,病變小鼠皮膚中TRPV3轉錄物顯著增加[26]。PAR2和TRPV3特應性皮炎發(fā)展中的作用也可相互獨立,Barr等[30]研究支持PAR2和TRPV3在特應性皮炎發(fā)展相互獨立。

2.3 TRPV3在特應性皮炎中的治療進展 TRPV3在皮膚屏障功能和瘙癢感受中發(fā)揮重要作用,近來多種植物來源的天然TRPV3拮抗劑陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),在動物實驗中顯示可減輕特應性皮炎相關的瘙癢和皮膚炎癥。Kang等[31]發(fā)現(xiàn)刺蒺藜果實提取物可改善特應性皮炎小鼠的皮膚炎癥,其作用機制與鈣通道的調(diào)節(jié)和肥大細胞的活化有關。Nam等發(fā)現(xiàn)多根螺旋體的提取物可以通過調(diào)節(jié)Orai1和TRPV3鈣離子通道的活性并抑制肥大細胞脫顆粒來治療特應性皮炎中的異常皮膚屏障病變[32]。Qi等[33]證明兩種天然異綠原酸異構體具有治療皮炎和慢性瘙癢的潛力。Qu等證明天然蛇床子素對TRPV3的抑制以劑量依賴性方式逆轉了炎性背側皮膚和耳水腫的嚴重程度,降低了炎性因子TNF-ɑ和IL-6的表達,可減輕特應性皮炎小鼠皮膚的瘙癢感覺[19]。Zhang等[34]證明連翹酯苷B是連翹葉的活性成分,可通過抑制NF-kB信號傳導抑制皮膚炎癥反應和瘙癢,未來可應用于特應性皮炎的治療中。Wang等[35]證明黃芩素可通過直接抑制TRPV3的活性來改善香芹酚誘導的特應性皮炎小鼠的皮膚炎癥。從植物中提取的TRPV3拮抗劑仍處于動物實驗階段。這些研究為治療特應性皮炎提供了新的潛在藥物候選物,但目前還不足以將這些植物提取物和天然化合物用于臨床實踐,需要進一步的臨床研究來確認它們對特應性皮炎患者的安全性和有效性。

3 TRPV3-EGFR通路與Olmsted綜合征

TRPV3的遺傳獲得功能突變可導致一種罕見的Olmsted綜合征先天性疾病,其特征是掌跖、口周角化病、脫發(fā)和嚴重瘙癢[36]。在一些病例中還觀察到其他癥狀,如甲營養(yǎng)不良、口腔白角化病、角膜病變等。研究表明TRPV3突變相關Olmsted綜合征患者在使用表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)抑制劑厄洛替尼后病情得到緩解,這一發(fā)現(xiàn)表明EGFR信號傳導對于TRPV3突變引起的OS發(fā)病機制可能至關重要[37,38]。

EGFR是上皮生長因子細胞增殖和信號傳導的受體,通過促進表皮細胞的增殖和遷移來促進傷口愈合和皮膚再生。TRPV3通道與EGFR信號相互作用并調(diào)節(jié)EGFR信號傳導,這種相互作用對于角質形成細胞的增殖和終末分化、毛發(fā)形態(tài)發(fā)生和皮膚屏障的維持至關重要。TRPV3通過Ca2+/CaMKII→TGFα/EGFR→PI3K→NF-kB信號通路促進角質形成細胞增殖。Cheng等[5]觀察到,缺乏TRPV3的小鼠毛發(fā)形態(tài)發(fā)生缺陷與缺乏EGFR的小鼠毛發(fā)形態(tài)缺陷極為相似,實驗進一步證明了TRPV3通道能通過調(diào)節(jié)TGF-α/EGFR信號傳導從而影響皮膚屏障建立和毛發(fā)生成。在角質形成細胞中,TRPV3與EGFR形成信號復合物,其活性受EGFR偶聯(lián)信號通路的調(diào)節(jié)。低水平的TRPV3通道開放引導了鈣離子流入,以“反式激活”的方式促進了TGF-α信號分子的產(chǎn)生,EGFR磷酸化水平升高[39],然后導致EGFR下游通路PI3K和NF-kB的激活,促進細胞增殖和表皮增厚,調(diào)控皮膚屏障建立[10]。TGF-α對EGFR的激活觸發(fā)下游激酶的激活,即絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信號通路,從而產(chǎn)生最終效應物,即細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinases, ERK)。EGFR對TRPV3的增敏作用是由ERK介導的,低水平的TRPV3誘導EGFR依賴性信號傳導,進而通過在正反饋回路中激活ERK來擴增TRPV3[40]。

4 TRPV3與其他炎癥性皮膚病

炎癥性皮膚病是指皮膚的炎癥反應,表現(xiàn)為皮膚發(fā)紅、腫脹、瘙癢或脫屑。常見的炎癥性皮膚病,包括特應性皮炎、銀屑病、酒渣鼻和燒傷后瘙癢,給患者帶來沉重負擔。炎癥性皮膚病的臨床表現(xiàn)各不相同,但可能具有共同的生理病理途徑。研究證明除特應性皮炎外,其他炎癥性皮膚病也與TRPV3密切相關[41]。

TRPV3可促進表皮增殖,表明TRPV3在促進傷口愈合和調(diào)節(jié)瘢痕形成方面的潛力,但TRPV3的過度激活會導致瘙癢感。燒傷患者創(chuàng)傷愈合的過程中細胞內(nèi)Ca2+水平的增加、TRPV3的表達增加,導致患者的瘢痕增生,同時促進TSLP從角質形成細胞中釋放,使瘢痕組織的瘙癢加重[42]。Kim等[43]在燒傷患者的瘢痕上使用TRPV3的激動劑香芹酚,證明香芹酚會加重患者瘢痕的瘙癢,一般的抗組胺藥物很難減輕燒傷后的瘙癢,TRPV3的調(diào)節(jié)可能是燒傷患者瘙癢的一個可能的治療靶點。同時有研究發(fā)現(xiàn)濃度低于100 μM香芹醇可促進人角質形成細胞的增殖,但在300 μM時,細胞活力降低,這證明TRPV3存在非單調(diào)增殖效應,TRPV3的適度激活促進增殖,強烈激活導致細胞死亡[10,44]。因此,找到合適劑量的TRPV3激活劑以促進皮膚再生并最大限度地減少副作用是我們面臨的一個挑戰(zhàn)。

酒渣鼻患者的免疫細胞和成纖維細胞中TRPV3的免疫染色增加,TRPV3可能通過調(diào)節(jié)角質形成細胞,在酒渣瘡的炎癥和纖維化過程中起作用[45]。而TRPV3與銀屑病的關系目前存在矛盾,臨床數(shù)據(jù)表明,TRPV3在銀屑病患者的角質形成細胞中的表達顯著增加[46]。TRPV3的激活可誘導NO的產(chǎn)生,NO可調(diào)節(jié)血管緊張度和血管舒張,角質形成細胞通過激活TRPV3釋放NO介導血管舒張進而引發(fā)銀屑病的紅斑[47]。但?zcan等[48]采用PCR檢測銀屑病患者TRP通道的mRNA表達水平。與對照組相比,患者組的TRPV3基因表達水平降低,需要進一步的研究證明TRPV3與銀屑病的具體關系。

5 小結與展望

TRPV3在皮膚角質形成細胞中表達最為豐富,對維持皮膚穩(wěn)態(tài)有著重要作用,TRPV3參與角質形成細胞增殖、皮膚屏障形成、感覺傳導、毛發(fā)生長等生理過程,且與皮膚炎癥和瘙癢密切相關。目前越來越多的研究結果表明TRPV3在多種皮膚病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。雖然TRPV3可成為治療多種皮膚病的一個很有前景的治療靶點,但TRPV3在瘙癢通路中的具體作用和TRPV3的臨床療效還需要進一步證明。如何使TRPV3在治療方面發(fā)揮進一步作用,我們?nèi)沃氐肋h。