瞬時受體電位A1通道在神經病理性疼痛中的研究進展①

張林凈，劉若卓，2，于生元

·綜述·

瞬時受體電位A1通道在神經病理性疼痛中的研究進展①

張林凈1，劉若卓1，2，于生元1

瞬時受體電位A1（TRPA1）是瞬時受體電位大家族中的一員，主要分布在初級感覺神經元上，如三叉神經節、迷走神經節及背根神經節。神經病理性疼痛最常見的原因是周圍神經損傷、糖尿病以及化療藥物所致。神經病理性疼痛過程中產生的大量氧化、硝化應激產物作用于TRPA1，產生急性傷害感受刺激、異常感覺痛以及多種刺激超敏狀態。TRPA1特異性拮抗劑有望用于神經病理性疼痛的治療。本文總結了TRPA1在神經病理性疼痛中的研究進展。

瞬時受體電位A1；神經病理性疼痛；氧化性應激；硝化應激；綜述

［本文著錄格式］張林凈，劉若卓，于生元.瞬時受體電位A1通道在神經病理性疼痛中的研究進展［J］.中國康復理論與實踐，2016，22（8）：911-913.

CITED AS：Zhang LJ，Liu RZ，Yu SY，et al.Transient receptor potential ankyrin 1 channel in neuropathic pain（review）［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（8）：911-913.

1　瞬時受體電位A1　（transient receptor potential ankyrin 1　，TRPA1　）的結構

1999年Jaquemar等首次從人類肺成纖維細胞中分離出類似錨蛋白跨膜蛋白［1］；2003年Story等在小鼠背根神經節中發現其表達一種被稱作ANKTM1的錨蛋白，經序列分析證明其為瞬時受體電位（transient receptor potential，TRPs）家族一員，即TRPA1。與TRPs家族成員類似，TRPA1具有6次跨膜蛋白，其N末端和C末端均在胞內。其中S1-S4結構域可能通過門控小孔作為配體結合的反應位點，S5-S6跨膜結構域親水區形成孔道，并且在細胞質內的S6末端單環構成了一個低限閥，它可以通過開關調控陽離子進入通道［2］。TRPA1中“A”指的就是錨蛋白（ankyrin），較其他TRPs成員的獨特之處是其N端存在至少14個與錨蛋白結合的重復序列，其他成員一般含有3～4個錨蛋白結合重復序列。TRPA1的N端還包含2個螺旋的鈣結合域，其作用功能尚不清楚。最近研究表明，通過親電子物質修改多個半胱氨酸殘基可以使TRPA1通道激活或脫敏，苯醌可以通過作用于半胱氨酸使TRPA1通道脫敏［3］。

TRPA1主要分布于背根神經、三叉神經和迷走神經的初級感覺神經元上。近幾年研究表明，在一些非神經細胞上也有TRPA1的表達，如內耳毛細胞、腸嗜鉻細胞、血管內皮細胞、牙髓成纖維細胞角質細胞、胰島細胞等。

2　TRPA1　的激活機制

TRPA1通道激活形式大致分為兩種：一種是親電子激動劑激活，另一種是非親電子激動劑激活。親電子激動劑大部分通過與TRPA1通道N端的半胱氨酸殘基形成可逆性的共價修飾來實現激活作用；而非親電子性激動劑對TRPA1通道有雙向調節作用，即低濃度表現激活作用，高濃度表現為拮抗作用，如薄荷醇、阿撲嗎啡、尼古丁等［4］。但具體機制尚沒有統一結論，認為可能與非半胱氨酸位點相互作用有關［5］。激動劑又可根據來源分為內源性激動劑和外源性激動劑，內源性激動劑主要是指內源性炎性介質，如氧化應激與硝化應激產物，包括過氧化氫、臭氧、一氧化氮、4-羥基壬烯酸、前列腺素等［6］。最近研究認為內源性氧化產物與外源性親電子物質一樣，通過TRPA1半胱氨酸殘基氧化修飾發揮作用，如亞硝胺主要通過氧化修飾TRPA1的半胱氨酸殘疾發揮作用［5］。外源性激動劑包括芥子油、大蒜素等天然的辛辣成分以及環境污染產物如乙醛、福爾馬林、二氧化碳、紫外線、丙烯醛等。

目前已有報道TRPA1通道的特異性阻斷劑有HC030031、AP18s等，它們主要結合通道的孔道外部氨基酸［7］。

3　TRPA1　與神經病理性疼痛

神經病理性痛是臨床上常見病癥，發病機制尚不清楚，目前尚無有效的治療手段，其慢性神經病理痛持續時間長，成為疼痛領域的研究熱點和重點。神經源性疼痛沒有明顯的組織炎癥，而是神經系統損害或者失去功能，最常見的原因是周圍神經損傷、糖尿病性神經病以及化療藥物產生的神經痛。近年來，TRPA1在神經病理性疼痛中的作用引起關注。

3.1周圍神經損傷

已證實在多種神經結扎造成的急性神經病理性疼痛的動物模型中，TRPA1表達下調，且會產生多種刺激超敏狀態，如機械刺激超敏，冷、熱刺激超敏。Obata等首先研究TRPA1在神經性疼痛中作用機制，即在腰脊神經結扎的動物模型中，檢測到TRPA1在L5脊根神經節表達下調，伴隨著TRPA1在臨近L4脊根神經節的高表達，表明TRPA1在神經重塑過程中的代償機制，在神經損傷后表達范圍更加廣泛且敏感性升高［8］。在其他神經損傷的動物模型中，對TRPA1表達的研究更為廣泛和深入，如因慢性壓迫或橫斷造成的坐骨神經痛模型。然而，盡管伴隨著機械刺激超敏或熱超敏，其產生機制并不清楚。

一些藥物干預的實驗進一步證實了這種假說。首先利用反轉錄技術敲除了TRPA1基因的大鼠，在脊神經結扎后沒有產生對冷的高敏感性［9］。L5/L6脊神經結扎，在術后6周檢測到機械性刺激的高敏感性，而這種高敏感性可以被口服HC-030031 （TRPA1特異性阻斷劑）所消除［10］。該結果也被使用其他TRPA1特異性阻斷劑成功消除神經損傷后產生的對冷刺激的高敏感性所證實［11］。在腰椎背根神經根結扎的大鼠模型中，運用體內膜片鉗技術證實，注射TRPA1拮抗劑可有效抑制神經結扎后產生的機械高敏感/痛覺過敏及溫覺過敏［12］。最新研究證實，結扎后的三叉神經痛，是完全通過單核巨噬細胞反應以及氧化反應產物作用于TRPA1通道造成的［13］。

3.2糖尿病周圍神經痛

痛性周圍神經病，是糖尿病常見的并發癥之一，特征是皮膚表面燒灼樣痛，伴隨機械性和熱的高敏感性。有學者對TRPA1的作用進行研究。在鏈脲霉素（streptozotocin）導致的嚙齒類急性糖尿病模型中，阻斷TRPA1可以降低機械性刺激的高敏感性［14］。而最近發現足底注射鏈脲霉素之后產生的機械刺激、冷刺激超敏狀態可被TRPA1拮抗劑抑制，并且在trpa1基因缺失小鼠中無刺激超敏狀態產生；利用質譜分析及功能分析表明，TRPA1半胱氨酸殘基被鏈脲霉素氧化，尤其是被鏈脲霉素代謝產物過氧硝酸鹽氧化，是鏈脲霉素作用于TRPA1的主要作用機制［15］。另外，在糖尿病代謝過程中產生的大量氧化應激反應產物，如4-羥基壬烯酸和乙基丙二醛，可以通過激活TRPA1來產生疼痛感、痛覺過敏以及神經源性炎癥反應［16］。德國科研人員推薦利用抗氧化劑硫辛酸（lipoic acid）治療糖尿病神經痛，進一步支持了TRPA1在其中的作用［17］。更有研究證實，糖尿病過程中的氧化應激產物可以引起持久由TRPA1介導的痛覺神經纖維的激活，導致疼痛過敏以及皮膚神經纖維的功能喪失，造成長期有害影響［5，18］。

3.3化療所致的周圍神經痛（chemotherapeutic-induced peripheral neuropathy，CIPN）

CIPN是限制化療藥物劑量的常見副作用之一，常造成持續性的疼痛以及功能缺失，這不僅影響患者生活質量，相當一部分患者中還不得不中斷抗癌治療。可導致CIPN的化療藥物包括鉑類、紫杉醇、長春堿類以及蛋白解體抑制劑。CIPN癥狀為四肢感覺異常、感覺遲鈍以及自發疼痛。TRPA1主要分布于感覺神經元上，作為氧化應激反應產物的受體，它被認為是CIPN產生的主要因素［19］。而另有藥物學或基因敲除動物實驗反面驗證了這一假說，利用單劑量順鉑在大鼠或小鼠中造成瞬時的疼痛，造成機械性刺激與冷刺激超敏狀態，利用TRPA1基因敲除動物或口服TRPA1特異性阻斷劑可以降低或消除這種高敏感性［20］。有研究證實在短期或長期暴露于鉑類化療藥后，小鼠背根神經節中TRPA1的mRNA表達上調［21］。最近證實，在暴露于化療藥物后，氧化應激反應產物通過激活或者敏化TRPA1，產生慢性持續性疼痛超敏狀態［22］。臨床試驗已證實某些抗氧化劑可以緩解CIPN［23］。這說明TRPA1可作為藥物靶點來治療CIPN。

4　展望

大量研究證明TRPA1在神經病理性疼痛中的作用，提示TRPA1可作為新型鎮痛藥作用靶點實現鎮痛作用，阻止急性疼痛向溫度或機械刺激超敏狀態的轉變，目前已有相關藥物治療進入三期臨床試驗［24］。由于很多生物細胞活動與鈣離子相關，尤其是中樞神經系統疼痛傳導過程。上述研究初步探明TRPA1通道是瞬時電位通道，且依賴鈣離子內流產生的膜電位去極化，可在數十秒內開放或失活。我們希望進一步了解這些通道的開放形式以及鈣離子的內流形式。2015年Fosque等研究出一種新型的鈣離子指示劑，可永久性瞬時標記生物活體內的鈣離子流動，這種基因改造工具有望對TRPA1上述問題進行更深一步解答［25］。這些研究將為臨床提供TRPA1在神經病理性疼痛中的作用機制，從而為臨床神經病理性疼痛的治療提供新的思路。

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Transient Receptor PotentialAnkyrin 1 Channel in Neuropathic Pain（review）

ZHANG Lin-jing1，LIU Ruo-zhuo1，2，YU Sheng-yuan1
1.Department of Neurology，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China；2.Department of Neurology，Hainan Branch of Chinese PLAGeneral Hospital，Sanya，Hainan 572013，China

Correspondence to LIU Ruo-zhuo.E-mail：liuruozhuo301@163.com

Transient receptor potential ankyrin 1（TRPA1）is a family member of the transient receptor potential（TRPs）.It is primarily localized to a subpopulation of primary sensory neurons，such as trigeminus，vagus and dorsal root ganglia.Neuropathic pain is often caused by peripheral nerve injury，diabetes and chemotherapeutics.A large of oxidative/nitrative stress products are produced during neuropathic pain，which cause acute nociception，allodynia，and hyperalgesia.TRPA1 antagonists may be beneficial in the treatment of neuropathic pain. Here，the role of TRPA1 in neuropathic pain is summarized.

transient receptor potential ankyrin 1；neuropathic pain；oxidative stress；nitrative stress；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.08.007

R441.1

A

1006-9771（2016）08-0911-03

北京市自然科學基金面上項目（No.7162178）。

1.中國人民解放軍總醫院神經內科，北京市100853；2.中國人民解放軍總醫院海南分院神經內科，海南三亞市572013。作者簡介：張林凈（1990-），女，漢族，河北邢臺市人，碩士研究生，主要研究方向：頭面痛及腦血管病。通訊作者：劉若卓（1975-），男，漢族，黑龍江人，博士，主任醫師、副教授，碩士研究生導師，主要研究方向：頭面痛、腦血管病內科治療及介入。E-mail：liuruozhuo301@163.com。

（2016-04-22

2016-05-19）