瞬時感受器電位香草酸受體1在胃食管反流病中的研究進展

王勇沖 樓忠澤 徐磊 許旺旺 阮列敏 季蘊辛

胃食管反流病（gastroesophagealrefluxdisease，GERD）是一種常見的慢性、復發性消化道疾病。典型癥狀包括反流、反酸、燒心，臨床上不典型癥狀和食管外表現也較為常見，如上腹不適、非心源性胸痛、噯氣等。GERD可分為3種類型：非糜爛性反流病（non－erosive reflux disease，NERD）、反流性食管炎（reflux esophagitis，RE）和巴雷特食管（Barrett esophagus，BE）。相關流行病學調查顯示，在歐美GERD的患病率地區間差異較大，大多數地區的發病率在7%～15%，有些地區高達 51%；我國的癥狀發生率為5.2%，發病率為3.1%[1]。隨著生活水平的提高和生活方式、飲食結構等改變，亞洲人群的GERD患病率呈逐年上升趨勢[2]。研究發現，約1/3的RE患者口述無不適感覺，有典型癥狀的僅占14%，即使有典型癥狀經胃鏡檢查確診為RE也只占25%，提示GERD患者內鏡下食管黏膜損傷程度與其臨床表現并不呈正相關[3－4]。上述研究表明食管黏膜損傷程度并不是患者產生癥狀的主要因素，食管黏膜感受性的增高或感覺閾限的降低可能與癥狀有關。瞬時感受器電位香草酸受體1(transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1）是重要的傷害性感受器，可被內外源性物理刺激（＞43℃等）和化學刺激（pH＜6.8等）所激活[5]。相關文獻報道TRPV1與GERD患者臨床表現有關，但其作用機制有待深入探討。TRPV1自1997年在脊髓背根神經節被克隆以來，受到廣泛關注，現已成為消化系統疾病領域研究的重要靶點之一。本文就食管TRPV1在GERD中的作用機制及治療中的研究進展作一綜述。

1 TRPV1的結構及其在食管中的分布

1.1 TRPV1結構 TRPV1通道為非選擇性陽離子通道，是瞬時受體電位通道超家族（transient receptor potential channel，TRP channel）中唯一能被辣椒素激活的通道，又稱辣椒素受體（vanilloid receptor 1，VR1），在多種類型細胞的細胞膜、內質網膜和胞質囊泡均有分布。其活性部分是一個含水核心和圍繞它的 4個不同亞基組成的四聚體膜蛋白，每個TRPV1亞基都存在6個跨膜片段，其疏水段區域富含谷氨酸以接受pH相關刺激。其N端含有3個錨蛋白結構域可介導溶質蛋白間的相互作用并將共同片段暴露給蛋白激酶。TRPV1受體在胞內的C端攜帶磷酸肌醇、鈣調蛋白（calmodulin，CAM)結合域及磷酸化位點。各C端另有TRP樣序列用于聯系各亞單位。而近來發現受體帶有兩條分別位于 N－1端 315密碼子區域（Met315Ile）和第5跨膜段585位氨基酸（Ile585Val）上的單核苷酸鏈，它們呈多態變化，種族、性別甚至個性都可以通過影響這些單核苷酸來調節感覺的傳遞。

1.2 TRPV1在食管組織分布 TRPV1陽性神經纖維在食管各層均有分布，食管黏膜固有層分布最為廣泛。王昭金等[6]的研究顯示，在大鼠食管黏膜、黏膜下層均觀察到大量TRPV1陽性神經纖維，在平滑肌層分布較為廣泛，在黏膜下層或肌層小血管周圍也有部分分布。王凱等[7]研究發現，與健康對照組比較GERD患者食管黏膜中TRPV1受體表達顯著增高，并指出TRPV1受體在黏膜各層的分布存在差異，在上皮基底細胞層和乳頭附近的上皮細胞廣泛表達，在黏膜固有層神經纖維上分布較少。Guarino等[8]報道在GERD患者食管黏膜固有層神經纖維、上皮內游離神經末梢以及鱗狀上皮細胞可觀察到TRPV1受體的表達，且在NERD中的表達高于RE。

2 食管TRPV1相關的病理生理機制

2.1 TRPV1與食管病理性酸暴露 GERD患者出現燒心、胸悶的發病機制仍不十分明確，經典理論認為這與反流物中酸和蛋白酶誘導的食管鱗狀上皮糜爛等有關。食管酸暴露嚴重程度是GERD臨床分型的重要依據。使用24h pH監測發現酸反流事件在典型GERD患者中發生率顯著高于健康對照組[9]。通過食管腔內pH阻抗監測顯示，有癥狀的患者pH下降更多，pH的最低值更小，酸的清除時間更長，酸的暴露時間也更長[10]。辣椒素可影響壁細胞分泌胃酸，但結果存在爭議，多數研究認為辣椒素對胃酸分泌起抑制作用，部分研究指出有促進作用，另有研究發現可能不起作用。Okumi等[11]發現，小鼠胃內灌注辣椒素（1.0～100mg/kg）可顯著抑制基礎胃酸分泌且存在劑量相關性，該作用可被TRPV1阻斷劑所終止；Ericson等[12]通過對離體人胃竇腺體的研究發現，TRPV1經辣椒素激活后使胃竇部胃泌素分泌增加，進而誘導胃酸分泌增加。Mózsik等[13]在健康志愿者中灌注不同劑量辣椒素以觀察對基礎胃酸分泌的影響，發現小劑量辣椒素（100μg）對酸分泌無影響，劑量為400μg時有半數參與者酸分泌被抑制，并指出辣椒素可以促進堿性黏液的分泌，對胃黏膜有保護作用。研究結論的不同可能源于劑量、給藥時機或途徑的不同。近期研究顯示，TRPV1在中樞也有分布，如大腦皮質、齒狀回、丘腦、下丘腦等，并且參與胃酸的調控。已有報道指出向腦室內注射辣椒素可使胃酸的泌出量增加，TRPV1拮抗劑可明顯抑制該過程[14]。上述研究表明，TRPV1可以通過外周途徑影響胃酸的分泌，中樞系統中的TRPV1對胃酸的分泌也有調節作用。

2.2 TRPV1在食管黏膜保護中的作用 新加坡的一項流行病學調查發現，印度人和馬來西亞人胃潰瘍的發生率僅為中國人的1/3，對差異懸殊的原因研究后發現前兩者食用辣椒更為頻繁，并指出辣椒對胃黏膜起到保護作用，同樣在食管黏膜中也有類似的功能[15]。辣椒素對食管黏膜存在雙重作用，與其劑量及持續時間有關[16]。小劑量辣椒素可以增加食管黏膜血流量、促進受損黏膜的修復。當食管組織出現應激或損傷時，TRPV1陽性神經纖維可向外周釋放神經遞質，進而參與神經炎性反應，主要表現為局部血管擴張、血漿蛋白滲出等[17]。觀察酸對食管黏膜的影響發現，過量酸可以激活TRPV1，使感覺傳入纖維產生沖動，進而刺激血管擴張肽的釋放，TRPV1拮抗劑可以抑制由酸暴露引起的食管黏膜充血[18]。上述機制表明，TRPV1陽性感覺神經纖維通過增加食管黏膜血流量來抵抗外界傷害性刺激。病理學研究發現，NERD小鼠連續注射7d TRPV1拮抗劑后，小鼠食管黏膜中髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性及角質形成細胞（keratinocytes，KC）水平下降；組織學上也有改變，表現為食管黏膜基底細胞層增生，上皮層及固有層有多形細胞核浸潤，固有層水腫[19]。同樣，在TRPV1基因敲除小鼠中，食管酸暴露更易發展為ER，而且MPO活性及組織病理學評分更低[20]。上述研究表明，TRPV1在食管炎癥的發展過程中及維持黏膜屏障功能中起到重要的介導作用。此外，TRPV1也參與上皮細胞的自身修復。通過體外細胞實驗證實，TRPV1激動劑可以增加血管內皮細胞移行、增殖能力，TRPV1拮抗劑的作用則與之相反[21]。大量研究證實，TRPV1參與胃黏膜的自身修復并且在該過程中其表達是動態變化的。可以推測TRPV1可能參與食管黏膜上皮細胞的移行和增殖，對損傷修復具有重要作用，但仍需進一步的實驗來驗證。

2.3 TRPV1與食管高敏感性 近期研究提示，GERD患者出現燒心、胸悶很可能與食管高敏感性有關。臨床內鏡及組織學研究顯示，GERD患者中有60%的食管黏膜是正常的[22]。在一項對照研究中通過比較食管黏膜中TRRV1陽性神經纖維的密度發現，GERD患者TRPV1激活的比例增加，但神經纖維的密度并沒有增加[23]。可以看出，TRPV1敏感性增高是食管高度敏感的一項重要機制。Guarino等[24]研究發現與健康人相比，GERD患者食管黏膜固有層中的TRPV1陽性神經纖維表達顯著增加，并且由TRPV1所激活的乳突的比例增高。動物實驗也有相同的結果。通過小鼠反流性食管炎模型（底部結扎和幽門局部收縮），發現在脊髓背根神經節（dorsal root ganglion，DRG）、迷走神經元中 TRPV1陽性神經纖維顯著增加[25]。進一步研究發現，辣椒素和酸誘導反應使反流性食管炎小鼠的迷走神經傳入沖動顯著增加，并且可以被TRPV1拮抗劑AMG9810所阻斷[26]。通過離體細胞培養同樣發現食管細胞經酸刺激后，TRPV1相關蛋白及RNA表達增加[27－28]。上述實驗結果表明TRPV1受體過度表達是食管高度敏感的另一項重要機制。TRPV1受體在不同類型GERD中其敏感性及表達量也存在差異。Jin等[29]比較RE和NERD患者食管中TRPV1表達差異指出，TRPV1在RE中的表達高于NERD，并且TRPV1的表達與酸暴露及食管炎癥有關，與食管外癥狀無關。由此結果可以推測GERD患者臨床癥狀與食管炎癥程度不呈正相關的原因，可能是由于食管中TRPV1的表達、敏感性及活性不同造成的，并且TRPV1與GERD相關臨床癥狀之間的關系仍有待進一步研究。關于TRPV1受體敏感性增高或過表達的發生機制，通過對人離體食管上皮細胞的研究指出，上皮細胞接觸弱酸時釋放更多的ATP廣泛激活PAR2，激活的PAR2可提高TRPV1的敏感性，而TRPV1對ATP有調控作用，同時ATP參與痛覺的介導[30]。TRPV1敏感性增加與PAR2的活化相關，并且兩者相互促進。此外，炎癥介質如神經生長因子（nerve growth factor，NGF）、緩激肽（bradykinin,BK）、內源性大麻素（endogenous cannabinoids，EC）、5－羥色胺（5－hydroxytryptamine，5－HT）、一氧化氮（nitric oxide，NO）與TRPV1的敏感性密切相關，是食管高敏感性的重要因素[31]。

2.4 TRPV1與食管神經傳導通路 瞬時受體電位（TRP）通道主要分布在軀體和內臟感覺神經系統，在感覺傳導中發揮至關重要的作用。TRPV1在多種動物的食管感覺神經元和傳入神經元均有表達。在嚙齒動物中TRPV1陽性神經纖維分布在胃腸道神經纖維束的每一層（黏膜、黏膜下層、肌間神經叢和肌肉）并且經常與降鈣素基因相關肽（Calcitonin gene related peptide，CGRP）共表達，其神經纖維主要起源于脊髓，但其中一些來自于胃的迷走神經[32]。在小鼠食管迷走神經元中和豚鼠背根神經節（DRG）神經原中，通過單細胞逆轉錄聚合酶鏈反應（reverse transcription－polymerase chain reaction，RT－PCR），TRPV1 的轉錄合成也已被識別[33－34]。Matsumoto 等[35]的研究表明，小鼠食管 TRPV1陽性神經纖維在黏膜下層和肌間神經叢都有分布并經常與P物質（substanceP,SP）和降鈣素基因相關肽（CGRP）共表達。上述研究可能提示TRPV1是食管脊髓和迷走傳入神經中的一條功能通路。通過細胞外單機制記錄來研究食管迷走神經傳入功能，發現辣椒素激活多數食管迷走C纖維和脊神經C纖維，而沒有激活食管Aδ纖維。食管迷走C纖維和脊神經C纖維對食管擴張也有回應，然而當擴張的壓力對食管產生傷害時，兩者的傳導并未飽和[36－37]。食管內酸灌注30min（pH7.4～5.8），食管迷走C纖維上并沒有引發動作電位（action potential，APs）產生，卻可以明顯減少 C纖維對食管擴張反應，而且90min后清除酸，C纖維的功能可以恢復。在脊神經C纖維上，酸灌注不僅喚起了APs還可以抑制其對食管擴張的反應，120 min后清除酸，C纖維的功能不會恢復。低濃度辣椒素灌注迷走C纖維和脊神經C纖維均可以模仿酸誘導效應，經TRPV1拮抗劑AMG9810預處理后，兩者的酸誘導效應顯著減緩[38]。上述結果說明TRPV1介導的食管迷走痛覺傳入纖維對酸有獨特的效應；食管內的酸激活的是脊神經C纖維，而不是食管迷走C纖維，并且酸可以抑制兩者對食管擴張的反應。

2.5 TRPV1活性藥物在GERD中的應用研究 目前TRPV1活性藥物主要分為兩類：TRPV1激動劑和TRPV1拮抗劑。與基礎研究領域不同，在臨床上TRPV1激動劑如辣椒素已被證明可作為鎮痛劑使用。因TRPV1幾乎在所有傷害感受器上均有表達，也造成了TRPV1激動劑有特異性低（如內源性配體）、生物利用度低（如吳茱萸次堿）和不良反應大（辣椒堿）的特點，現有TRPV1激動劑僅少數用于治療消化道疾病方面，而在GERD的治療中卻有確定療效[39]。 研究發現短期內服用辣椒素可以緩解GERD患者食管黏膜損傷，改善食管運動功能[40]。TRPV1阻抗劑同樣被用作鎮痛劑，其鎮痛作用更為顯著。在痛覺傳導通路中TRPV1阻抗劑可以降低感受器的敏感性，比其他類型的鎮痛藥物表現出更小的神經毒性反應，因此仍是鎮痛藥物研究的重點。目前已有使用TRPV1阻抗劑治療GERD的臨床前研究。在22例男性健康志愿者口服TRPV1拮抗劑AZD1386的隨機臨床試驗中表明，單劑量口服30mg和95mg分別增加疼痛閾值23%和28%，但是有半數無效，同時也指出AZD1386具有良好的安全性[41]。在NERD患者中使用單一劑量AZD1386（95mg）的研究表明，AZD1386不能改變度由熱、機械刺激，或電刺激誘發的食管疼痛[42]。提示局部應用TRPV1阻抗劑有助于減輕疼痛，并未發現明顯的不良反應，值得進一步探討。TRPV1活性藥物在GERD治療中的報道仍較少，研究發現小分子TRPV1阻抗劑如尿素類（A－425619），氨基化合物（BCTC）,與經典的TRPV1阻抗劑相比有更高的選擇性，并且可以降低炎性反應，可以更好地用于GERD的治療，然而仍需要大量的臨床試驗。

3 展望

TRPV1受體直接或間接參與多種消化道疾病的病理生理過程如疼痛發生、內臟高敏感性、炎癥反應等，與GERD患者食管癥狀更是有密切聯系。對食管中TRPV1受體的功能及作用機制研究的深入將會給GERD臨床治療帶來益處。已有大量的證據表明，TRPV1經翻譯后修飾，如 PKA-，PKC-和 Ca MKⅡ介導TRPV1磷酸化后，可使其活性及特異性增加。在消化系統疾病中，對TRPV1拮抗劑的臨床研究目前主要集中在GERD的治療上，但效果并不明確，有待進一步探討，對TRPV1拮抗劑進行修飾后再應用于臨床是今后研究的方向。