TRPV1受體結構與功能及相關中草藥的研究進展

李彩彩 簡郭血驕 楊向竹 郭 健

TRPV1受體(transient receptor potential vanilloid type 1,TRPV1),也稱辣椒素受體或香草素受體1，是一種表現出對鈣離子顯著偏好的非選擇性陽離子通道，可被辣椒素、傷害性溫度(>43℃)、低pH值及其他一些內源性物質如花生四烯酸乙醇胺(N-arachidonoylethanolamine)、緩激肽、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)等激活[1]。TRPV1在多覺型傷害感受器(polymodal nociceptor)中表達，在外周和中樞神經系統中通過炎性因子調節并導致急性和持續性疼痛[2]。近年來，隨著對TRPV1相關研究的開展，TRPV1在各系統顯示出廣泛的分布和功能表達，也成為許多疾病治療的新靶點。

一、TRPV1的分子結構

瞬時電位受體(transient receptor potential，TRP)家族，發現于視力缺陷的果蠅突變體并被命名，具有瞬時受體的特征，在后生動物中包括7個主要分支，分別為TRPV、TRPA、TRPC、TRPM、TRPP、TRPML和TRPN。這些通道在門控和離子選擇性方面具有不同的性質，發揮不同的生理功能。構成TRP家族離子通道的亞基形成四聚體，且每個亞基都具有6個跨膜α-螺旋和不同大小的胞質N端和C端。TRPV1受體屬于香草素受體(vanilloid receptor)TRPV亞家族,隨著低溫電子顯微鏡技術的進步，Liao等[3]的研究使得跨膜螺旋S1～S6中大部分殘基的側鏈密度、S6之后的TRP結構域、連接錨蛋白重復結構域(ARD)和S1的N端片段得以被清楚分辨。對于TRPV1受體結構的探索顯示,TRPV1三維結構類似于電壓門控離子通道(VGIC)的同型四聚體，跨膜螺旋S5和S6構成離子滲透通路，跨膜螺旋S1～S4組成中央孔環區域。但通過藥理學探針(肽毒素和小香草激動劑)來確定TRPV1受體的兩種活化狀態結構時發現，電壓門控通道激活期間移動的區域(S1～S4)在TRPV1中保持靜止，顯示出這些結構相似通道超家族成員的作用機制的差異。在觀察TRPV1激活過程中發現的不同部位結構的改變提示了其具有雙重門控機制[4]。有關各種激活劑對于TRPV1的激活機制還在不斷的研究之中。

二、TRPV1受體的表達部位及生理功能

TRPV1受體一度被認為僅存在于無髓鞘的C纖維這類特定傳入感覺神經纖維中，隨后的研究顯示TRPV1受體也表達于具有薄髓鞘的Aδ神經纖維和節狀神經節迷走神經元中。隨著對于TRPV1受體研究的不斷深入，TRPV1已被證實其不僅表達于初級感覺神經末梢、腦等神經組織，而且存在于其他非神經組織。

1.TRPV1在初級感覺神經中的表達：表達TRPV1的初級感覺神經也稱為辣椒素敏感神經或香草素敏感神經，這類神經元具有兩極：外周纖維支配皮膚、黏膜和幾乎所有的內臟器官，中央纖維連接脊髓。研究顯示TRPV1在初級感覺神經中的表達與痛覺、瘙癢的發生相關。TRPV1被激活后分泌的促炎性神經肽，如P物質(substance,SP)和降鈣素基因相關肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)，以及產生的神經沖動通過中央纖維傳遞到脊髓，從而產生痛或癢感覺。TRPV1受體在痛覺的產生和傳遞過程中發揮著重要作用：Wakabayashi等[5]在Lewis肺癌骨轉移引起骨痛的研究中提出，Lewis肺癌細胞骨轉移后,轉移局部酸性的腫瘤微環境會激活感覺神經纖維上TRPV1受體，從而激發骨骼的感覺神經引起骨痛的發生。Berta等[6]的研究試圖靶向抑制感覺神經元表達TRPV1、TRPA1離子通道蛋白來選擇性阻斷C纖維和Aδ神經纖維從而起到治療慢性疼痛的作用。而Kittaka等[7]對于瘙癢的研究顯示，免疫系統及多種細胞因子和TRPV1的相關作用與皮膚瘙癢的發生有關。

2.TRPV1在腦組織中的表達：在大鼠大腦全部皮質區、海馬和杏仁核等邊緣系統、紋狀體、下丘腦、網狀結、藍斑核、小腦和下橄欖核均發現TRPV1陽性神經細胞，而在人類頂葉皮質第3層和第5層也發現TRPV1陽性神經細胞。多數研究顯示TRPV1表達于不同腦區神經元并發揮其生理功能, Christopher的大鼠實驗顯示，在孤束核中TRPV1的激活抑制棕色脂肪組織交感神經活動，從而減少由寒冷而誘發的棕色脂肪組織增加。Tóth等[8]應用免疫電鏡法觀察大鼠中樞神經系統TRPV1的細胞表達，顯示TRPV1雖大部分表達于神經細胞突觸后樹突棘但并不僅限于此，它們同樣表達于腦部小血管周圍星形膠質細胞和周細胞。隨后，人們對表達于腦內神經膠質細胞的TRPV1的功能展開一系列研究，Marrone等[9]在小鼠實驗中報道TRPV1在小膠質細胞的表達要比前扣帶回皮質和其他腦區的神經細胞含量高，激活小膠質細胞上TRPV1受體可刺激皮質中小膠質細胞的微泡脫落從而間接增加谷氨酸能傳遞。

3.TRPV1在非神經組織中的表達：諸多動物實驗已在動物腎臟、脾臟、膀胱、心臟、胃和肥大細胞中描述了TRPV1蛋白或其mRNA的存在。人類表皮組織也發現TRPV1受體蛋白的表達,TRPV1可以通過紫外線(UV)照射來激活，并介導UV誘導的基質金屬蛋白酶-1和角質形成細胞中的促炎細胞因子的增加，實驗顯示阻斷TRPV1激活可抑制紫外線誘導的皮膚增厚和紅斑等皮膚反應[10]。一些證據表明TRPV1在免疫系統發揮重要作用[11]。Bertin等[12]發現TRPV1通道蛋白在人類CD4+T細胞的質膜上功能性表達，有助于T細胞受體(TCR)誘導的Ca2+內流。TRPV1在內皮細胞的表達尚具有爭議性，Hong等[13]通過免疫熒光檢測到小鼠腦微血管中TRPV1陽性表達，腦血流量檢測顯示，短暫阻塞大腦中動脈的模型小鼠在灌注恢復開始20～30min會出現灌注下降且持續1h左右，TRPV1敲除模型小鼠灌注下降更嚴重且持續時間延長；腦動脈加壓檢測顯示辣椒素使血管產生適度舒張，去除血管內皮后舒張的情況消失，推測內皮細胞的TRPV1通道在損傷過程中增強，并有助于增大腦卒中后腦微血管的血管舒張能力。此外，TRPV1通道還被發現表達于氣道平滑肌細胞和上皮細胞[14，15]。近年來研究發現，TRPV1也在不同的腫瘤組織中表達，并且其活化與癌細胞生長和擴散的調節相關，Sakall等[16]研究顯示，硒和順鉑組合可通過調節TRPV1表達產生顯著的抗癌效果。

三、以TRPV1受體為作用靶點的中草藥研究

1.具有抗炎鎮痛作用的中藥與TRPV1受體：許多瞬時電位受體(TRP)通道能夠被植物中發現的各種化合物激活或阻斷。中藥中許多具有陣痛作用的藥物都與TRPV1的激活或抑制有關，Sui等[17]使用關節炎疼痛大鼠模型研究芍藥甘草湯的鎮痛作用，顯示模型組大鼠的疼痛、炎性和水腫程度的增加。伴隨著TRPV1通道mRNA、蛋白表達水平和鈣介導功能的增強，以高劑量或中劑量口服給予芍藥甘草湯治療的模型大鼠顯示出上述病理狀況的顯著緩解，且TRPV1 mRNA和蛋白表達水平及鈣介導功能下調。激活TRPV1受體的吳茱萸，其鎮痛作用與TRPV1的脫敏有關[18]。中藥苦參提取物苦參堿能明顯改善過敏性接觸性皮炎小鼠的瘙癢和疼痛感，其機制可能與抑制TRPV1激活和降低IL-3含量有關[19]。動物實驗顯示乳香和沒藥通過調節TRPV1受體mRNA和蛋白表達，減輕了慢性縮窄性損傷小鼠的機械性異常疼痛和熱超敏性[20]。中藥黃連中分離的有效成分小檗堿可抑制TRPV1的激活，從而減輕糖尿病神經病變導致的疼痛。

2.具有其他治療作用的中草藥與TRPV1受體：除了鎮痛以外，治療其他疾病的一些中草藥的作用機制也與TRPV1受體有關。辣椒素激活TRPV1可導致動物及人類咳嗽的發生[21]。枇杷葉提取物和川貝母中提取的熊果酸(ursolic acid,UA)可抑制辣椒素對TRPV1的激活作用，平貝母提取物貝母甲素(peimine,PM)和貝母乙素(peiminine,PN)雖不能直接抑制TRPV1的激活，但是當聯合UA使用時可加強UA對TRPV1的抑制作用[22]。Kikuchi等[23]對大建中湯治療便秘的研究顯示，用TRPV1受體拮抗劑預處理可抑制犬模型中大建中湯誘導的結腸收縮，這表明口服大建中湯刺激結腸運動的作用機制與其對TRPV1的激活作用有關。從生姜中提取的6-姜酚具有類香草醇結構，可以作為TRPV1激活劑,有關6-姜酚抑制腫瘤進展的研究顯示，6-姜酚可激活TRPV1受體顯著減少表皮生長因子、核因子-κB、細胞周期蛋白D1含量，進而減少肺上皮細胞增生和上皮-間質轉化[24]。據報道，從花椒中提取的羥基鏈烷烴也可與TRPV1結合，這些成分在通過感覺神經促進消化道運動方面起著重要作用。縮尿丸是一種中醫傳統處方，用以治療下尿路癥狀數百年，對其治療效果和機制研究的動物實驗結果顯示，縮尿丸可以改善由膀胱出口梗阻導致膀胱過度活動模型大鼠的膀胱肥大癥狀，并校正了變化的尿動力學參數，同時降低了模型組大鼠中增高的TRPV1 mRNA和蛋白質的表達。最近的研究顯示TRPV1受體是癲癇治療中潛在的藥物靶點之一，可被大麻素受體激活劑激活，因此大麻治療癲癇可能亦與TRPV1的作用亦有關，但此說法仍處于假設階段。

四、展 望

TRPV1受體在初級感覺神經元末梢感受傷害性刺激的過程中起到重要的感受和整合信息的作用，因此TRPV1受體的致敏或抑制成為臨床緩解瘙癢或疼痛的新思路。然而TRPV1受體在機體多組織廣泛分布與功能性表達，使得受體激動劑或抑制劑的臨床使用受到一定限制。故相應的完善TRPV1受體結構、激活機制和不同組織中的表達的信息，將有助于選擇性作用于TRPV1受體的新藥物的開發，這也將成為未來研究TRPV1受體的重點。

中藥藥物均具有一定的性和味，寒熱藥性及五味理論均是中藥藥性理論的重要組成成分，對中醫臨床遣藥組方具有重要的指導作用，同時也是中醫藥學研究的難點之一。人們對中藥作用機制及TRPV1相關性研究的不斷開展為藥性成分的研究提供了新的切入點。有研究認為TRPV1受體是辛味藥性發揮功效的潛在靶點，而藥物中化學成分誘導TRPV1和其他TRP家族mRNA的調節變化可能與中藥的寒熱性質有關。相信隨著對中藥及TRP受體家族研究的不斷深入，中藥寒熱藥性及五味理論的科學內涵將不斷被揭示和發現。