瞬時受體電位通道在炎癥性腸病抗炎和免疫調節機制中作用的研究進展

張英琦 于天源 魯夢倩 劉志鳳 焦 誼 劉 迪

炎癥性腸病(IBD)是一組非特異性的腸道慢性炎性疾病，病變主要累及腸道黏膜及黏膜肌層，病因和發病機制尚未闡明。目前IBD已成為全球性疾病，其發病率呈逐年上升趨勢[1]。在中國，IBD的患病率自1990年至2017年升高了34.54%，已經成為中國的常見病和多發病[2]。內臟痛由腸黏膜損傷或炎性反應引發，是IBD患者的常見癥狀[3]。

瞬時受體電位(TRP)通道是一類非電壓依賴性的陽離子通道，在機體中分布廣泛，參與了疼痛、溫度、機械感覺等多種病理、生理過程[4]。在溫度、機械及化學刺激達到閾值時，TRP通道可將刺激信號瞬間轉換為內向電流，導致細胞功能的興奮性改變。在炎性反應期間，TRP通道對刺激更加敏感[5]，因此被認為是治療人類炎性疾病的新型靶點。TRP通道包括TRPV、TRPM、TRPA、TRPML、TRPP和TRPC這6個亞族，共28種，其中TRPV1、TRPV4、TRPA1、TRPM8常被報道參與了IBD的病程[6]。研究顯示，TRP通道可通過調控炎性因子、趨化因子和免疫細胞等，在調控IBD免疫炎性反應和內臟痛中發揮重要作用，促進或抑制IBD的進展[7-9]。本文就TRP通道在IBD免疫炎性反應和內臟痛中的作用機制作一探討。

1 TRPV1

TRPV1屬于TRP超家族，可廣泛表達于中樞神經細胞、外周神經細胞和非神經元細胞。在胃腸道中，TRP通道主要表達于外源性初級傳入神經，也可分布于胃腸道黏膜層、黏膜下層、肌間神經層和肌層[10]。TRPV1可被辣椒素、機械刺激、炎性介質、毒熱(>43 ℃)和質子(pH<6)等有害刺激激活，產生動作電位和痛感[11]。

TRPV1可參與IBD免疫炎性反應的發病機制，TRPV1拮抗劑通過抑制TNF-α、IL-2和干擾素-γ(IFN-γ)的釋放，調節有絲分裂和T細胞受體介導的T細胞活化，以及相關效應細胞因子的產生[12]。TRPV1在CD4+T細胞中功能性表達，可參與T細胞抗原受體(TCR)誘導的Ca2+內流、TCR信號轉導和T細胞活化。在T細胞介導的結腸炎模型中，TRPV1促進了T細胞反應和腸道炎性反應；而當T細胞中的TRPV1受到遺傳因素或藥物抑制時，結腸炎的癥狀減輕，因此抑制TRPV1表達可能是抑制促炎T細胞反應的一種新的治療策略[13]。TRPV1在激活黏膜巨噬細胞和維持Th17對炎性刺激的免疫反應中發揮了重要作用。TRPV1可通過調節結腸中樹突狀細胞的數量和表型，升高結腸局部促炎細胞因子的表達水平，增強Th17免疫反應，顯著增加由葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的結腸炎模型小鼠的易感性[14]。TRPV1是藥物發揮抗炎作用的重要介質，Martelli等[15]的研究表明，姜黃素可以與TRPV1相互作用，減輕由二硝基苯磺酸(DNBS)誘導的結腸炎模型小鼠的腸道炎性反應引起的損傷，且這種保護作用可經由TRPV1拮抗劑辣椒堿預處理而消失。

TRPV1在介導內臟痛過程中起著重要作用。炎性介質能通過多條信號通路調控TRPV1的活性，其中Gq蛋白/G蛋白偶聯受體(Gq/GPCR)通路是炎性介質激活TRPV1后產生疼痛的關鍵途徑。Kumar等[16]研究發現，Gq/GPCR信號通路通過蛋白激酶C(PKC)通道的磷酸化，激活下游TRPV1介導的由炎性反應引起的內臟痛。與健康者比較，IBD患者結直腸黏膜下神經元中TRPV1蛋白水平升高，并且與疼痛的嚴重程度相關[17-18]。TRPV1是引起內臟痛的關鍵介質，TRPV1拮抗劑JYL1421能抑制大鼠結腸擴張并改善結腸炎性內臟痛癥狀，而TRPV1-/-大鼠則未表現出與疼痛相關的行為反應[19-20]。

2 TRPV4

TRPV4可作為滲透壓感受器和溫度感受器，其被無害性溫度(27～35 ℃)、低滲、缺氧、拉伸、pH、花生四烯酸代謝物和佛波醇衍生物等激活后，可介導細胞外Ca2+內流[21]。TRPV4在肺、胃和腸的上皮細胞及免疫細胞中高表達，廣泛參與炎性反應、超敏反應和黏膜屏障功能障礙等病理、生理過程。

TRPV4在腸道炎性反應防御機制中發揮著重要作用。胃腸道中TRPV4的激活具有促炎作用，IBD患者TRPV4 mRNA表達水平較健康者顯著升高[22]。由DSS誘導的結腸炎模型小鼠結腸上皮細胞中TRPV4 mRNA表達上調，促進了趨化因子和細胞因子如IL-8、干擾素-γ誘導蛋白-10(IP-10)的釋放。選擇性TRPV4激動劑4αPDD可升高細胞內Ca2+的水平，使趨化因子釋放的劑量依賴性增強，從而增高結腸黏膜通透性[23]，使上皮和血管的細胞通透性瞬時增高，而TRPV4-/-小鼠的結腸炎易感性較低[24]。靜脈注射TRPV4拮抗劑RN1734能顯著降低腸道損傷評分、髓過氧化物酶(MPO)活性和潰瘍評分，緩解結腸炎的癥狀，這提示可以通過阻斷TRPV4通道以減輕結腸炎性反應[25]。TRPV4的體外激活可導致T細胞增殖并產生促炎細胞因子IFN-γ、TNF-α和IL-2[12]，且與中性粒細胞黏附、趨化和活性氧的形成密切相關[26]。TRPV4的激活可導致IL-8、IP-10、遷移誘導蛋白(MIG)和單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)的釋放，表明TRPV4在誘導巨噬細胞和其他免疫細胞募集的促炎信號通路中具有潛在作用[23]。在骨髓源性巨噬細胞中表達的TRPV4與TNF-α及CXCL2的釋放有關，可促進結腸炎性反應。在血管內皮細胞中表達的TRPV4可通過活化c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號通路，增高血管通透性，從而加重結腸炎性反應[27]。然而另有研究表明，激活TRPV4通道可通過TRPV4-Claudin-7形成鈣信號復合物，調節Claudin-7磷酸化水平，影響Claudin-7在細胞膜上的聚集能力，改變結腸上皮細胞的通透性，抑制炎性反應，減輕結腸上皮屏障功能損傷，起到保護作用[28]。

TRPV4的激活是介導IBD內臟痛的關鍵途徑之一。激活TRPV4可以引發內臟痛，TRPV4激動劑4αPDD通過特異性激活背根神經節(DRG)神經元結腸投射中的陽離子電流，引起劑量依賴性內臟敏感度升高[29]。抑制TRPV4可抑制IBD內臟痛覺過敏，在TNBS誘導的動物模型中選擇性阻斷TRPV4通道可減輕與腸道炎性反應相關的內臟痛[25]。

3 TRPA1

TRPA1廣泛存在于三叉神經、DRG、結狀神經節中，主要感受傷害性冷刺激。與TRPA1激活相關的物質包括芥子油、異硫氰酸酯、大蒜素、肉桂醛和活性氧等。TRPA1和TRPV1的功能在很大程度上相互關聯，TRPA1在絕大多數表達TRPV1的感覺神經上共表達，并且兩者均整合了多種有害刺激[30]。

TRPA1在IBD炎性反應過程中發揮促進作用。Garrison等[31]認為TRPA1既可作為炎性反應的“助推器”，又可作為各種炎性介質的“探測器”。當組織因創傷受損或受到其他刺激時，釋放出的炎性介質能夠促使初級傳入感覺神經上的TRPA1釋放炎性神經肽，發生神經源性炎性反應，進一步誘導細胞的壞死與凋亡[32]。TRPA1的激活引發了腸道炎性反應，TRPA1激動劑TNBS誘導釋放的P物質和降鈣素基因相關肽(CGRP)可在小鼠中引起IBD樣癥狀[33]。抑制TRPA1能有效減輕炎性反應，TRPA1的特異性拮抗劑能抑制細胞因子TNF-α、IFN-γ和IL-2的分泌，減輕IBD引起的腸道炎性損傷[34]。但另有部分研究表明TRPA1在IBD患者和小鼠的腸道炎性反應中發揮抑制作用。TRPA1的激活能夠抑制遠端結腸組織中TNF-α的表達，巨噬細胞中的TRPA1介導了抗炎作用[35]。人或小鼠CD4+T細胞中缺失的TRPA1通過上調促炎細胞因子IFN-γ和IL-2的表達，使分化為Th1效應細胞的占比增高，從而加重腸道炎性反應[36]。

TRPA1的直接激活可引起內臟痛覺過敏。有研究表明，TRPA1-/-小鼠可以顯著減輕結腸炎引起的內臟痛[37]。IBD患者的外周血單核細胞上清液中TNF-α、IL-6、IL-10等水平升高，TRPA1是TNF-α、IL-6介導內臟痛的重要物質，而TRPA1拮抗劑可消除TNF-α的致炎作用[38]。TRPA1通過促進5-羥色胺(5-HT)的釋放調節內臟敏感性。TRPA1激動劑(異硫氰酸烯丙酯和肉桂醛)通過刺激腸黏膜表面的嗜鉻細胞升高細胞內Ca2+水平，促進5-HT釋放，增強腸道收縮力。IBD患者的十二指腸活體組織檢查標本中的5-HT水平顯著高于健康者，5-HT表達水平持續升高可導致結腸收縮，從而引發內臟痛[39]。因此，TRPA1是結腸炎所誘發的內臟痛的潛在治療靶點。

4 TRPM8

TRPM8主要分布于三叉神經和外周背根神經等神經元，可作為機體的冷覺感受器，主要感受非傷害性冷刺激，可以被冷刺激(8～28 ℃)及部分冷卻劑(如薄荷醇)激活[40]。TRPM8可以抑制TRPA1和TRPV1的化學和機械感覺反應，通過交叉脫敏發揮保護作用[41]。

上調TRPM8表達可以減輕組織炎性反應，降低炎性介質對傷害感受器的敏感度。使用TRPM8激動劑治療可顯著減輕對照組小鼠的結腸炎，而其對實驗組TRPM8-/-小鼠的療效不明顯[42]。在急性結腸炎模型中，TRPM8可通過局部釋放CGRP對黏膜神經纖維起調節作用，進而發揮對先天性免疫細胞如樹突狀細胞的保護作用[43]。此外，TRPM8被激活后，可通過抑制感覺神經元釋放神經肽減輕實驗性結腸炎的癥狀。巨噬細胞TRPM8-/-小鼠表現出對DSS的易感性增加，結腸炎性反應加重，表明TRPM8在結腸炎中可能發揮保護作用。小鼠巨噬細胞中TRPM8的激活誘導了抗炎細胞因子的分泌，并增強了巨噬細胞的吞噬作用，而TRPM8基因缺失或藥物阻斷則會導致相反的效果。巨噬細胞TRPM8-/-小鼠表現出結腸炎易感性增加[44]。薄荷醇通過激活TRPM8通道，降低結腸中TNF-α、IL-6、IL-1β和TGF-β的水平發揮抗炎作用，減輕結腸損傷[45]。

TRPM8被認為在抑制IBD內臟疼痛信號轉導中具有重要作用。在機體生理狀態下，TRPM8受體在遠端結腸中表達，其外源性激活能夠降低結腸平滑肌的收縮性，并且TRPM8的激活能夠減少結腸的自發運動，在機體病理狀態下參與內臟痛的產生[46]。有研究表明TRPM8是薄荷醇所誘導的疼痛的主要鎮痛介質[47]。但另有研究表明，給予由DSS誘導的結腸炎小鼠TRPM8激動劑WS-12，可使內臟痛顯著增強，表明TRPM8表達水平升高可能加劇了結腸炎的內臟痛[44]。

5 討論與展望

TRPV1、TRPV4、TRPA1和TRPM8在IBD免疫炎性反應中發揮了重要的作用，是IBD潛在的治療靶點。TRP通道可通過調節炎性因子、趨化因子、巨噬細胞和T細胞，參與IBD的病理、生理過程。但目前的研究較為表淺，多集中于對常見細胞因子、免疫細胞的調節作用，而其具體的作用通路、上下游反應機制、外周神經和中樞神經的調控機制等仍未明確。研究表明，TRP通道的異常表達、通道敏化或脫敏紊亂，會影響機體對病理性刺激的反應，進而引發疾病[48]。TRP通道對內臟傷害性感受器的調控起著重要作用，是介導內臟痛覺過敏的關鍵途徑[49]。目前TRP通道參與IBD病理、生理過程的機制尚未完全闡明，需要適當結合先進的技術如代謝組學、RNA-seq技術等，從多層面、多角度、全方位闡釋其作用機制，為IBD的進一步研究提供思路。