瞬時受體電位家族在腸易激綜合征中的作用機制研究進展

肖文靜，羅和生

(武漢大學人民醫院 消化內科，湖北 武漢 430060)

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome, IBS)是以反復腹痛、腹部不適伴排便習慣改變為特征的常見功能性腸道疾病, 其病理生理學機制尚未完全清楚[1]。瞬時受體電位(transient receptor potential, TRP)家族是一類位于細胞膜和胞內細胞器膜上的非選擇性陽離子通道蛋白，可感受細胞內外各種刺激，被認為是軀體和內臟傷害性信號的感受者和傳導者。近年來的研究證實TRP家族對內臟傷害性感受處理異常的痛覺感受器調控起著至關重要的作用，其參與內臟高敏感的產生[2]。內臟傷害性感受處理異常引起的內臟高敏感性被認為是IBS的一重要發病環節[3]。 此前研究發現IBS患者結直腸中TRP的表達水平和功能發生改變，近年來研究者將TRP通道作為治療IBS的新藥物靶點并取得了初步的成效[4-6]。本文旨在對TRP家族在IBS的發生、發展中的作用機制進行綜述。

1 TRP超家族概述

1.1結構與分布 研究發現人體中共有28個TRP基因，被分為7個亞家族：TRPC、TRPV、TRPM、TRPP、TRPML、TRPA和TRPN。TRP通道蛋白為同源或異源四聚體，每個亞基由6個跨膜結構域組成(S1-S6)，氨基端和羧基端均位于胞漿內，在S5和S6之間有疏水集團構成的離子滲透孔，為離子通過的孔道。TRP通道為非選擇性的陽離子配門控通道，主要對鈉離子、鈣離子具有通透性，其他的陽離子也可部分通過，如鎂離子可通過TRPM6和TRPM7，而TRPV1、TRPML1和TRPP3對氫離子亦有高通透性。TRP通道廣泛分布于中樞和外周神經系統，主要在感覺神經元，在感覺轉導中起著至關重要的作用。在哺乳動物的非神經細胞如肝臟、心腦血管、胃腸道等也有TRP通道蛋白的表達[7]。

1.2生物學特性 各種物理因素(溫度、pH值、機械力等)和內、外源性化學介質刺激作為潛在傷害性信號感覺受體的TRP通道蛋白，激活TRP通道或使TRP通道敏化，致細胞膜去極化，引起Ca2+內流，從而通過多種信號傳導機制激活自主或中樞神經系統，引起感覺和反射。復雜的分子調制會引起TRP通道敏化或脫敏，TRP通道的敏化會降低刺激的閾值或增強之后對傷害性刺激的反應，而脫敏可以阻止傷害性信號的傳入。TRP通道的調節機制包括基因表達過程中DNA甲基化引起的基因沉默，翻譯后修飾(如磷酸化和去磷酸化)影響通道功能，TRP通道還可以通過移動到細胞內溶酶體，或從細胞內池動員到細胞膜而降解[2]。

1.3主要功能 TRP家族參與熱刺激、化學刺激等多種傷害性刺激信號的感覺及傳導、炎癥介質的產生和釋放以及細胞內外滲透壓的調節等[8]。近來研究發現，TRP家族參與調節胃腸道吸收、運動、腺體的分泌以及內臟敏感性。多種胃腸道的疾病與TRP通道的功能障礙相關，如IBS、炎癥性腸病、胃腸道腫瘤等。下面就已被確定為內臟傷害性感受的幾個TRP通道，包括TRPV1、TRPV4、TRPA1和TRPM8進行詳細總結。

2 瞬時受體電位香草酸1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)

TRPV1又被稱為辣椒素受體(capsaicin receptor)，是TRP超家族中研究最為廣泛的一員，其廣泛表達于中樞和外周神經細胞和非神經元細胞。在胃腸道，TRPV1主要分布于腸道黏膜下神經叢、肌間神經叢、胃腸肌叢神經節以及胸腰段和腰骶段的結腸感覺神經元，胃黏膜上皮細胞、胃壁細胞、胃竇G細胞和腸道上皮細胞等非神經組織上也有TRPV1表達。TRPV1可被一些外源性物理、化學、機械等傷害性刺激激活，如辣椒素、熱刺激(43～52 ℃)、酸性環境(pH<6)、細胞外滲透濃度變化等。炎癥和組織損傷釋放的促炎介質，如P物質、神經生長因子、前列腺素、緩激肽和白三烯B4等也可以通過激活G蛋白偶聯受體致敏TRPV1或上調，導致活化TRPV1通道的疼痛閾值降低至生理水平以下，從而放大疼痛和產生炎癥[9]。TRPV1的激活與上調受蛋白激酶使其磷酸化調控，并受磷酸酶的負調控。鈣調神經磷酸酶抑制劑會加重IBS患者TRPV1上調相關的內臟性疼痛[10]。TRPV1的激活主要允許細胞外鈣離子、鈉離子內流，使細胞去極化產生動作電位，并將傷害性信號沿感覺神經纖維傳遞到神經中樞或激活細胞內的一系列信號通路，產生灼痛感，并伴隨疼痛因子如降鈣素基因相關肽(CGRP)、P物質以及谷氨酸的釋放，CGRP可使局部血管產生擴張，而P物質可增加靜脈和毛細血管的通透性，導致血漿蛋白外滲和水腫的形成，導致神經源性炎癥，參與了胃腸道的超敏反應以及IBS的發病機制[11-12]。

IBS結腸組織中TRPV1 表達上調以及功能改變[4-5]。研究發現TRPV1可能與IBS患者內臟高敏感和持續腹痛有關[4]。采用實時定量聚合酶鏈反應檢測不同亞型IBS患者與對照組結腸黏膜TRPV1的表達水平，發現IBS便秘組(IBS-C)TRPV1水平較對照組明顯升高，提示該傷害性感受器在IBS的病理生理過程中可能起重要作用[5]。但是，TRPV1導致內臟高敏感的具體機制尚不清楚。TRPV1作為治療IBS的靶點已成為近年來的熱點。研究發現長期服用辣椒素使IBS患者TRPV1脫敏，減輕腹痛和腹脹的療效明顯優于安慰劑組[13]。值得注意的是，在使用辣椒素的早期，約有1/4的患者都因無法耐受腹痛而退出試驗。因此，TRPV1脫敏劑治療IBS雖有效，但其早期致敏而產生的嚴重不良反應使辣椒素暫時無法應用于臨床。在TRPV1通道脫敏劑帕伐尼對小鼠胃腸道的作用和對傷害性反應的研究中發現，較低劑量(0.1 mg/kg)帕伐尼可促進結腸運動，而在1 mg/kg劑量時，小鼠結腸運動受到抑制，但對胃腸道的分泌無明顯影響，在芥子油致痛實驗中，帕伐尼在所有受試劑量下均有抗傷害作用，提示TRPV1通道蛋白脫敏化合物可調節腸道運動、減輕內臟疼痛，有望成為治療IBS的藥物[14]。

3 瞬時受體電位香草酸受體4(transient receptor potential vanilloid 4，TRPV4)

TRPV4最初被稱為香草素受體相關滲透濃度激活通道(VR-OAC)，是一種特異性的熱、機械和化學信號的分子傳感器，在腸道的上皮細胞和神經元中表達。早期研究發現其感受細胞內外的滲透變化，后來發現TRPV4也可被機械刺激、強酸、溫度、內外源性化學刺激激活。TRPV4參與內臟對機械刺激的反應主要感知高閾值的機械刺激，與野生小鼠相比，TRPV4基因敲除小鼠對有害擴張壓力的反應減弱，而對于未達到有害閾值的擴張壓力的反應無明顯差異[15]。TRPV4與軀體和內臟的超敏反應以及胃腸道炎癥有關[16]。此前研究發現兩種通過使TRPV4增敏而產生內臟超敏反應的途徑，一種是5-羥色胺和組胺可以增強TRPV4對激動劑的反應，另一種是蛋白酶激活受體(PAR2)通過誘發TRPV4增敏而引起機械性的痛覺過敏[2]。

IBS患者的結腸活檢上清液中特異性多不飽和脂肪酸代謝產物水平(5，6-EET)升高，其刺激小鼠的感覺神經元，并通過激活TRPV4產生內臟超敏反應，5，6-EET升高水平與患者腹痛的程度和頻率有關[16]。研究發現IBS直腸活檢上清液以及黏膜微環境中含有組胺等介質，作用于組胺受體(H1R)使TRPV4和TRPA1敏化，這很可能是IBS患者內臟痛覺增加的原因，這一效應可被組胺受體拮抗劑抑制，為研究HR拮抗劑在IBS的治療潛力提供了新的依據[17]。

4 瞬時受體電位錨蛋白1(transient receptor potential ankyrin 1, TRPA1)

TRPA1是一種鈣離子通透性的非選擇性陽離子通道，位于感覺神經和一些非神經細胞，被認為是主要的化學感受器。TRPA1可被多種刺激物激活，如異硫氰酸烯丙酯、肉桂醛以及內源性的前列腺素等，此外，TRPA1還可被低于15 ℃以及高于25 ℃的溫度所激活[18]。此前研究證實TRPA1在結腸通過外源性和內源性激動劑誘導激活從而抑制腸道運動[19]。TRPA1不僅可以通過使腸嗜鉻細胞釋放5-羥色胺調節胃腸運動，而且還可以通過激活PAR2而引起內臟超敏反應[2]。

部分腹瀉型腸易激綜合征(IBS-D)患者在胃腸冷刺激后可誘發或加重腹痛，表明低溫可誘導內臟痛覺過敏。對IBS-D患者與對照組胃竇活組織檢查中發現IBS-D組TRPA1 mRNA水平高于對照組[20]。在飲用溫水(37℃)或冷水(4℃)前后評估腹部癥狀，發現IBS患者攝入冷水后平均腹部癥狀評分顯著高于攝入前，且IBS-D患者飲用冷水后胃竇黏膜TRPA1 mRNA水平與腹部癥狀評分呈正相關，提示低溫引起腹部不適癥狀可能與TRPV1水平升高有關。進一步在接受假性或慢性避水應激的動物中，測定胃竇內注入冷鹽水后結直腸擴張的內臟運動反應，檢測迷走神經傳入神經元TRPA1表達。發現在胃竇內灌注冷鹽水可增加幼年大鼠結直腸擴張的內臟運動反應，其依賴于迷走神經的傳入，同時迷走神經上的TRPA1表達增加，應激也會使其效應增強，表明了冷暴露后胃腸痛覺敏感性增強可能與傳入迷走神經上的TRPA1表達和功能上調有關。

5 瞬時受體電位M型(transient receptor potential melastatin 8, TRPM8)

TRPM8是一種調節鈣穩態的非選擇性的陽離子通道蛋白。TRPM8通道在結腸感覺神經元、結腸上皮細胞、大腦特定區域神經節、脊髓背根神經節等組織器官廣泛表達[21-22]。TRPM8的廣泛分布決定其功能的多樣性。在TRP超家族中，TRPM8被認為是細胞和行為對冷刺激反應最主要的溫度感受器，可被低溫和冷卻化合物(如薄荷醇)激活[23]。研究發現TRPM8通道在人體皮膚中起著冷濕感受器的雙重作用[24]。TRPM8參與小鼠結腸的機械傷害性感受，但它僅限于極其有害的擴張信號，與TRPA1和TRPV4不同，TRPM8基因缺陷小鼠僅在結腸擴張壓力達150 mmHg(1 kPa=1 mmHg)時才表現出結腸降鈣素基因相關肽釋放的明顯減少[25]。研究發現TRPM8基因多態性與人類腸易激綜合征(IBS-C)和IBS-M風險增加相關[26]。有研究在應激是IBS發生和復發的重要因素的基礎上，對大鼠進行1小時的避水應激，并測定內臟敏感性和TRPM8的表達，發現在背根神經節來源的細胞系中，皮質酮可迅速誘導TRPM8的膜表達[27]。此外，位于糖皮質激素受體下游的PKA、PKC、P13K/Akt傳導通路有促進TRPM8膜表達的協同作用，提示應激引起的內臟高敏感可能與傷害性背根神經節中糖皮質激素受體介導的TRPM8的膜表達有關。薄荷油(含有薄荷醇)已經在幾個國家被用于IBS的治療，被證明能減輕IBS患者的腹痛癥狀[6]。

6 小結與展望

我國IBS總體人群患病率為6.5%，女性患病率略高于男性，各年齡段均有發病[28]。IBS雖然不會危及患者生命，排便習慣改變通常可以通過藥物對癥治療得到充分控制，但IBS患者的腹痛癥狀往往很難有效治療，甚至嚴重影響患者的生活質量，加重家庭和社會的醫療經濟負擔[29-30]。TRP家族在IBS內臟高敏感及內臟痛的產生和發展中起著重要作用，并有望成為有效治療IBS患者內臟痛的藥物靶點。目前雖然有證據證明部分TRP通道拮抗劑可以作為內臟痛的有效治療方法，但其安全性仍有待進一步的臨床試驗?？傊?，將TRP通道作為IBS患者的治療靶點這一方向仍有待進一步研究。