基于TRPV1 離子通道探討艾灸鎮痛機制

趙 會，朱 艷*

（1.安徽中醫藥大學研究生院，安徽 合肥 230000；2.安徽省針灸醫院老年病一科，安徽 合肥 230061）

瞬時感受器電位香草酸受體1（transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1）是一種表達于感覺神經末端的非選擇性陽離子通道，也被稱為“辣椒素受體”，可參與內臟高敏感、炎癥相關疼痛以及多系統疾病的發生發展[1]，尤其與疼痛的關系最為密切。疼痛已成為繼心腦血管疾病與腫瘤之后的第三大健康問題[2]。 據報道，我國約有3 億人受疼痛困擾，且隨著老齡化的加劇，患病率逐年呈遞增趨勢[3-4]。 目前，疼痛的治療以阿片類鎮痛藥、非阿片類鎮痛藥、非甾體抗炎藥（nonsteroidal antiinflammatory drugs,NSAIDS）為主，然而存在藥物作用時間短、效用有限問題，NSAIDS 可致胃腸道潰瘍并具有潛在的腎毒性，阿片類有藥品濫用、成癮并易出現胃腸道反應等弊端，故急需一種新型療法來解決這一難題[5]。 “藥之不及，灸之所宜”，艾灸作為一種傳統中醫非藥物外治法，其溫熱刺激能夠激活TRPV1 引起一系列生物學效應從而發揮鎮痛作用。 此外，艾葉自身是一味具有止痛功效的中藥，點燃后機體能夠進一步吸收其藥性。 艾灸鎮痛方面的獨特療效已得到大量臨床驗證，且具有療效顯著持久、作用廣泛、經濟、易操作等優點，本文試從“疼痛受體”TRPV1 視角探討艾灸鎮痛機制，以期為臨床艾灸鎮痛提供理論依據。

1 TRPV1 的特性及功能

瞬時受體電位（transient receptor potential, TRP）離子通道最初是在基因突變果蠅視神經中發現的，根據光刺激出現的瞬時受體電位表型而命名的四聚體陽離子通道[6]。 TRP 家族目前分為7 個亞家族，包括TRPA、TRPC、TRPV、TRPM、TRPML、TRPP、TRPN。TRPV1 通道屬于TRPV 家族的一個亞型，為4 個亞基組成的四聚體，每個亞基均包含6 個跨膜蛋白、P 物質(substance P, SP)、5-羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）、緩激肽（bradykinin, BK）等神經肽類物質，能夠通過G 蛋白偶聯受體激活蛋白激酶A（protein kinase A, PKA）或蛋白激酶C（protein kinase C, PKC）而磷酸化TRPV1 跨膜蛋白上的結合位點[7]，調節TRPV1 的敏感性。 TRPV1 主要表達于外周神經的背根神經節（dorsal root ganglia, DRG）、三叉神經節（trigeminal nerve, TG）和中樞神經的脊髓背角。 此外，其在中樞神經的下丘腦、紋狀體和杏仁核等多個領域皆有表達，并能調節和改善疼痛情感、感知、程度等維度。 疼痛感覺的傳導纖維主要是Aδ 纖維和C 纖維，而“疼痛受體”TRPV1 主要存在于C 型神經元中，較Aδ 類對疼痛的感知更慢、更深。

2 TRPV1 可介導痛覺敏化

2.1 TRPV1 可介導炎性痛敏反應

傷害性感受器TRPV1 的激活是痛覺產生的基礎，其痛覺傳感由Aβ、Aδ 或C 纖維傳遞至脊髄背角，經延髓、中腦傳遞至丘腦，丘腦進行加工處理與整合后傳至大腦皮質被感知[8-9]。疼痛由TRPV1 介導的兩個階段產生：（1）傷害性刺激激活TRPV1 中的非選擇性陽離子孔，引起大量鈣離子和少量鈉離子內流，導致神經末梢去極化，從而產生動作電位[10]；（2）動作電位形成后，釋放降鈣素基因相關肽(calcitonin gene-related pepitide, CGRP)和SP 等[11]，引起TR PV1 痛覺敏化，并將傷害性刺激轉化為電信號向中樞系統傳遞，致使中樞敏化而疼痛感知增強[12]。

在細胞損傷及炎性情況下，炎性介質SP、CGRP、BK 和5-HT 等刺激TRPV1 發生痛覺敏化，隨后觸發Ca2+依賴性激酶反應并啟動絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）信號級聯反應[13-14]，促進感受器神經元末梢再次釋放大量的SP 和CGRP 加重炎性痛敏反應[15]。由此可見，TRPV1不僅能夠被炎癥介質激活，激活后又可以進一步促進炎性介質的釋放。不僅如此，脊髓中的N-甲基-D-天冬氨酸（N-Methyl-D-aspartic acid, NMDA）受體還能調節鈣離子經TRPV1 流入神經元，通過Ca2+/鈣調素依賴型蛋白激酶Ⅱ（Ca2+/calmodulin-dependent protein kinases, CaMKⅡ）和PKC 信號級聯形成功能復合物引發炎癥痛敏反應及中樞敏化[16-18]。而TRPV1的靶向應用已被確定為治療炎性疼痛的重要著力點，并能降低因Ca2＋內流而增高的神經肽水平。亦有報道證實，TRPV1 拮抗劑在骨關節炎、類風濕關節炎、食管炎癥具有較強的阻斷作用[19-20]。

2.2 TRPV1 可誘發神經病理性痛敏反應

神經病理性疼痛（neuropathic pain, NP）是由疾病或軀體感覺神經損傷引起的以持續中樞敏化為特點的慢性疼痛，表現為痛覺過敏、非傷害性刺激引起的異常疼痛和疼痛感知改變[21]。 當神經系統受到損傷后，無害的刺激也能發生痛覺過敏而喚起脊髓背根神經元中的細胞外調節蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)激活，TRPV1 通過CaMKII 表達和ERK2 磷酸化誘發NP[22]。 不僅如此，還可刺激促炎因子TNF-α 和IL-1β 等產生，并通過激活p-38MAPK 和NF-κB 來增強疼痛介質緩激肽B1(bradykinin B1, B1R）的 表 達[23]，B1R 和TRPV1在傷害性感受器和/或星形膠質細胞上共定位，二者相互調節、相互作用激發NP，而周圍神經損傷還可通過建立NMDAR/AC1/TRPV1 信號通路驅動NP[24]。目前，尚未研制出治療NP 的有效藥物，在坐骨神經慢性壓迫損傷模型（chronic constriction injury of the sciatic nerve, CCI）誘導的神經痛小鼠模型中發現，抑制TRPV1 的基因表達可以緩解小鼠的神經性疼痛[25]。另有研究報道，天然分子如辣椒素、胡椒堿、丁香酚、肉桂醛和一些半合成類似物可以激活TRPV1通道，調節周圍和中樞水平的疼痛回路[26]，或可作為治療NP 的一種新型藥物。

總而言之，TRPV1 能夠介導痛覺敏化，包括炎性痛和神經病理性痛，然而TRPV1 不僅僅能致痛，亦具有鎮痛效應，臨床上TRPV1 激動劑或拮抗劑對神經痛、骨關節痛，類風濕關節炎性痛均可發揮療效[27]。TRPV1 鎮痛機制可能如下：（1）TRPV1 激動劑辣椒素的使用引發脊髓背角中神經元和軸突末端的丟失及DRG 和無髓鞘軸突的變性，導致傷害性神經末梢的消融和長期功能喪失[28-29]；（2）TRPV1 的激活介導大量Ca2+的流入，鈣蛋白酶活化誘導細胞骨架降解[30]；（3）辣椒素反復激活TRPV1，誘導電壓依賴性鈉通道、電壓依賴性鈣通道大量流入，隨后大量失活而使疼痛傳導路徑發生障礙[31]。

3 TRPV1 參與艾灸鎮痛

3.1 艾葉自身活性成分可作為鎮痛物質及TRPV1激活劑

艾葉是一種氣味芳香、性味辛溫的菊科蒿屬多年生草本植被，以湖北蘄州地區出產的效用最佳，人稱“蘄艾”，其有效成分主要為揮發油、黃酮素、苯丙素類等，具有抗炎鎮痛、理氣平喘、鎮咳等多種藥理作用[32]。在其非揮發性成分中，黃酮類和苯丙素類化合物的含量較高且易于檢測，黃酮類化合物可以阻斷巨噬細胞合成致炎因子的途徑以發揮抗炎鎮痛功效[33]。 在艾葉的有效揮發性化學成分中，1,8-桉葉素可以活化熱敏通道TRPV1、TRPA1 和TPRM8，樟腦、 丁香酚是TRPV1、TRPA1 和TRPV3 的激活劑[34]。采用全細胞膜片鉗技術測量艾葉醇提物對細胞跨膜電流的影響，發現艾葉醇提物能夠激活TRPV1 熱敏通道，這說明生艾葉溫經散寒、調經止痛的功效極有可能與其含有活化TRPV1 成分有關[35]。 艾葉水提物及其揮發油有抗炎止痛的功效，可以明顯提高疼痛的耐受度[36]。 此外，艾灸還可以通過促進腦內β-內啡肽的表達而抑制中樞神經系統對疼痛的敏感性[37]。

3.2 艾灸的溫熱刺激可調節TRPV1 離子通道抑制疼痛

《靈樞·刺節真邪》云：“火氣已通，血脈乃行。”艾灸發揮“刺激在外，調節在內”的功效依賴其溫熱刺激，溫熱刺激是艾灸取效的關鍵因素之一[38]。清代吳謙在《醫宗金鑒·刺灸心法要訣》中提出：“凡灸諸病，必火足氣到，始能求愈。 ”艾葉被點燃后，這種超過43 ℃的“熱灸”傷害性熱刺激可激活皮膚TRPV1感受器，增強局部熱休克蛋白（heat shock protein,HSP）的表達[39]，HSP 與多肽結合作為免疫原誘導機體產生免疫應答，促進免疫反應及內源性鎮痛物質如μ 阿片受體等的表達[40]，并能清除氧自由基而發揮神經保護、抗炎鎮痛的作用[41]。 而在灸溫為43 ℃的情況下，不同的艾灸方法的鎮痛機制可能會存在差異[42-43]。溫和灸導致TRPV1 受體脫敏和穴位耐受，隔姜灸和激光灸為穴位區域提供動態和重復的熱刺激，并可能通過誘導穴位致敏以優化其療效[44]。類似于針刺的“得氣”和“針感”，艾灸發揮療效亦需要“灸感”，而灸溫是獲得“灸感”的重要因素[45]。 灸溫研究指出，38～42 ℃艾灸組不能減輕大鼠高敏性，而大于43 ℃的溫和灸治療效果明顯，這說明灸溫以大于43 ℃為宜。 亦有報道證實此結論[46-47]，灸溫在45、46 ℃時療效相對于38 ℃效果更優，其鎮痛機制差異可能為45、46 ℃可通過激活TRPV1 有效降低血清中促炎因子或提高抗炎因子表達，而38 ℃僅能引起皮膚表面的溫熱感覺，未能達到激活TRPV1 的溫度閾值。

3.3 艾灸可通過“腧穴熱敏化”使TRPV1 脫敏鎮痛

名老中醫陳日新[48-49]提出，人體腧穴存在敏化態與靜息態兩種功能，人體在疾病狀態下會使相應的腧穴出現敏化，而熱敏化腧穴在艾灸熱刺激下極易激發灸性感傳，產生透熱、擴熱、傳熱、局部不(微)熱遠部熱、表面不(微)熱深部熱、非熱覺(酸、脹、壓、重、痛、麻、冷等)6 種特殊灸感現象乃至氣至病所，亦是“艾灸得氣”的典型表現，從而進一步提出“灸之要，氣至而有效”的中醫思想。朱兵主編的《系統針灸學》中提出：導致腧穴敏化的物質基礎是在傷害性刺激作用下局部微理化環境發生變化而形成的“穴位敏化池”，包括TRPV1、5-HT、組胺（histamine, HA）、CGRP、SP 等生物活性物質，這些生物活性物質可高度聚集于組織損傷部位，而熱痛感受器TRPV1 在此充當啟動級聯反應的觸發器[50-51]。 腧穴熱敏化狀態下，溫熱刺激激活TRPV1 感受器，引起動作電位并釋放SP 和CGRP，敏化穴位皮膚中的肥大細胞被SP 和CGRP 激活誘導其發生聚集和脫顆粒，釋放致痛及過敏物質HA 和5-HT，形成局部組織疼痛[52]。而“腧穴熱敏化”的本質與中醫學“以痛為輸”思想不謀而合，此時的熱敏化腧穴正是疾病的反應點和施灸的作用點[53]。當艾灸長時間作用于熱敏化腧穴時，其持續不間斷反復刺激TRPV1 溫痛覺感受器，會造成TRPV1 感受器對后續艾灸溫熱刺激的敏感性暫時喪失，細胞內大量的Ca2+流入促使鈣蛋白酶活化而誘導細胞骨架降解，致使軸突末端的消融而出現TRPV1 脫敏，降低TRPV1 痛閾值和對疼痛的敏感性而鎮痛。

4 總結與展望

TRPV1 是一種與炎癥和疼痛密切相關的離子通道，能介導炎性痛敏和神經病理性痛敏反應而致痛，然而其自身亦具有鎮痛效應。 TRPV1 可作為治療疼痛的前瞻性靶點，其發揮鎮痛作用可通過兩種途徑，使用TRPV1 拮抗劑阻斷其通道活性，或應用TRPV1 激動劑使其達到最大閾值導致受體脫敏。 而從TRPV1 角度出發，尋找TRPV1 離子通道的抑制劑或拮抗劑已成為近幾年鎮痛藥物的研發熱點，但由于TRPV1 分子結構復雜性較高、患者自身的個體差異等原因，使得TRPV1 的藥物研發仍停留在試驗階段。 研究報道，艾葉醇提物能夠作為TRPV1 的活化劑，且其有效成分中含有多種鎮痛物質。 艾葉被充分點燃的情況下，其發揮鎮痛作用可通過以下途徑：（1）艾灸可通過抑制TRPV1 的表達，改善痛覺過敏而發揮鎮痛作用；（2）艾灸的溫熱刺激可激活TRPV1，增強局部HSP 的表達，誘導機體產生免疫應答及促進內源性鎮痛物質的釋放而抑制疼痛；（3）艾灸長時間作用于熱敏化腧穴，反復刺激TRPV1 痛覺感受器，造成神經軸突末端的消融使TRPV1 脫敏鎮痛。但目前基于TRPV1 的艾灸鎮痛機制的研究尚處于初級階段，且艾灸鎮痛的其他相關靶點研究較少，未來需結合相關理論進一步探索。 另外，其“外治”達到鎮痛的“內應”中樞響應機制仍未明確，未來可應用電生理、膜片鉗、多模態MRI 等技術觀察局部炎性微環境、脊髓背角信號轉導、腦內功能響應等進行外周-中樞鎮痛機制研究，為中醫“外治內應”“整體施治”理論內涵提供現代依據，為促進中醫藥現代化發展進程提供有力支持。