辣椒素受體在腹瀉型腸易激綜合征發病中的作用

崔筱 劉亮

1山東第一醫科大學研究生院 山東省醫學科學院，濟南 250011；2山東第一醫科大學附屬中心醫院消化內科，濟南 250011

腸易激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）是以反復發作的腹痛、腹脹、腹部不適為主要癥狀，并伴有排便習慣或糞便性狀改變的一種功能性胃腸疾病。2020年，IBS專家共識根據患者糞便性狀將IBS分為4種亞型：腹瀉型IBS（IBS-D）、便秘型IBS、混合型IBS和不定型IBS，其中IBS-D占所有病例的45%以上［1］。IBS-D反復發作，難以根治，不僅耗費大量的醫療資源，而且給患者的日常生活和學習帶來了嚴重的影響。迄今為止，其確切的發病機制仍未闡明。目前，研究認為，IBS-D的發病機制與內臟高敏感、腦-腸軸失衡、腸道菌群失調等因素密切相關［2］。有研究表明，辣椒素受體參與其中并發揮了重要作用［3-4］。本文就辣椒素受體參與內臟高敏感、腦-腸軸失衡、腸道菌群失調發生的具體機制作一綜述。

辣椒素受體概述

辣椒素是辣椒的活性成分，是一種生物堿，可以通過刺激初級傳入神經元末梢和細胞膜上的特殊受體而產生作用，此受體稱為辣椒素受體。辣椒素受體又稱瞬時受體電位香草醛亞家族1（transient receptor potential vanilloid subfamily member 1，TRPV1），表達于感覺神經末端，是一個配體門控的非選擇性陽離子通道，屬于瞬時受體電位蛋白家族，同時也是溫痛覺感受器，可被辣椒素、高溫（>43 ℃）、酸性（pH<6）、滲透壓、炎癥介質等熱感受和傷害性感受刺激激活，是產生痛覺過敏和內臟高敏感的重要離子通道［5］。研究表明，TRPV1廣泛分布于哺乳動物周圍神經系統的感覺神經元，如脊髓背根神經節（dorsal root ganglion，DRG）、三叉神經節和迷走神經節的中小神經元；除此之外，其還存在于中樞神經系統和大腦的許多區域（下丘腦、大腦皮層、紋狀體、中腦、黑質），同時在消化系統胃腸道的神經叢中也有大量表達［6］。TRPV1被激活后，參與機體重要的生理過程。TRPV1與糖尿病、咳嗽、呼吸困難、肥胖、心律失常、胰腺炎、IBS等多種疾病有關，且TRPV1通過介導內臟高敏感、調控腦腸軸及腸道菌群等途徑參與IBS-D的發病過程［7］。

TRPV1介導內臟高敏感參與IBS-D的發病

1.TRPV1表達上調及敏化介導內臟高敏感

內臟高敏感是IBS-D的標志性特征。楊易陳等［8］采用致敏劑二硝基苯磺酸灌腸結合慢性束縛應激誘導大鼠IBS-D模型，結果發現，與空白組相比，模型組大鼠結腸TRPV1蛋白陽性表達較高，且有更多腹壁回撤反射次數。另一研究中，通過給予幼年大鼠直腸內化學性刺激來制作內臟高敏感模型，大鼠成年后其乙狀結腸黏膜TRPV1表達增加，而使用TRPV1拮抗劑的大鼠此受體的表達并無增加［9］。類似情況也存在于IBS-D患者中。Cheng等［10］的研究發現，TRPV1在IBS-D患者結腸黏膜中的表達增加，且與疾病的嚴重程度相關。Grover等［11］發現，IBS患者十二指腸TRPV1表達較正常人更高，且與腹痛程度相關。這些研究均表明，內臟高敏感與TRPV1表達增多有關。

另外，神經生長因子（nerve growth factor，NGF）與其特異性受體酪氨酸激酶A（tyrosine kinase A，TrkA）結合能誘導TRPV1致敏并增強表達，這與NGF-TrkA-TRPV1軸有關。膽汁酸治療增強了IBS-D患者DRG中TRPV1的蛋白表達，導致內臟高敏感，且這種作用可被抗NGF或抗TrKA處理所阻止［12］。除此之外，TRPV1還可被辣椒素、組胺等炎癥因子敏化。用辣椒素分別刺激IBS患者和健康志愿者，結果發現，與健康志愿者相比，IBS患者黏膜下神經元的TRPV1反應較強；來自于IBS患者直腸活檢標本上清液中的組胺可以通過組胺受體H1（histamine receptor H1，HRH1）致敏小鼠傷害性背根神經節神經元中的TRPV1，并且與服用安慰劑的IBS受試者相比，服用HRH1拮抗劑的受試者內臟超敏反應較輕，腹痛評分較低［13］。由此可見，TRPV1上調及敏化均在IBS-D患者內臟高敏感中發揮了重要作用。

2.TRPV1磷酸化調控內臟高敏感

腹痛是IBS-D患者最典型的臨床表現。疼痛介導的神經遞質，如降鈣素基因相關肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）和P物質（substance P，SP），是疼痛從外周傳遞到大腦的關鍵因素。這些神經肽由DRG神經元產生，介導對脊髓中二級神經元的傷害性信號傳導并與TRPV1神經元共定位［14］。

TRPV1上存在多個磷酸化位點，在被激活或致敏后通過磷酸化在機體內發生一系列生理反應，從而調控內臟高敏感，參與IBS-D的發病。作為蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）家族中的一種亞型，PKCε可通過Ser502及Ser800兩個主要的磷酸化位點參與TRPV1的敏化，降低離子通道開放閾值，這與內臟高敏感的發生有著密切的聯系［15］。IBS-D患者存在肥大細胞（mast cells，MC）增多及蛋白酶激活型受體2（protease-activated receptor 2，PAR2）過度表達；MC分泌的類胰蛋白酶與PAR2結合后通過PAR2-PKC途徑，使TRPV1磷酸化，降低TRPV1開放閾值，致使鈣離子內流增加，胞膜去極化，引起神經元興奮，釋放CGRP與SP，引起內臟疼痛感知異常，最終導致內臟高敏感的發生［16-17］。有研究發現，下調PAR2、PKCε、TRPV1、磷酸化TRPV1的表達，抑制其活化，能夠減輕IBS大鼠的內臟高敏感［18］。Li等［19］發現，IBS大鼠的TRPV1表達上調，并且可被胰蛋白酶-PAR2-PKCε途徑磷酸化，使內臟痛覺敏化，加重腹痛等癥狀。因此，可以推斷TRPV1被磷酸化后通過一系列反應參與了IBS-D患者內臟高敏感的發生。

TRPV1的上調及敏化均能通過介導內臟高敏感而導致IBS-D的發生，且TRPV1上調與內臟敏感及腹痛程度呈正相關，但具體機制尚不清楚，這或許與TRPV1被激活后發生磷酸化有關，仍有待進一步研究。此外，結腸膽汁酸的增加也能夠使內臟高敏感，或能以此為新的方向來治療IBS-D患者腹痛等癥狀。

TRPV1介導腦-腸軸失衡相關因素調控IBS-D

1.TRPV1介導腦-腸軸失衡與腦腸肽因子有關

腦-腸軸是中樞神經系統和胃腸道之間的雙向通信，而腦腸肽是參與調節腦-腸軸系統的小分子多肽的統稱。卓冰帆等［20］發現，治療IBS-D的作用機制或與調節腦腸肽的分泌有關。近年來，研究發現，TRPV1介導腦-腸軸失衡與腦腸肽相關因子密切相關［21］。這為闡述IBS-D的發病機制提供了新的方向。迄今為止，已經有60多種腦腸肽被發現，如5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、SP及CGRP等均與IBS發病密切相關。5-HT在腸道和中樞神經系統的腦-腸軸中起著重要作用，可作為腸運動神經元受體調節胃腸道動力、內臟高敏感和黏膜分泌，導致腹痛、腹瀉等臨床癥狀。5-HT等活性物質的釋放與MC活化有關，而作為促炎因子細胞，MC在腦-腸軸信號轉導過程中發揮著重要作用。田徐露等［22］發現，IBS大鼠結腸組織中MC浸潤數量明顯增加，血清5-HT、SP等活性物質水平升高，這些活性物質可與DRG中的TRPVl蛋白結合，增加神經元興奮性，降低軀體疼痛閾值，從而加重IBS大鼠腹痛、腹瀉癥狀。Cenac等［23］在IBS患者結腸活檢中發現，MC釋放的類胰蛋白酶和胰蛋白酶顯著增加，而來自于IBS患者結腸活檢的上清液可以使小鼠軀體和內臟痛覺過敏，并且這種作用可被PAR2抑制劑所阻止，這與MC-PAR2-TRPV1軸有關。Qin等［24］研究發現，5-HT受體的激活可以促進TRPV1誘導的大鼠脊髓中SP的釋放，且TRPV1的表達和5-HT的含量有關，這表明TRPV1活化引起的內臟高敏感可能是通過5-HT通路介導的。腦-腸軸通過腦腸肽的介導，整合腸內外信息，從而對胃腸道及中樞神經系統的功能產生影響。

腦-腸軸失衡是IBS-D發病中的一個重要環節，而TRPV1可通過腦腸肽因子參與到調控腦-腸軸系統的過程，從而間接參與IBS-D的發病。因此，調控腦腸肽的分泌或可成為IBS-D治療的重要方向。

2.TRPV1活化后參與腸道外周致敏

TRPV1可被NGF-TrKA通道活化參與腸道的外周致敏；NGF是腦腸交互的重要分子，腸道NGF的異常表達與其特異性受體TrKA結合后，激活磷脂酶C，從而使下游的傷害性感受器TRPV1大量活化，導致痛覺神經元動作電位閾值降低，同時也能增加TRPV1的表達，進而增加痛覺敏感性［3］。此外，受到TRPV1刺激后，神經元將釋放出更多的痛性腦腸肽SP、CGRP增強中樞的敏化作用。作為功能性增強劑，脊髓DRG中TRP的磷酸肌醇（phosphoinositide-interacting regulator of TRP，Pirt）可以調節結腸黏膜TRPV1的表達，使內臟敏感性增加，通過腸道外周致敏導致IBS-D發病。陳穎等［25］發現，與正常大鼠相比，IBS-D大鼠內臟疼痛閾值較低，脊髓DRG中Pirt及結腸TRPV1表達水平較高；而經針刺處理過的IBS-D大鼠，內臟敏感性減輕，腹痛癥狀好轉，這可能與脊髓DRG中Pirt表達水平明顯下降，從而抑制結腸黏膜上TRPV1的分泌有關。由此可見，TRPV1活化后可參與腸道外周致敏，且TRPV1在結腸黏膜中的表達還可以被脊髓DRG中的Pirt增強，從而增加內臟敏感性，使腹痛癥狀加重，這在IBS-D的發病中發揮著重要作用。

TRPV1可與腦腸肽因子結合參與對腦腸軸系統的調控，進而介導IBS-D的發生。但是，在IBS-D的發病過程中，TRPV1如何與各種腦腸肽因子發揮作用及腦腸肽因子之間如何相互影響，還需更深一步的探究。TRPV1還可以被NGF-TrKA通道活化后參與到腸道外周致敏，增加痛覺敏感性；此外，神經元被TRPV1刺激后還能釋放痛性腦腸肽增強中樞敏化，刺激IBS-D患者產生相關癥狀。結腸黏膜TRPV1的表達還可被脊髓DRG中Pirt增強，開發抑制Pirt的藥物或許能成為治療IBS-D的一個新方向。

TRPV1致IBS-D的發生與腸道菌群有關

1.TRPV1可被失調的腸道菌群激活

腸道菌群在消化系統中起著重要的作用，與人類的健康緊密相關［26］。細菌可通過多種機制觸發通道和動作電位而導致內臟痛覺閾值下降。研究表明，IBS-D患者普遍會發生腸道菌群失調，而失調的腸道菌群會破壞腸道黏膜屏障，增加腸道通透性，使菌群向腸外轉移，并通過多種途徑激活TRPV1，加重炎癥反應，導致內臟高敏，從而使IBS-D患者產生腹痛、腹瀉等相關癥狀。腸道菌群紊亂和內臟敏感性的改變有著密切的聯系。楊長青等［4］發現，內臟高敏感大鼠的腸道菌群發生紊亂，且和正常大鼠相比，內臟敏感性增加的大鼠TRPV1和囊泡谷氨酸轉運體-2/3（vesicular glutamate transporter 3，VGLUT2/3）免疫活性和蛋白表達均較高；另外，該研究還發現，TRPV1拮抗劑能夠顯著減少大鼠外周神經元VGLUT2/3的表達。因此，該研究推測TRPV1通道可被失衡的腸道菌群激活，從而誘導VGLUT2/3表達增加，導致大鼠內臟痛覺過敏，產生腹痛等一系列癥狀［4］。另有研究發現，益生菌的應用使內臟高敏感大鼠結腸中MC數量減少，DRG中PAR2和TRPV1表達降低，說明益生菌降低大鼠內臟高敏感，可能與腸道菌群失調后激活的MC-PAR2-TRPV1信號通路有關［27］。綜上所述，TRPV1被失調的腸道菌群激活，介導IBS-D的發生。

2.TRPV1表達可被腸道有益菌群所影響

研究發現，IBS-D患者腸道菌群中的乳酸菌和雙歧桿菌等有益菌水平明顯降低，而有益菌的減少會加重腹痛、腹瀉等不適癥狀［28］。這與TRPV1的表達或許有關。有研究發現，使用益生菌的IBS大鼠DRG組織中MC浸潤數量少于對照組，PRA2和TRPVl蛋白表達量均低于對照組，說明TRPV1表達量受腸道有益菌群數量的影響，且益生菌一定水平上能夠抑制MC-PAR2-TRPVl軸的激活［22］。在此實驗中，使用益生菌灌胃的IBS-D大鼠腹壁撤離反射評分和糞便含水量均低于模型組大鼠，提示益生菌對緩解大鼠內臟高敏感效果顯著［22］。

一些細菌已被證明具有減輕內臟高敏感的作用，但其機制尚不明確。作為腸道益生菌，羅伊桿菌（DSM 17938）可抑制辣椒素誘導的DRG神經元細胞內鈣增加，并且可降低辣椒素和空腸脊髓神經動作電位擴張誘發的激發反應，而這種反應80%可被TRPV1通道拮抗劑或TRPV1敲除小鼠所阻斷［29］。此外，有研究發現，大鼠腸道菌群多樣性及有益菌含量的增加、腸道菌群移位的減少與大鼠結腸組織中TRPV1、CGRP表達降低有關［30］。

綜上所述，腸道菌群的失調與內臟高敏感有密切關系，這與其激活TRPV1發生一系列生理反應有關。腸道菌群與TRPV1的表達量關系密切。IBS-D患者補充有益菌群可以下調TRPV1的表達，減輕內臟高敏感，故臨床對IBS-D患者應用益生菌改善腹痛癥狀與此有一定相關性。

展 望

在IBS-D患者中，一方面TRPV1可以通過上調、敏化或者磷酸化來介導內臟高敏感的發生；另一方面，TRPV1還能通過腦-腸軸的調控間接參與IBS-D；最后，TRPV1的表達和腸道菌群有關，可被有益菌群抑制。減少結腸膽汁酸、調控腦腸肽分泌及開發抑制Pirt的藥物或能給IBS-D患者的治療帶來新的方向，但目前大多研究只局限于大鼠實驗，相關研究在IBS-D患病人群中開展較少，因此，研發可在人體內使用的安全可行的藥物成為下一步要完成的工作。此外，脫敏治療是目前一種可行的方案。TRPV1的快速脫敏激動劑Palvanil（N-棕櫚酰香草胺）調節胃腸道蠕動，可以改善患者腹痛、腹瀉等相關癥狀［31］。對于本文中所述的機制并不能完全解釋TRPV1致IBS-D發病的原因，更深層次的機制仍需深入研究和挖掘。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明崔筱：采集數據，分析/解釋數據，起草文章，支持性貢獻；劉亮：分析/解釋數據，對文章的知識性內容作批評性審閱，獲取研究經費，指導