張 俊，宋必衛(wèi)

（1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院，浙江杭州 310005；2.浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江 杭州 310014）

瞬時(shí)受體電位（transient receptor potential，TRP）通道由700～2000個(gè)氨基酸殘基組成，是位于細(xì)胞膜或胞內(nèi)細(xì)胞器膜上的一類重要的非選擇性陽離子通道。TRP通道最早發(fā)現(xiàn)于果蠅的視覺系統(tǒng)，因突變體果蠅對(duì)持續(xù)的光刺激只產(chǎn)生瞬時(shí)而非持續(xù)的鋒電位而得名［1］。至今已在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)28個(gè)TRP通道家族成員，根據(jù)氨基酸序列同源性不同，TRP通道分為TRPA〔錨蛋白（ankyrin）家族，1個(gè)成員〕、TRPC〔經(jīng)典（canonical）家族，7個(gè)成員〕、TRPP〔多囊蛋白（polycystin）家族，3個(gè)成員〕、TRPM〔前列腺特異性基因黑素抑素（melastatin）家族，8個(gè)成員〕、TRPML〔黏脂蛋白（mucolipin）家族，3個(gè)成員〕和TRPV〔香草醛類（vanilloid）受體家族，6個(gè)成員〕6個(gè)亞族［2］。TRP通道參與人體多種重要的生理病理過程，如心血管、神經(jīng)、炎癥、代謝和腫瘤等［3］。近年來，有關(guān)TRP通道的研究越來越受到人們的廣泛關(guān)注，已成為離子通道領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一。

國(guó)際疼痛研究聯(lián)合會(huì)（International Associa?tion for the Study of Pain）將疼痛定義為組織損傷或潛在組織損傷所引起的不愉快感覺和情感體驗(yàn)。疼痛的發(fā)生是由各種傷害性刺激（熱、化學(xué)和機(jī)械刺激等）通過激活背根神經(jīng)節(jié)（dorsal root ganglion，DRG）和三叉神經(jīng)節(jié)（trigeminal ganglion，TG）中的疼痛感受器，并將其轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)外周傳入神經(jīng)的Aδ和C纖維傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，最后在大腦皮質(zhì)整合而成［4］。近年來，諸如TRP通道、ATP、酸敏感離子通道和壓電離子通道等已被證實(shí)與疼痛相關(guān)［5］。在這些通道中，研究最熱門的當(dāng)屬TRP通道。目前已發(fā)現(xiàn)6個(gè)TRP通道家族的亞型（TRPV1～V4，TRPM8和TRPA1）在疼痛感受器中表達(dá)。

1 TRP通道概述

1.1 TRP通道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

TRP通道由6個(gè)跨膜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和胞內(nèi)氨基、羧基殘端結(jié)構(gòu)域組成。典型的TRP通道是一個(gè)同源或異源四聚體，每個(gè)亞基含有6個(gè)跨膜片段（S），其中S5與S6跨膜結(jié)構(gòu)域之間形成內(nèi)嵌的孔道區(qū)域，Ca2+等多種陽離子由此通過，兩側(cè)的羧基（C）端和氨基（N）端均位于膜內(nèi)。不同亞家族胞內(nèi)區(qū)的保守結(jié)構(gòu)域差異很大。TRPV1的C端包含一個(gè)TRP通道結(jié)構(gòu)域，N端包含3個(gè)錨蛋白重復(fù)序列結(jié)構(gòu)域（ankyrin repeat domain，ARD）；其N端的T116，T114和T370能被蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）磷酸化，使其活性改變。其他TRP通道家族成員的N端一般含有3～4個(gè)ARD，而TRPA1的N端存在至少14個(gè)ARD，且包含2個(gè)螺旋的鈣結(jié)合域。TRPM8的N端具有數(shù)個(gè)TRP通道結(jié)構(gòu)域，而不包含ARD；其C端含有TRP通道結(jié)構(gòu)域和卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域。因各個(gè)TRP通道亞家族的結(jié)構(gòu)存在差異，其調(diào)控機(jī)制及功能也各不相同。

1.2 TRP通道的組織分布

TRP通道家族分布廣泛，存在于包括大腦和脊髓等的神經(jīng)組織以及包括心、肝、腎、肺、胃腸道、前列腺和膀胱等的非神經(jīng)組織［6］。表達(dá)TRP通道的細(xì)胞類型亦多種多樣，包括神經(jīng)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞等。在與疼痛相關(guān)的TRP通道中，TRPV1主要分布于TG和DRG的中、小直徑肽能感覺神經(jīng)元。TRPA1常與TRPV1共表達(dá)。TRPV2主要分布于DRG的中、大直徑感覺神經(jīng)元。TRPV3和V4在外周感覺神經(jīng)元和皮膚角化細(xì)胞表達(dá)水平較高。TRPM8分布于TG和DRG的小直徑神經(jīng)元，且在TG中的表達(dá)比在DRG中高。

1.3 TRP通道的離子通透性

離子通道是位于細(xì)胞膜上、能調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)運(yùn)特異離子穿膜的通道。TRP通道為非選擇性陽離子通道，允許Na+，K+，Ca2+和Mg2+等多種陽離子通過，其中Ca2+通透性最高。不同的TRP通道對(duì)Ca2+的通透性存在差異［7-8］。TRPV5和V6對(duì)Ca2+具有高通透性（PCa2+/PNa+＞100），相比之下，TRPV1～V4 對(duì)Ca2+的通透性相對(duì)較弱（PCa2+/PNa+≤10）。而TRPA1對(duì)Ca2+和Mg2+的通透性相同（PCa2+/PMg2+=1.4）。TRPM8的PCa2+/PNa+為1～3。TRP通道的這種Ca2+高通透性被認(rèn)為與位于孔道中的帶負(fù)電荷的天冬氨酸殘基（Asp621）有關(guān)，具體機(jī)制尚待進(jìn)一步研究［9］。

2 TRP通道在疼痛中的作用

2.1 TRP通道與疼痛感受器

在傷害性刺激存在的情況下，疼痛相關(guān)TRP通道能通過多種機(jī)制被激活，繼而影響疼痛感受器對(duì)傷害性刺激信號(hào)的傳導(dǎo)。關(guān)于TRP通道影響疼痛感受器的機(jī)制，有學(xué)者進(jìn)行了總結(jié)［10］：①在生理溫度、輕度至中度酸性和氧化應(yīng)激條件下，TRP通道被局部激活；②減少TRP通道脫敏，使活化時(shí)間延長(zhǎng)；③由于TRP通道蛋白的表達(dá)增加和運(yùn)輸?shù)侥け砻娴牡鞍自龆啵ǖ阑罨鰪?qiáng)；④Ca2+和其他細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子使通道活化，發(fā)生交叉致敏；⑤增強(qiáng)TRP通道蛋白的基因表達(dá)和相關(guān)mRNA翻譯?？傊?，以上過程導(dǎo)致疼痛感受器興奮和放電時(shí)間的延長(zhǎng)。

這些復(fù)雜的過程是外周疼痛轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的基礎(chǔ)，抑制疼痛相關(guān)TRP通道的激活是新型鎮(zhèn)痛藥物研發(fā)的新策略。

2.2 TRP通道與病理性疼痛

病理性疼痛按起因可分為炎癥性疼痛、神經(jīng)病理性疼痛和功能性疼痛［11］。功能性疼痛更多的是患者精神因素或心理障礙所導(dǎo)致，無明確的病變。但目前尚未有研究報(bào)道TRP通道參與功能性疼痛的發(fā)生。

2.2.1 TRP通道與炎癥性疼痛

炎癥以紅、腫、熱、痛和功能障礙為主要癥候。炎癥性疼痛主要指炎癥部位受到機(jī)械性刺激所引起的疼痛，而這種刺激誘導(dǎo)的疼痛特指炎性痛覺過敏。炎癥介質(zhì)（如緩激肽、組胺、花生四烯酸、白細(xì)胞介素1、腫瘤壞死因子α和神經(jīng)生長(zhǎng)因子等）直接或間接激活TRP通道，使其敏化，疼痛感受器的興奮閾值下調(diào)，對(duì)刺激反應(yīng)性增加，引發(fā)痛覺過敏［12］。

大量研究證明，炎癥性疼痛的發(fā)生很大程度上與辣椒素受體TRPV1有關(guān)。在完全弗氏佐劑誘導(dǎo)的炎癥性疼痛模型中，脊髓背角和DRG中的TRPV1表達(dá)顯著增加［13］。炎癥介質(zhì)能通過多種途徑調(diào)控TRPV1的活性，其中Gq蛋白/G蛋白偶聯(lián)受體（Gq/G protein-coupled receptors，Gq/GPCR）途徑是炎癥介質(zhì)激活TRPV1后產(chǎn)生炎癥性疼痛的關(guān)鍵途徑。Kumar等［14］使用膜片鉗和鈣成像技術(shù)進(jìn)行了剖析，發(fā)現(xiàn)TRPV1激活下游的Gq/GPCR途徑后只產(chǎn)生了比較微小的電流，這與典型的外源性刺激TRPV1后產(chǎn)生強(qiáng)電流明顯不同。此外，他們還證明了Gq/GPCR信號(hào)下游的2條途徑，即蛋白激酶C介導(dǎo)的通道磷酸化途徑和脂氧合酶介導(dǎo)的內(nèi)源性TRPV1激活劑產(chǎn)生，只有當(dāng)這些途徑都作用于TRPV1時(shí)，炎癥介導(dǎo)的疼痛反應(yīng)才會(huì)發(fā)生。最近Jo等［15］研究發(fā)現(xiàn)，P物質(zhì)能增強(qiáng)TRPV1的活動(dòng)，而來源于ω-3多不飽和脂肪酸的消退素（resolvin E1，RvE1）能通過GPCR信號(hào)通路完全抑制這種現(xiàn)象。RvE1能強(qiáng)烈抑制TRPV1的活動(dòng)與外周炎癥，是治療炎癥性疼痛的新靶點(diǎn)。

此外，TRPA1也是參與炎癥性疼痛的重要離子通道之一［16-17］。TRPA1通道能被炎癥介質(zhì)所激活，同時(shí)TRPA激活后又能促進(jìn)相關(guān)炎癥肽的釋放，研究者將 TRPA1 稱作炎癥的“守門員”［18］。Fischer等［19］對(duì)TRPA1、P物質(zhì)、組胺和5-羥色胺（5-hydroxy?tryptamine，5-HT）在體內(nèi)炎癥性疼痛發(fā)生中的相互關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)TRPA1激動(dòng)劑異硫氰酸丙烯酯（allyl isothiocyanate，AITC）所產(chǎn)生的疼痛能被P物質(zhì)、組胺和5-HT的選擇性拮抗劑明顯減少。使用TRPA1的反義寡核苷酸后，組胺或5-HT引起的疼痛也發(fā)生降低。據(jù)此推測(cè)AITC產(chǎn)生疼痛依賴于P物質(zhì)、組胺和5-HT，而組胺或5-HT產(chǎn)生的疼痛依賴于TRPA1。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，P物質(zhì)、組胺或5-HT和AITC（致痛劑量以下）協(xié)同產(chǎn)生的疼痛比它們各自單獨(dú)產(chǎn)生的疼痛要強(qiáng)烈。Liu等［20］研究發(fā)現(xiàn)，TRPA1是氧化磷脂的分子靶點(diǎn)，氧化磷脂通過激活TRPA1導(dǎo)致慢性炎性疼痛。

其他疼痛相關(guān)TRP通道與炎癥性疼痛的關(guān)系也逐漸得到揭示。TRPV3除了與皮膚疾病關(guān)系密切外，研究者也越來越關(guān)注其在炎癥性疼痛和神經(jīng)病理性疼痛中的作用，研究發(fā)現(xiàn)，TRPV3拮抗劑能夠減輕關(guān)節(jié)炎性疼痛［21］。TRPV4能增強(qiáng)炎癥性疼痛的敏感性［22］。Kanju等［23］發(fā)現(xiàn)，小分子新型雙通道阻滯劑GSK205除了能抑制TRPV4外，還能抑制TRPA1，對(duì)急性胰腺炎模型中的炎癥和疼痛有很好的緩解作用。

2.2.2 TRP通道與神經(jīng)病理性疼痛

神經(jīng)病理性疼痛是指由軀體感覺神經(jīng)系統(tǒng)的損傷或疾病而直接造成的疼痛［4］。臨床上很多慢性、頑固性疼痛都屬于神經(jīng)病理性疼痛，如三叉神經(jīng)痛、截肢后幻肢痛、腦卒中后疼痛、帶狀皰疹后遺神經(jīng)痛和糖尿病周圍神經(jīng)病變等。神經(jīng)病理性疼痛的機(jī)制十分復(fù)雜，涉及外周水平的外周敏化，中樞水平的中樞敏化、去抑制機(jī)制和離子通道的改變等［24］。Marwaha等［25］認(rèn)為，TRP通道主要通過介導(dǎo)Ca2+內(nèi)流導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+升高，從而引起神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，進(jìn)而激活PKA/PKC和環(huán)磷酸鳥苷/一氧化氮（cyclic guanosine monophosphate/nitric oxide，cGMP/NO）信號(hào)通路，產(chǎn)生疼痛。

目前，眾多研究證實(shí)，TRPV1，TRPA1和TRPM8參與神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生。TRPA1可被活性氧/活性氮（reactive oxygen species/reactive nitrogen species，ROS/RNS）激活，而糖尿病伴隨著高水平的ROS［26］。據(jù)此認(rèn)為TRPA1參與糖尿病周圍神經(jīng)病變導(dǎo)致的疼痛，并發(fā)現(xiàn)使用TRPA1拮抗劑能降低糖尿病大鼠的疼痛敏感性［27］。化療藥物在治療腫瘤的同時(shí)，常常伴有外周神經(jīng)毒性，導(dǎo)致神經(jīng)病理性疼痛。TRP通道可能與化療痛的產(chǎn)生相關(guān)。Huang 等［28］發(fā)現(xiàn)，Wistar大鼠在使用多西紫杉醇（多西他賽，docetaxel）后，TRPA1蛋白表達(dá)水平上調(diào)，并且其導(dǎo)致的神經(jīng)病理性疼痛能被TRPA1抑制劑Ap18所逆轉(zhuǎn)。Salat等［29］通過建立紫杉醇誘導(dǎo)的小鼠神經(jīng)病理性疼痛模型對(duì)TRPV1，TRPA1和TRPM8拮抗劑的鎮(zhèn)痛作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)TRP通道拮抗劑能減輕神經(jīng)病理性疼痛。De Caro等［30］發(fā)現(xiàn)，TRPM8基因敲除的小鼠對(duì)痛覺刺激的反應(yīng)更小，并證明TRPM8的2種選擇性拮抗劑DFL23693和DFL23448能有效減少甲醛導(dǎo)致的口面部疼痛和氯化鈣導(dǎo)致的神經(jīng)病理性疼痛。

3 TRP通道調(diào)節(jié)劑

關(guān)于TRP通道調(diào)節(jié)劑在疼痛中的研究日益增多，這類調(diào)節(jié)劑根據(jù)作用的不同可分為激動(dòng)劑和拮抗劑2類，而激動(dòng)劑根據(jù)來源不同又可分為外源性和內(nèi)源性激動(dòng)劑（表1）。目前已知的外源性激動(dòng)劑多為植物或動(dòng)物提取物中的辛辣、芳香或刺激性成分，如辣椒素、大蒜素、姜黃素、薄荷醇和吳茱萸堿等；內(nèi)源性激動(dòng)劑大多為炎性相關(guān)介質(zhì)，如前列腺素和緩激肽。許多具有熱辣感覺的物質(zhì)往往能激活TRPV1等熱敏感性通道，而TRPA1和TRPM8等冷敏感性通道能被薄荷醇和留蘭香等具有清涼感覺的物質(zhì)所激活。由于痛覺的產(chǎn)生往往伴隨著TRP通道的激活，所以其拮抗劑可作為潛在的鎮(zhèn)痛藥物進(jìn)行研究。TRP通道拮抗劑數(shù)量繁多，但除個(gè)別外，絕大多數(shù)拮抗劑還處于臨床前研究階段。

TRP通道調(diào)節(jié)劑的不斷發(fā)現(xiàn)不僅為研究TRP通道與疾病的關(guān)系提供了更多的研究工具，同時(shí)也為臨床藥物的使用提供了參考。但值得注意的是，TRP通道的眾多調(diào)節(jié)劑存在明顯的交叉性，特異性較差，如龍腦和樟腦在TRPV3中表現(xiàn)為激活作用，在TRPA1中為拮抗作用，且部分物質(zhì)對(duì)某些TRP通道亞型還具有雙向調(diào)節(jié)作用，即低濃度表現(xiàn)為激活作用，高濃度表現(xiàn)為抑制作用，如阿撲嗎啡、薄荷醇和尼古丁等。因此，開發(fā)TRP通道的高效選擇性小分子調(diào)節(jié)劑將會(huì)為設(shè)計(jì)針對(duì)TRP通道的靶向性治療藥物提供巨大助力。

4 TRP通道在疼痛治療中的應(yīng)用

目前，以嗎啡為代表的麻醉性鎮(zhèn)痛藥和以阿司匹林為代表的非甾體抗炎鎮(zhèn)痛藥是臨床治療疼痛的主要藥物，但它們都有著嚴(yán)重的不良反應(yīng)。阿片類藥物雖是目前鎮(zhèn)痛作用最強(qiáng)的一類藥物，但其具有成癮性和呼吸抑制等不良反應(yīng)；而非甾體抗炎鎮(zhèn)痛藥往往會(huì)帶來嚴(yán)重的胃腸道副作用和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。為此，迫切需要尋找安全有效、成癮性低的新型鎮(zhèn)痛藥物。

表1 瞬時(shí)受體電位（TRP）通道調(diào)節(jié)劑

近年來，隨著對(duì)TRP通道研究的不斷深入，以此為靶點(diǎn)研發(fā)的鎮(zhèn)痛藥物正不斷取得新進(jìn)展。目前，TRPV1激動(dòng)劑辣椒堿（capsaicin）和珠卡賽辛（zucapsaicin）已獲批上市，分別用于治療神經(jīng)痛和骨關(guān)節(jié)炎。眾多的小分子化合物也正處于臨床前或臨床研究。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health，NIH）研發(fā)的TRPV1激動(dòng)劑樹膠脂毒素（resiniferatoxin，RTX）因用于治療終末期疾病的頑固性疼痛而獲得孤兒藥資格，目前正在進(jìn)行臨床Ⅱ期試驗(yàn)。值得注意的是，TRPV1拮抗劑曾因?yàn)橐痼w溫過高的副作用而限制了其臨床應(yīng)用，不過最近 Brown 等［31］對(duì)新型TRPV1 拮抗劑NEO6860進(jìn)行安全性、藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)其不伴有體溫過高的副作用并具有更好的藥效。格蘭泰公司研發(fā)的TRPV1拮抗劑axomadol用于治療慢性腰痛，目前已完成Ⅱ期臨床試驗(yàn)。安進(jìn)公司研發(fā)的用于治療偏頭痛的TRPM8拮抗劑AMG-333正在進(jìn)行臨床Ⅰ期。而GRC-17536是迄今唯一一個(gè)完成Ⅱ期臨床的TRPA1抑制劑［32］。該藥除對(duì)哮喘和神經(jīng)痛有治療作用外，最近還發(fā)現(xiàn)其對(duì)多種原因引起的慢性咳嗽也有較好療效［32］。

除化學(xué)藥物之外，天然產(chǎn)物中也存在著具有調(diào)控TRP通道活性的物質(zhì)，以天然產(chǎn)物為導(dǎo)向進(jìn)行的藥物研發(fā)也是當(dāng)前的熱點(diǎn)之一。De等［33］對(duì)植物Amphilophium crucigerum進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其種子的醇提取物和二氯甲烷部分能夠抑制TRPV1活性，并在慢性炎癥痛模型中顯示出良好的抗炎和鎮(zhèn)痛作用。中藥獨(dú)活具有祛風(fēng)除濕，痛痹止痛的功效。Li等［34］研究發(fā)現(xiàn)，獨(dú)活能治療神經(jīng)病理性疼痛是由于其含有的香豆素類化合物，該類物質(zhì)能抑制炎癥介質(zhì)的釋放，降低TRPV1的表達(dá)。

5 展望

TRP通道的發(fā)現(xiàn)為疼痛治療開辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。與以往的鎮(zhèn)痛藥物不同，以TRP通道為靶點(diǎn)的新型鎮(zhèn)痛藥物能從源頭上消除疼痛的產(chǎn)生。但我們應(yīng)清楚地認(rèn)識(shí)到，TRP通道組織分布廣泛，生理功能多樣，以此為靶點(diǎn)的藥物在發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的同時(shí)往往伴隨著副作用。TRPV1拮抗劑正是因?yàn)榫哂畜w溫過高的不良反應(yīng)而阻礙了其在臨床上的應(yīng)用。因此，減少此類藥物的不良反應(yīng)將是研發(fā)的難點(diǎn)。進(jìn)一步研究TRP通道在疼痛中的作用對(duì)于闡明疼痛的發(fā)生機(jī)制、治療及相關(guān)藥物研發(fā)具有重要意義。