瞬时受体电位香草酸亚型1在神经病理性疼痛的形成和维持中的机制研究

杨扬，屠伟峰

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瞬时受体电位香草酸亚型1在神经病理性疼痛的形成和维持中的机制研究

杨扬，屠伟峰

神经病理性疼痛的形成分为外周机制和中枢机制，两者共同参与，使得神经病理性疼痛的发病机制错综复杂。近年来，对外周神经损伤导致的神经病理性疼痛的分子生物学机制的研究积累了较为丰富的资料，为神经病理性疼痛的发病机制和临床治疗提供了新的思路。

瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1），又称辣椒素受体或香草酸受体亚型1（VR1）。TRPV1广泛分布于伤害性感受器上，能够感受伤害性刺激，将之转化为动作电位，传至中枢形成痛觉。TRPV1能够被多种炎症介质、热(＞43℃)、酸(pH＜5.3)、细胞外渗透压的改变、细胞内Ca2+的减少、胞内氧化还原状态、静电荷等激活，TRPV1激活后可导致Ca2+内流，使胞内Ca2+浓度增加，进而激活一系列的细胞内信号介导疼痛的形成。

1 与疼痛相关的TRPV1的分布

TRPV1在外周主要分布于脊髓背根神经节（DRG）和脑三叉神经节（TG）中的初级感觉神经元，特别是中小型神经元。在DRG中，TRPV1与降钙素基因相关肽(CGRP)、P物质(SP)以及酪氨酸激酶受体A(TrkA)共表达。

TRPV1在中枢神经系统的分布范围较多，尤其在蓝斑(LC)、内侧基底下丘脑(MBH)和下丘脑的视前区，TRPV1的受体或mRNA密度较高。这些区域被认为在感官功能包括痛觉感觉中发挥重要作用。此外，下丘脑神经元、海马锥体神经元以及皮层等也表达TRPV1，在这些部位该通道可能参与突触传递的可塑性。DRG和TG神经元的中枢端(脊髓背角浅层)也分布有TRPV1，这可能与外周神经损伤后的神经病理性疼痛密切相关。

2 Y氨基丁酸(GABA)能中间神经元TRPV1受体激活介导的痛觉超敏

Yong等通过制造小鼠坐骨神经慢性压迫（CCI）模型，证实了TRPV1的激活可以导致GABA能中间神经元的抑制。GABA能中间神经元可以抑制调控脊髓背角的疼痛信号输出，当GABA能中间神经元被抑制时可以减轻对疼痛信号兴奋传导的抑制作用，导致中枢脱抑制的发生，放大了疼痛信息，这也是痛觉过敏和触诱发痛形成的原因所在，最终形成了中枢敏化。Kim等还用鞘内注射辣椒碱的方法对TRPV1基因敲除小鼠和应用TRPV1激动剂树胶脂毒素(RTX)去除了外周神经元上的TRPV1的小鼠进行了疼痛行为和分子生物学上的比对，TRPV1基因敲除小鼠的撤足潜伏期与正常小鼠相比没有变化，而RTX处理小鼠的撤足潜伏期缩短了，也就是说，消除了外周的TRPV1，痛觉超敏和触诱发痛仍然可以发生。由此，他们认为不是先前许多人认为的外周机制，而是中枢机制才是伤害性信号被放大导致神经病理性疼痛的痛觉过敏和触诱发痛的原因。而脊髓背角的SG层是这一现象发生的关键部位。他们应用TRPV1的拮抗剂进行鞘内给药，结果成功逆转了CCI小鼠的痛觉超敏现象，还避免了全身给药出现外周TRPV1激活导致体温升高的不良反应，进一步证实了神经病理性疼痛在中枢形成这一观点。

也有科学家认为，TRPV1基因敲除型动物对伤害性或非伤害性机械刺激在行为学上表现与野生型

的应答无明显差异，但对能引起疼痛的热刺激反应明显迟钝。巩琦等采用甩尾热痛仪和弗莱毛测痛法测量TRPV1基因敲除型及野生型雌性小鼠的热和机械痛阈，结果显示热刺激后TRPV1基因敲除型雌性小鼠较野生型雌性小鼠的甩尾潜伏期延长，两组间机械痛阈值差异无统计学意义，支持了上述的观点。但在局部致炎（后足底注射芥子油）后，两组的后足底机械痛阈可观察到明显差异。在神经源性疼痛的模型大鼠，发现TRPV1拮抗剂可减弱其机械痛觉过敏。反复多次对大鼠结肠给予扩张膨胀引起的机械性结肠痛觉过敏可被TRPV1受体拮抗剂抑制。这些结果提示，在炎症等病理条件下，TRPV1受体可以介导机械刺激引起的痛觉，TRPV1受体对机械刺激的介导可能需要通过炎性介质等物质的参与。

3 TRPV1激活脊髓小胶质细胞介导的神经病理性疼痛

Chen等用TRPV1基因敲除小鼠（KO）和野生型小鼠（WT）配对比较的方法，制造了急性痛（足底注射辣椒碱）、炎性痛（佐剂诱发关节炎）和神经病理性疼痛（部分坐骨神经结扎）模型。在神经病理性疼痛的模型组，小鼠均有明显的痛觉超敏发生，WT小鼠的神经结扎侧的热刺激撤足潜伏期与KO小鼠相比显著缩短，这一现象从造模后第7天开始并持续到整个实验结束。免疫组化结果显示，3组疼痛模型的小鼠，不论是WT鼠还是KO鼠，小胶质细胞的标记物Iba-1的密度高于对照组；在同一处理组中，WT鼠的造模侧Iba-1密度要明显高于KO鼠，同一只小鼠手术侧密度高于未手术侧，星形胶质细胞的标记物GFAP也有类似现象。由此可以看出，TRPV1在急性痛、炎性痛和神经病理性疼痛中对激活脊髓胶质细胞扮演了重要角色。Chen等在此实验中还发现，小胶质细胞的mRNA在造模后4h开始上升，并持续到14 d，28d回到正常水平，而GFAP的mRNA表达水平在造模后并未显著上升直到术后第4天，并处于持续上升状态直至实验结束。进一步说明了脊髓胶质细胞在疼痛中的不同分工，即星形胶质细胞在急性疼痛的起始阶段和慢性疼痛的维持阶段起重要作用，小胶质细胞的活化对慢性疼痛的早期形成阶段非常重要。

4 背根神经节感觉神经元TRPV1与CGRP和PAR4的共存与神经病理性疼痛的发生的关系

蛋白酶活化受体4(PAR4)是蛋白酶活化受体家族成员之一，属于G蛋白偶联受体。研究发现PAR4在正常和炎症条件下参与调节疼痛反应，活化的PAR4可引起痛觉过敏和增加疼痛反应，其中部分可能是通过致敏TRPV1和作用于初级传入纤维释放与疼痛相关的活性物质，如降钙素基因相关肽（CGRP）实现的。陈丹等应用免疫组织化学双标方法在激光共聚焦显微镜下检查了小鼠背根神经节（DRG）内感觉神经元PAR4的表达及其与TRPV1和CGRP的共存。荧光双标显示，DRG内大部分PAR4阳性神经元表达TRPV1；几乎所有的TRPV1阳性神经元均表达PAR4；大部分CGRP阳性细胞均表达TRPV1，同时许多TRPV1阳性细胞呈CGRP阳性；同样的，许多PAR4阳性神经元含有CGRP免疫阳性物质，大部分CGRP阳性细胞均表达PAR4。结构上的共存说明TRPV1与CGRP在伤害性刺激的调节中可能存在相互影响。有研究发现，高浓度PAR4激动剂作用于培养的DRG感觉神经元，可通过PLC/PKC途径使TRPV1致敏。PAR4活化可引起感觉神经末梢释放与伤害性刺激相关的神经肽，如P物质、CGRP等。CGRP是强力的血管扩张和促炎因子，伤害性刺激可促使周围感觉末梢释放CGRP，引起毛细血管通透性增加和炎性细胞聚集诱发神经性炎症。由此可推断：感觉神经元TRPV1活化可诱导周围感觉末稍释放CGRP等而引起炎症反应，同时炎症刺激活化TRPV1又可增加CGRP的合成并促进其释放。

5 TRPV1与炎性介质之间的相互作用介导神经病理性疼痛的发生

5.1 TRPV1与缓激肽（BK）BK在体内的生物学效应被G蛋白偶联受体B1和B2受体所介导。B1受体在正常时表达不多，但是在慢性炎症条件下可以被诱导产生，甚至过表达。B2受体激活后，磷脂酶C(PLC)触发磷脂酰基醇二磷酸(PIP2)降解成肌醇三磷酸(IP3)，以致细胞内钙浓度升高和甘油二酯(DAG)释放。这反过来又激活PKC。TRPV1激活PLC/PKC通路，从而使细胞的兴奋性增高，是BK敏化伤害性感受器的重要的分子机制。而且，BK通过B2受体活化PKC导致TRPV1两个丝氨酸残基(Ser-502和Ser-800)的磷酸化，这反过来增强了伤害性刺激介导的TRPV1通道敏感性，使TRPV1通道更容易打开。

5.2 TRPV1与前列腺素PG在DRG神经元中存在有5种前列腺素受体亚型，包括PGE2的受体EP 1～4和PGI2的受体IP。发现PGE2和PGI2至少激活两条第2信使通路增强TRPV1的活动。PGE 2对EP1和EP4有高亲和性。EP1受体与Gq偶联，激活PKC，而EP4受体与Gαs偶联，激活PKA。PGE2通过与Gs蛋白偶联，触发了腺苷酸环化酶数量上升引起cAMP合成增加，cAMP通过PKA通路激活TRPV1。Ma等发现经过部分坐骨神经结扎造模的大鼠在18个月后，神经结扎侧的背根神经节上TRPV1的蛋白水平上升，损伤神经周围浸润给予选择性COX-2抑制剂-NS398可以显著缓解部分坐骨神经结扎大鼠的神经病理性疼痛，以及减少损伤神经产生的PGE2的总量。

5.3 TRPV1与体内生长因子（NGF）NGF是神经营养因子家族的一员，其本身实际上也是促炎症介质。NGF可能增强TRPV1活性及上调其在DRG神经元中的表达，然而，NGF并不能增加DRG神经元TRPV1mRNA水平，这些结果提示，NGF通过增强通道的翻译和转运而不是基因的转录来调节TRPV1的表达。

综上所述，神经病理性疼痛的发生与TRPV1有密切的联系，这为其成为治疗神经病理性疼痛的重要靶点奠定了基础，但是由于神经病理性疼痛的发病机制较为复杂，TRPV1和许多炎症介质与信号通路之间的上下游关系仍待进一步探索。

略，读者需要可向编辑部索取)

10.3969/j.issn.1671-0800.2014.06.001

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屠伟峰，主任医师，教授，博士研究生导师。全军麻醉与复苏专业委员会副主任委员，广东省医学会麻醉学分会委员、疼痛学分会常务委员，广州军区麻醉与复苏专业委员会主任委员，广州市医学会血液保护学分会副主任委员。Email：wftuyx02@163.com