温度敏感瞬时受体电位通道参与化疗引起的外周神经病变的研究进展

陈晓博，曹鹏，于锋*，王大为*

1中国药科大学临床药学教研室，南京 210009；2中国中医科学院江苏分院，南京 210028；3江苏省中医药研究院，南京 210028

温度敏感瞬时受体电位通道参与化疗引起的外周神经病变的研究进展

陈晓博1，曹鹏2，3，于锋1*，王大为2，3*

1中国药科大学临床药学教研室，南京 210009；2中国中医科学院江苏分院，南京 210028；3江苏省中医药研究院，南京 210028

化疗所引起的外周神经病变（CIPN）是临床抗肿瘤治疗过程中常见的剂量限制性毒性。外周神经系统中所分布的温度敏感瞬时受体电位通道（thermoTRPs）在CIPN的发生发展中发挥了关键的作用，参与了CIPN神经性痛觉过敏等症状形成。化疗药物可通过多种途径激活thermoTRPs或导致其异常表达。研究thermoTRPs在CIPN中的作用及其机制具有重要意义。本文综述了近年来有关于thermoTRPs参与CIPN的相关研究以及临床治疗进展。

化疗引起的外周神经病变；痛觉过敏；温度敏感瞬时受体电位通道；氧化应激

化疗所引起的外周神经病变（chemotherapy-induced peripheral neuropathy，CIPN）是临床抗肿瘤治疗中常见的剂量限制性毒性；可导致CIPN的化疗药物有铂类、紫杉醇类、长春碱类以及硼替佐米、沙利度胺等[1]。不同化疗药物所引起的CIPN的症状有所区别，以感觉神经损伤症状最为常见。CIPN患者对冷/热温度刺激以及触摸等机械刺激敏感度有明显的增高[2]。CIPN常常导致化疗治疗的中断，并严重影响肿瘤患者的生活质量[3]。临床上目前针对CIPN的预防和治疗的效果尚不理想。研究表明，多种温度敏感瞬时受体电位通道（thermosensitive transient receptor potentialchannels，thermoTRPs）的异常表达和激活与CIPN的发生密切相关。化疗药物可通过不同的thermoTRPs，引起感觉神经系统异常激活和损伤，从而导致CIPN发生。本文主要对thermoTRPs与CIPN的相关性研究进展进行综述。

1 thermoTRPs

瞬时受体电位通道（transient receptor potentialchannels，TRPs）是位于细胞膜上的一组重要的非选择性阳离子通道。目前已发现哺乳动物TRP通道亚型有28种，按照其氨基酸序列同源性，可分为六个亚家族，即TRPC（canonical）、TRPV（vanilloid）、TRPM（melastatin）、TRPA（ankyrin）、TRPP（polycystin）、TRPML（mucolipin）[4]。TRP通道分布广泛，在多种神经组织及非神经组织中均有分布，发挥着介导感觉信号、调节细胞钙平衡和促进发育等多种生物活性。

TRPs具有各自不同的门控特性，其中TRPV1/ 2/3/4、TRPM2/4/5/8、TRPA1、TRPC5等通道可被不同的温度刺激所激活，被称为thermoTRPs。表1总结了哺乳动物thermoTRPs的组织分布、激活温度、激动剂及功能[5-6]。thermoTRPs参与了生物体对冷/热温度刺激、压力和渗透压等机械性刺激、pH等化学刺激的响应过程[7]。除此之外，thermoTRPs可作为某些病理条件下的痛觉感受器参与了痛觉的产生和传导，导致神经病理性痛觉的形成[8]。

2 thermoTRPs与CIPN的关系

外周感觉神经元兴奋性异常和神经性疼痛是各种化疗药物引起CIPN的常见症状。分布于外周感觉神经系统的thermoTRPs，包括TRPV1、TRPV4、TRPM8、TRPA1等通道亚型，可作为痛觉感受器，参与了CIPN症状的形成，尤其是机械刺激、温度刺激等导致的神经性痛觉过敏的病理过程[3-10]。

2.1 thermoTRPs与CIPN机械刺激痛觉过敏

机械刺激痛觉过敏普遍存在于各类化疗药物所引起的CIPN症状中。Nassini等[11]发现，使用TRPA1阻断剂HC-030031（结构见图1-A），可以明显抑制奥沙利铂引起的大鼠的机械刺激痛觉过敏等症状，同时，在TRPA1-/-基因敲除小鼠上给予顺铂或奥沙利铂，其机械刺激疼痛阈值较之正常TRPA1+/+小鼠给药组有显著的改善。Materazzi等[12]研究紫杉醇所致的CIPN时发现，TRPA1阻断剂HC-030031可以部分逆转紫杉醇所导致的机械刺激过敏症状，而当联合使用TRPV4阻断剂HC-067047（结构见图1-B）时，实验小鼠对伤害性机械刺激的痛觉过敏消失；而在TRPA1-/-基因敲除小鼠上应用HC-067047，也可以治愈紫杉醇所导致的机械刺激过敏的神经毒性症状。这些研究结果表明，TRPA1和TRPV4等TRP通道亚型，参与了化疗药物所致的机械刺激痛觉过敏等神经毒性症状过程。

表1 哺乳动物thermoTRPs的组织分布及门控特性

2.2 thermoTRPs与CIPN冷刺激痛觉过敏

在铂类药物和紫衫醇类药物所导致的CIPN中，由冷刺激引发疼痛过敏等症状较为典型。Gauchan等[10]研究发现，奥沙利铂所致的CIPN模型小鼠对冷刺激的敏感性明显增强，而其背根神经节中TRPM8 mRNA表达量有相应的增加，CIPN模型小鼠的冷刺激反应敏感性与TRPM8 mRNA表达量有着近似的时间变化曲线。Zhao等[13]发现，使用TRPA1阻断剂HC-030031，可以显著改善奥沙利铂CIPN模型小鼠的冷刺激过敏症状，而在TRPA1-/-基因敲除小鼠中，奥沙利铂则不会引起急性冷刺激过敏症状，同时研究者还观察到，奥沙利铂CIPN模型小鼠对TRPA1特异性激动剂异硫氰酸烯丙酯的疼痛应答较之正常明显增加。Kato等[14]研究奥沙利铂所致冷刺激痛觉过敏神经毒性症状发现，CIPN模型大鼠背根神经节中TRPA1和TRPM8的mRNA表达量明显增高。CIPN冷刺激过敏症状与TRPM8和TRPA1的异常表达具有相关性。

2.3 thermoTRPs与CIPN热刺激痛觉过敏

化疗药物顺铂、紫杉醇等所造成的CIPN患者可出现热刺激敏感及灼烧痛等疼痛感觉异常。Ta等[15]利用顺铂导致的小鼠CIPN模型，证实TRPV1参与了顺铂所导致的热刺激痛觉过敏症状的发生。Chen等[16]利用紫杉醇所致的小鼠CIPN模型发现，使用TRPV1选择性阻断剂SB366791（结构见图1-C），可缓解紫杉醇所引起的热刺激痛觉过敏症状，而应用TRPV4选择性阻断剂RN1734（结构见图1-D），可部分改善CIPN模型小鼠的热刺激和机械刺激痛觉过敏。这些结果表明，TRPV1和TRPV4参与了CIPN的热刺激痛觉过敏的症状的形成过程。

图1 相关thermoTRPs阻断剂结构式

3 通过thermoTRPs治疗CIPN的研究

化疗药物并不能直接激活thermoTRPs，而是通过干扰线粒体能量代谢、阻断微管蛋白合成或直接损伤DNA等细胞毒作用，导致外周神经组织发生氧化应激、炎症状态等，从而激活thermoTRPs或诱导其异常表达，从而导致CIPN的发生。针对性阻断thermoTRPs的激活或诱导途径，或直接抑制相应的thermoTRPs，可对CIPN的临床治疗带来帮助。

3.1 氧化应激

外周神经组织氧化应激的发生是CIPN的重要致病因素。化疗药物可通过干扰细胞线粒体正常能量代谢等机制，产生活性氧自由基、氮自由基及脂质过氧化物等，导致氧化应激的发生[17]。活性自由基以及各种内源性的过氧化产物是多种thermoTRPs的激动剂，提示化疗药物可能是通过氧化应激，从而激活相关thermoTRPs，导致CIPN的发生[11，18]。多项研究证明，在奥沙利铂及紫杉醇等化疗药物所造成的CIPN动物模型中，其外周神经组织发生了明显的能量代谢障碍和氧化应激，给予抗氧化药物治疗以逆转其症状[19-20]。临床上使用抗氧化药物如维生素C、α-硫辛酸、谷胱甘肽、氨磷汀等治疗CIPN，取得了一定的治疗效果[21]。

Kono等[22]进行的一项多中心、随机、双盲、安慰剂对照临床试验证实，日本汉方中药Goshajinkigan（即牛车肾气丸）与安慰剂相比，可显著降低治疗奥沙利铂所引起的严重的CIPN的发生率（39%vs 51%），同时不影响抗肿瘤的疗效（总化疗应答率56%vs 48%）。动物研究表明，Goshajinkigan能够抑制相关thermoTRPs的异常表达，从而改善CIPN的相关症状，这一药理活性与其增加外周组织血流量、抗氧化应激的作用有关[14，23]。

3.2 钙离子

化疗药物奥沙利铂可通过干扰细胞内环境钙离子浓度，直接导致外周感觉神经细胞的兴奋性增高，同时，异常增加的钙离子还可参与到细胞内信号传导过程而影响thermoTRPs的表达[24]。thermoTRPs激活增加的胞内钙离子及钠离子，除引发动作电位参与相关痛觉的形成外，还能够直接或者通过与其他钙离子内流机制，如L型钙通道等介导的钙离子内流或者离子交换模式（Na+/Ca2+交换）而进一步增加胞内钙离子浓度，从而激活转录因子活化T细胞核因子（nuclear factor of activated Tcell，NFAT），增加相关TRPs的表达[25]。

Kawashiri等[26]研究显示，奥沙利铂及其代谢产物草酸均可导致背根神经节细胞内的钙离子浓度增加，而应用L型钙通道阻断剂硝苯地平/地尔硫艹卓，可明显抑制奥沙利铂所造成的的TRPM8 mRNA表达量的异常增加，使大鼠冷刺激痛觉过敏的症状明显改善。Tatsushima等[27]在临床上利用钙通道拮抗剂治疗奥沙利铂的神经毒性，取得了较好的疗效，从而验证了钙通道拮抗剂治疗CIPN的有效性。

3.3 炎症因子

化疗药物所引起的外周神经组织中炎症因子的过度表达，可导致或加重CIPN急性及慢性感觉神经损伤。炎症因子的大量表达可致外周感觉神经元细胞损伤和凋亡，同时还可以通过影响thermoTRPs的表达和活性，导致外周感觉神经元敏感性异常。研究表明，炎症因子如肿瘤坏死因子-α、白介素-1β等，可以直接激活背根神经节中TRPV4、TRPA1、TRPV4等thermoTRPs而提高神经元敏感性[28-29]。Bujalska等[30]利用缓激肽受体B1/B2阻断剂治疗长春新碱所致的大鼠CIPN症状，可以明显改善CIPN大鼠的机械刺激痛觉过敏症状。临床上利用褪黑素改善长春新碱、紫杉醇或顺铂等所引起的CIPN症状，可能与其抑制核因子κB及核因子E2相关因子2的级联反应，从而下调炎症因子表达有关[28]。

3.4 直接阻断thermoTRPs的药物研究

thermoTRPs是化疗药物造成CIPN的重要作用靶点，直接阻断相关TRP通道的药物可能具有积极的研究前景。Nativi等[31]利用硫辛酸衍生物ADM_09，可减轻奥沙利铂所致的CIPN模型大鼠的痛觉过敏症状。其研究表明，ADM_09一方面具有抗氧化应激的药理活性，可通过抗氧化应激抑制相关TRP通道的异常激活；另一方面还可以直接阻断TRPA1通道而发挥治疗作用。

目前，已有Abbott、Janssen、Glenmark等公司投入研发thermoTRPs相关的药物，以作为新型的治疗神经性疼痛的药物应用于临床，如Glenmark公司所研发的TRPA1通道阻断剂GRC17536和TRPV1阻断剂GRC6211，其中GRC17536现已进入2期临床试验阶段，用于治疗糖尿病并发周围神经病变，有望为CIPN的临床治疗提供新的帮助[32]。

4 总结与展望

thermoTRPs作为CIPN治疗靶点，已受到许多研究者的关注。针对thermoTRPs参与CIPN的相关研究已取得一定的进展，但尚有很多问题亟待进一步的证明。例如，奥沙利铂所致CIPN的急性和慢性神经毒性症状与不同的thermoTRPs的相关性及其机制尚须进一步研究予以阐明[33]。此外，化疗药物所导致的氧化应激参与诱导肿瘤细胞的凋亡过程，应用抗氧化药物抑制thermoTRPs的有效性和安全性尚须高质量的临床随机对照试验证实[12]。传统中药方剂黄芪桂枝五物汤等在临床上治疗CIPN已取得较好疗效[34]，其药理作用可能与thermoTRPs相关。随着对thermoTRPs与CIPN相关性的深入研究，有助于逐渐阐明CIPN的病理机制，减少临床抗肿瘤治疗中的不良反应，改善患者的生存质量，保证临床抗肿瘤治疗的顺利进行。

[1] Jaggi AS,Singh N.Mechanisms in cancer-chemotherapeutic drugs-induced peripheral neuropathy[J].Toxicology,2012,291(1-3):1-9.

[2] Ferrier J,Pereira V,Busserolles J,et al.Emerging trends in understanding chemotherapy-induced peripheral neuropathy[J].Curr Pain Headache Rep,2013,17 (10):364.

[3] Argyriou AA,Bruna J,Marmiroli P,et al.Chemotherapy-induced peripheral neurotoxicity(CIPN):an update [J].Crit Rev Oncol Hematol,2012,82(1):51-77.

[4] Bakthavatchalam R,Kimball SD.Modulators of Transient Receptor Potential Ion Channels[M].Annual Reports in Medicinal Chemistry,Academic Press,2010, 45:37-53.

[5] 程为.温度敏感TRP离子通道的异源组装和功能研究[D].大连：大连理工大学研究生论文集，2012.

[6] Numata T,Kiyonaka S,Kato K,et al.Activation of TRP Channels in Mammalian Systems[M].TRP Channels,CRC Press,2011:91-112.

[7] 邹文娟，黄桂芳，康利军.TRP通道在生物体对机械性刺激响应中的功能及作用机制[J].浙江大学学报（医学版），2012，41（02）：222-8.

[8] Brederson JD,Kym PR,Szallasi A.Targeting TRP channels for pain relief[J].Eur J Pharmacol,2013,716 (1-3):61-76.

[9] Gauchan P,Andoh T,Kato A,et al.Effects of the prostaglandin E1 analog limaprost on mechanical allodynia caused by chemotherapeutic agents in mice[J].J Pharmacol Sci,2009,109(3):469-72.

[10] Gauchan P,Andoh T,Kato A,et al.Involvement of increasedexpressionoftransientreceptorpotential melastatin 8in oxaliplatin-induced cold allodynia in mice[J].Neurosci Lett,2009,458(2):93-5.

[11] Nassini R,Gees M,Harrison S,et al.Oxaliplatin elicits mechanical and cold allodynia in rodents via TRPA1 receptor stimulation[J].Pain,2011,152(7): 1621-31.

[12] Materazzi S,Fusi C,Benemei S,et al.TRPA1 and TRPV4mediatepaclitaxel-inducedperipheralneuropathy in mice via a glutathione-sensitive mechanism [J].Pflugers Arch,2012,463(4):561-9.

[13] Zhao M,Isami K,Nakamura S,et al.Acute cold hypersensitivity characteristically induced by oxaliplatin is caused by the enhanced responsiveness of TRPA1 in mice[J].Mol Pain,2012,8(1):55.

[14] Kato Y,Tateai Y,Ohkubo M,et al.Gosha-jinki-gan reducedoxaliplatin-inducedhypersensitivitytocold sensation and its effect would be related to suppression of the expression of TRPM8 and TRPA1 in rats [J].Anticancer Drugs,2014,25(1):39-43.

[15] Ta LE,Bieber AJ,Carlton SM,et al.Transient Receptor Potential Vanilloid 1 is essential for cisplatininduced heat hyperalgesia in mice[J].Mol Pain,2010, 6:15.

[16] Chen Y,Yang C,Wang ZJ.Proteinase-activated receptor 2 sensitizes transient receptor potential vanilloid 1,transient receptor potential vanilloid 4,and transient receptor potential ankyrin 1 in paclitaxel-induced neuropathic pain[J].Neuroscience,2011,193 (13):440-51.

[17] Hadzic T,Aykin-Burns N,Zhu Y,et al.Paclitaxel combined with inhibitors of glucose and hydroperoxide metabolismenhancesbreastcancercellkillingvia H2O2-mediated oxidative stress[J].Free Radic Biol Med,2010,48(8):1024-33.

[18] Chuang HH,Lin S.Oxidative challenges sensitize the capsaicin receptor by covalent cysteine modification[J].Proc Natl Acad Sci USA,2009,106(47):20097-102.

[19] Zheng H,Xiao WH,Bennett GJ.Functional deficits in peripheral nerve mitochondria in rats with paclitaxel-and oxaliplatin-evoked painful peripheral neuropathy[J].Exp Neurol,2011,232(2):154-61.

[20] Azevedo MI,Pereira AF,Nogueira RB,et al.The antioxidant effects of the flavonoids rutin and quercetin inhibit oxaliplatin-induced chronic painful peripheral neuropathy[J].Mol Pain,2013,9(1):53.

[21] Schloss JM,Colosimo M,Airey C,et al.Nutraceuticals and chemotherapy induced peripheral neuropathy (CIPN):A systematic review[J].Clin Nutr,2013,32(6): 888-93.

[22] Kono T,Hata T,Morita S,et al.Goshajinkigan oxaliplatin neurotoxicity evaluation(GONE):a phase 2,multicenter,randomized,double-blind,placebo-controlled trial of goshajinkiganto prevent oxaliplatininduced neuropathy[J].Cancer Chemother Pharmacol, 2013:[Epub ahead of print].

[23] Ushio S,Egashira N,Sada H,et al.Goshajinkigan reducesoxaliplatin-inducedperipheralneuropathy without affecting anti-tumour efficacy in rodents[J].Eur J Cancer,2012,48(9):1407-13.

[24] Naziroglu M.Molecular role of catalase on oxidative stress-induced Ca(2+)signaling and TRP cation channel activation in nervous system[J].J Recept Signal Transduct Res,2012,32(3):134-41.

[25] Wang C,Li JF,Zhao L,et al.Inhibition of SOC/Ca2+/ NFAT pathway is involved in the anti-proliferative effect of sildenafil on pulmonary artery smooth muscle cells[J].Respir Res,2009,10(1):123.

[26] Kawashiri T,Egashira N,Kurobe K,et al.L type Ca2+channel blockers prevent oxaliplatin-induced cold hyperalgesia and TRPM8 overexpression in rats[J].Mol Pain,2012,8(7):7.

[27] Tatsushima Y,Egashira N,Narishige Y,et al.Calcium channel blockers reduce oxaliplatin-induced acute neuropathy:a retrospective study of 69 male patients receiving modified FOLFOX6 therapy[J].Biomed Pharmacother,2013,67(1):39-42.

[28] Lennertz RC,Kossyreva EA,Smith AK,et al.TRPA1 mediates mechanical sensitization in nociceptors during inflammation[J].PLoS One,2012,7(8):e43597.

[29] Wang XM,Lehky TJ,Brell JM,et al.Discovering cytokines as targets for chemotherapy-induced painful peripheral neuropathy[J].Cytokine,2012,59(1):3-9.

[30] Bujalska M,Makulska-Nowak H.Bradykinin receptors antagonists and nitric oxide synthase inhibitors in vincristineandstreptozotocininducedhyperalgesiain chemotherapy and diabetic neuropathy rat model[J].Neuro Endocrinol Lett,2009,30(1):144-52.

[31] Nativi C,Gualdani R,Dragoni E,et al.A TRPA1 antagonist reverts oxaliplatin-induced neuropathic pain [J].Sci Rep,2013,3:2005.

[32] Clinicaltrials.A Clinical Trial to Study the Effects GRC 17536 in Patients With Painful Diabetic Peripheral Neuropathy(Painful Extremities Due to Peripheral Nerve Damage in Diabetic Patients[EB/OL].2013-12-19 [2014-01-01].http://clinicaltrials.gov/show/NCT01726413.

[33] Sakurai M,Egashira N,Kawashiri T,et al.Oxaliplatin-induced neuropathy in the rat:involvement of oxalate in cold hyperalgesia but not mechanical allodynia[J].Pain,2009,147(1-3):165-74.

[34] 田君，姚学权，吴晓宇，等.黄芪桂枝五物汤防治奥沙利铂的周围神经毒性的系统评价及Meta分析[J].中国实验方剂学杂志，2013，19（22）：325-30.

New Progress of the Study on the Roles of ThermoTRPs in Chemotherapyinduced Peripheral Neuropathy

CHEN Xiao-bo1,CAO Peng2,3,YU Feng1*,WANG Da-wei2,3*
1Department of Clinical Pharmacy,China Pharmaceutical University,Nanjing 210009,China;
2Jiangsu Branch of China Academy of Chinese Medical Sciences,Nanjing 210028,China;
3Jiangsu Province Academy of Traditional Chinese Medicine,Nanjing 210028,China

Chemotherapy-induced peripheral neuropathy(CIPN)is a common significant side effect resulting from the administration of several chemotherapeutic agents.In recent years,related studies found temperature-sensitive transient receptor potential channels(so-called thermoTRPs)play certain roles in the development of CIPN.Especially,these TRP channels are key players in hyperpathia.Several evidences fromin vitroandin vivostudies in animals or humans have proved thermoTRPs to be potential targets for the treatment or prevention of CIPN.Developing TRP channel antagonists as a new generation of CIPN therapeutics may become beneficial.

Chemotherapy-induced peripheral neuropathy;Hyperpathia;thermoTRPs;Oxidative stress; Ion channel;Inflammation

R979.1；R745

A

1673-7806（2014）02-144-05

陈晓博，男，硕士 E-mail:chenxiaobo_cpu@163.com

*通讯作者 于锋，男，教授 E-mail:yufengcpu@sina.com

王大为，男，主管药师 E-mail:cleverwdw@126.com

2013-11-27

2014-01-03