TRP离子通道拮抗剂作为止咳药物的前景

陆嘉玮 朱佳



TRP离子通道拮抗剂作为止咳药物的前景

陆嘉玮 朱佳

咳嗽可能是临床上病人就医的最常见的症状之一，全世界大约7%的病人深受慢性咳嗽的困扰[1]。随着全球慢性呼吸道疾病的发病率逐年上升[2]，可以预见到慢性咳嗽的发病率会逐年上升。更要紧的是，持续的咳嗽症状存在已经是儿童健康最重要的问题了，在美国，0-17月之间的超过40%的儿童寻求过医疗帮助[3-4]，而且经常有11岁以下的的儿童服用现有治疗咳嗽和感冒的药物发生一些严重并发症的病例出现。现在美国食品药物管理局已经开始发文不建议2岁以下的儿童服用治疗感冒和咳嗽的非处方药，就是因为这些非处方药潜在的可能发生的一些危及生命的副作用。而现有大部分止咳药都是以OTC的方式在市场上随处可得，但是许多药物疗效甚微[5-6]，而且现有的止咳药往往有一些常见非致命的副作用，如嗜睡、呕吐等等。所以对于研发安全有效的咳嗽治疗药物是迫在眉睫。

1 咳嗽相关的感觉神经元

呼吸道分布有大量的感觉神经元，这些神经元的细胞体主要分布在结状神经节和颈静脉神经节，这些传入的感觉神经元的激动可以导致一些中枢反射，如咳嗽。对于单个神经元的研究现在已经分辨出引起中枢反射导致咳嗽的主要是Aδ伤害感受器和C纤维[7]。分布于气道的Aδ伤害感受器主要来自于结状神经元，它们主要对机械刺激敏感，但也能被一些化学刺激如柠檬酸等激动。C纤维恰好相反，它主要来源于颈静脉神经结，对化学刺激如炎症因子等非常敏感[7]。

对于咳嗽反射的中枢调节机制现在仍然不是很清楚，现在了解的是传入神经元的突触大量传入延髓的孤束核，外界的致咳信号通过二阶神经元传入中枢神经系统，但是，中枢神经系统中管理咳嗽的区域并没有被完全的辨识和区分开来。这也需要我们进一步的研究工作。

2.TRP离子通道在咳嗽中的作用

气道感觉神经元上表达多种TRP超家族成员[8]。最近，TRP家族中的离子通道受体中TRPA1和TRPV1被认为在咳嗽反射中起着重要的作用，并且参与多种疾病引起的气道敏感性升高[9-10]，两者都属于非选择性的、但钙离子优先的的离子通道[11]，主要表达在直径很小的伤害性神经元上。TRPV1主要被如辣椒素等自然产物或者内源性的一些物质如花生四烯酸的产物-大麻酚等激动，而且有实验证实呼吸道相关病毒感染可以明显增加TRPV1的表达和活性[12]。TRPA1的激动剂则相对较多，它能被很多的自然产物如异硫氰酸烯丙酯、大蒜素和大麻酚，还有环境污染物和香烟中的丙烯醛和一些内源性的产物，如环戊烯酮前列腺素和硝基化产物-4-羟基壬烯醛。所以，这两种受体都能感知伤害性刺激[13]。对于这些离子通道的研究让我们对病理状态下的咳嗽反射有了更进一步的认识，但是对于普通人的咳嗽阐述机理仍知之甚少。这些驱动咳嗽的反射在病理状态下是如何改变的，是不是TRPV1和TRPA1也参与其中仍然不得而知。

3.TRP通道和咳嗽高反应性

正如上面讨论的，许多环境中的异物，包括粉尘、汽车尾气，烟雾和食物中的化学物质，都能够激动呼吸道的感觉神经元引起咳嗽[14-15]。健康人通过咳嗽反射去除这些吸入呼吸道的异物，因而提供一个重要的物理防御机制，但是在病理状态下，咳嗽反射会变的敏感化和呈现出高反应性，这导致咳嗽过多或者慢性咳嗽的形成[16]。慢性也会引起其他一些严重的并发症，如睡眠暂停、紧张、焦虑、抑郁等等[17-19]。当然慢性咳嗽也与一些气道炎症性疾病相关，如慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺)、哮喘、肿瘤、支气管炎等。所以，慢性咳嗽可能是特发的，也可能有具体病因，也为临床治疗增加了困难[20]。

炎症性气道疾病往往可以引起一些炎症介质过度释放，其中有两种炎性介质：前列腺素E2(PGE2)和缓激肽(bradykinin、BK)，相关动物实验证实这两种炎性介质都有很强的致咳作用，其机制可能是通过激活相关的G蛋白耦连受体(G-protein coupled receptors、GPCR)来敏感化相关咳嗽反射。现在动物实验证实PGE2可以通过EP3受体激活豚鼠、小鼠和人的感觉神经元[21]。而缓激肽则是通过激活豚鼠感觉神经元上的B2受体引起咳嗽[22]，以此推测人气道中的BK也是通过B2受体发挥作用，而不是B1。

G蛋白耦连受体之所以能够引起咳嗽，其机制可能是通过引起相关感觉神经元细胞膜表面的离子通道开放，引起神经细胞去极化，形成咳嗽冲动。事实上，相关的动物实验已经证实PGE2和BK 就是是通过感觉神经元细胞膜表面的TRPV1和TRPA1发挥作用引起小鼠咳嗽的[23]。换句话说，PGE2和BK引起的咳嗽反射的敏感化是通过启动离子通道的开放发挥作用，而不是直接的引起感觉神经元的激活[24-25]，G蛋白耦连受体下游的信号传导是如何激活或者敏感化TRP离子通道的具体机制尚未完全被弄明白，现在推测与磷酸酶C(phospholipase C、PLC)和蛋白激酶A(protein kinase A、PKA)信号通路相关[26-27]。G蛋白耦连受体可以导致PLC激活，引起磷酯酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol-(4,5)-bisphosphate 、PIP2)的水解为两个细胞内的第二信使：甘油二酯(diacylglycerol、DAG)和三磷酸肌醇(inositol-(1,4,5)-triphosphate、IP3)，最后通过激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，引起级联反应，导致TRP离子通道的开放。现在研究已经证实，PKC和DAG可以直接结合和激活TRPV1，而DAG和细胞内增加的钙离子可能与TRPA1的激活相关。而且PIP2被认为可以持续的抑制TRP通道，随着PLC对其水解，间接的解除了对TRP通道的抑制，增加了其内在活性[28-29]。

以上的发现对于我们理解咳嗽反射具有重要的意义。随着我们对引起咳嗽的内源性和外源性的咳嗽刺激物相关联系，以及内源性一些物质对咳嗽反射的敏感化，我们可以推测TRPV1和TRPA1在化学性相关异物刺激引起的咳嗽中可能起着主要调节器的作用。而且，对慢性咳嗽的患者研究显示，慢性咳嗽患者肺内TRPV1的表达明显升高，升高的幅度与辣椒素刺激检测的咳嗽敏感性呈正相关[21]，这也提示了TRP离子通道的与咳嗽反射的持续的强化相关。故以TRP离子通道为靶点治疗的药物可用于气道持续炎症引起的以气道高反应性为特征的慢性咳嗽。

4.TRP离子通道的抑制剂作为新型的止咳药物

许多选择性的TRPV1拮抗剂已经处于研发阶段，很多药物已经进入了一期和二期临床[30]，当然现在这些临床试验重点在于与疼痛相关性疾病的治疗，但是，TRPV1的拮抗剂作为止咳药物的潜力已经被广泛认识到，许多临床前模型中TRPV1拮抗剂可以明显降低柠檬酸引起的豚鼠咳嗽次数，如SB-705498则可以显著降低组胺引起的气道高反应性[31]。但是在试验中也发现使用TRPV1抑制剂引起病人发热等副作用。所以现在药理学的研究重点在于构建新的TRPV1拮抗剂，减少发热等副作用。事实上Amgen等公司研发的第二代TRPV1抑制剂AMG8562已经克服了这个副作用[32]。但是因为TRPA1广泛分布于各个全身各个器官，是不是有其他的位置的副作用还需要进一步的临床研究。

TRPA1疼痛中的作用早已被认识[33]，在咳嗽中的作用直到最近才在一些人和动物实验上被证实[18-19]，还没有任何TRPA1的抑制剂作为咳嗽药物进入临床实验。不幸的是，对于TRPA1研究的相关生物探针有限，以至于在研发新的选择性的TRPA1抑制剂上困难重重[34]。但以现在掌握的证据来看，研发相关的抑制剂前景非常大。因为对于TRPA1抑制剂可以缓解临床多种常见病因引起的咳嗽，比如一些长期慢性的炎症、普通感冒和季节性的流感，特别是针对一些长期暴露于外界空气中污染物引起气道高反应性的慢性咳嗽，比如一些高度污染的地区、还有一些暴露于危险物质的工作环境[35]。对于TRPA1的抑制剂是否存在者多种副作用仍未可知，需要进一步的临床和动物实验证实。

对于TRPV1和TRPA1的联合治疗用于咳嗽也是一个热点，因为TRPA1也是主要表达在同时表达TRPV1的感觉神经元亚群中[36]，而且TRPA1可以直接被钙离子内流或者钙离子相关的代谢途径激活[37-38]，这些也提示了这些离子通道在功能上具有一致性。相关证据还有前文所述的TRPV1和TRPA1的激活都与PGE2和BK相关[20]。

结 论

本文简述了咳嗽的最新的发病率、病因等流行病学资料，重点介绍了咳嗽发病机理的最新研究进展，以及TRP离子通道在慢性咳嗽中的重要作用。最新的研究显示TRPV1和TRPA1与环境的中异物、内源性的炎性介质引起的咳嗽相关，这也提示了TRPV1和TRPA1在这些刺激性咳嗽中所起的关键性作用。并且揭示了以TRPV1和TRPA1为治疗靶点在慢性咳嗽中的运用前景。当然，咳嗽的机制、针对TRP离子通道家族其他的离子通道在咳嗽中的作用、以TRPV1和TRPA1为治疗靶点的药物等等仍然需要进一步研究和探索。

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10.3969/j.issn.1009-6663.2017.01.044

国家自然科学基金资助项目(No 81473609)

211400 江苏 南京，南京中医药大学附属医院(江苏省中医院)

朱佳，E-mail：jsnjzj@163.com

2016-07-14]