TRPV1 在咳嗽高敏感综合征中的作用机制概述

李亚楠，余小萍，沈若冰

(上海中医药大学附属曙光医院，上海)

0 引言

咳嗽是呼吸系统重要的防御反射，具有防止异物误吸及清除气道分泌物的作用，其功能受损或敏感性增高都会对人体造成伤害[1]。慢性咳嗽是指时间持续8 周以上、影像学检查无明显异常的咳嗽，是临床最常见的病症之一[2]。病因明确的慢性咳嗽患者经过病因治疗基本能得到有效缓解。但是有一部分患者经过全面检查、治疗之后，病因仍无法明确，既往将这一类咳嗽归为不明原因慢性咳嗽(unexplained chronic cough，UCC)[3]。

1 咳嗽高敏感综合征(cough hypersensitivity syndrome，CHS)是慢性咳嗽诊断中的一个新概念，其关键特征是咳嗽反射的高敏感性

近年来对UCC 的研究表明，这些患者有基本相似的临床特征，即存在咳嗽敏感性增高咳嗽可被多种化学物质、气味等环境刺激物刺激产生[4]，“咳嗽反射高敏感性”这一病理特征被认为可能是理解并管理UCC 的关键。2011 年欧洲呼吸学会(ERS)在荷兰举行的“慢性咳嗽的诊断和分类”专题研讨会上将其正式命名为“咳嗽高敏感综合征”(cough hypersensitivity syndrome，CHS)，并建议将其正式列入WHO 的国际疾病分类目录。目前专家对CHS诊断原则的共识为：经过系统的慢性咳嗽病因检查，排除已知的慢性咳嗽病因，针对慢性咳嗽病因治疗无效的情况下，考虑其为咳嗽高敏感综合征[5-7]。

CHS 的主要临床表现为慢性咳嗽，咳嗽常因环境、温度和体位改变而改变，接触烟雾、异味等可诱发或加重，伴有咽痒、咽喉部不适或梗阻感、胸闷、清喉、声嘶和发声困难等[8-9]。部分患者可出现咳嗽的并发症如咳嗽性晕厥、尿失禁、呕吐、睡眠困难、疲劳、胸肌疼痛和抑郁或焦虑情绪等[10]。据流行病学调查结果显示，CHS 患病率为6% 以上，占慢性咳嗽发病率的48% 左右，经常以上呼吸道感染作为起病的首发因素[11]。反复不愈的咳嗽造成医疗资源的浪费，调查显示每年约有3 亿6000 万美元的非处方药用于治疗慢性咳嗽，全球咳嗽治疗花费超过100 亿美元[12]。

2 气道神经源性炎症是咳嗽反射高敏感性的核心机制之一

目前咳嗽反射高敏感性的机制尚未完全明确，气道神经源性炎症及咳嗽中枢易化被认为参与了咳嗽高敏感性发生发展的过程。随着呼吸道广泛存在的速激肽网的发现，神经源性炎症在气道疾病发病机制中研究的深入，神经源性炎症在咳嗽敏感性增高发生机制中的作用也渐渐成为研究热点之一。

目前普遍认为，由支气管肺C 纤维兴奋释放速激肽引起的神经源性炎症在咳嗽敏感性增高中起重要作用。由感觉神经末梢释放以P 物质(Substance P，SP)为主的速激肽或神经递质所介导的炎症反应称为神经源性炎症(neurogenic inflammation)，其中SP 作为神经源性炎症的核心介质，在炎症中的作用已非常明确。SP 存在于气管、支气管和肺的初级神经C 纤维末端，这些感觉神经C纤维不仅来自迷走神经，也来自脊神经背根神经节。神经源性炎症反应机制在于当受到物理、化学、生物性等各种刺激时，外周的感觉神经末梢摄取SP，逆行至脊神经背根神经节，随后逆向性释放SP 进入局部组织中，作用于气道效应细胞上的相应受体—速激肽1 受体(neurokinin-1 receptor，NK-1R)，引起外周组织血浆蛋白外渗、血管通透性增加，组织中黏液分泌增多[13]，继而促进肥大细胞脱颗粒释放IL-6、IL-1β、TNF-α 等炎症介质，并促进中性粒细胞黏附和移行，内皮细胞产生黏附分子ICAM-1，激发炎症反应[14]。与传统的炎症反应机制相比，神经源性炎症反应有感觉神经纤维的参与，通过轴突反射扩大其效应，较传统的炎症反应因子能更早期地诱发炎症瀑布的发生，进一步加重组织的炎症反应。

速激肽参与咳嗽反射的作用已被许多研究证实，给予慢性咳嗽患者外周速激肽受体拮抗剂能有效治疗咳嗽及降低辣椒素诱导的咳嗽高敏感性[15]。向豚鼠孤束核注射SP 能显著增加支气管C纤维传出冲动输出，给清醒豚鼠雾化吸入SP 也可以使其出现咳嗽，SP 还可以降低柠檬酸诱导的豚鼠咳嗽阈值，增加其咳嗽敏感性[16]。咳嗽敏感性增高的慢性咳嗽患者，其鼻灌洗液的SP 质量浓度明显高于咳嗽敏感性正常患者，而咳嗽敏感性与SP 的质量浓度呈正相关[17]。高表达的SP 一方面使气道上皮细胞受到持续损害，导致咳嗽感受器过多暴露，更容易受到物理或化学因素的刺激；另一方面SP 可导致血管通透性增加，气管黏膜充血水肿，间接刺激咳嗽感受器，导致咳嗽反射敏感性增加，使咳嗽发作或加重，构成咳嗽高敏状态恶性循环的促动因素。

3 抑制由瞬时受体电位类香草酸受体亚型1(transient receptor potential vanillic-1，TRPV1)介导的气道神经源性炎症从而降低咳嗽敏感性是治疗咳嗽高敏感综合征的关键途径

3.1 TRPV1 的结构与分布

TRPV1 又称辣椒素受体，是配体门控的非选择性阳离子通道蛋白，是瞬时受体电位通道蛋白的超家族成员之一，定位于C 纤维的末端。TRPV1 是由辣椒素、质子和有害热等多模态刺激激活的伤害性离子通道，作为一种伤害感受器，主要参与多种刺激的整合，调节伤害感受器的兴奋性，是炎症介质触发的细胞内信号通路的终点靶点。

TRPV1 是离子型受体，在结构上，功能性TRPV1 通道是四聚体膜蛋白，在中心水孔周围组装有四个相同的亚基。每个亚基显示六个跨膜区段(S1-S6) 的拓扑结构，其具有第五和第六区段之间的孔区域，以及细胞质N 和C 末端。TRPV1 通道在N 末端含有三到四个锚蛋白结构域，与胞质蛋白相互作用。蛋白质表现出细胞溶质C 末端，其含有磷酸肌醇和钙调蛋白结合结构域，以及蛋白激酶C(PKC) 和Ca2+ 钙调蛋白依赖性激酶II(CAMKII) 磷酸化的共有位点[18]。

3.2 Ca2+内流是TRPV1 活化的标志，也是气道炎症中的关键环节

TRPV1 通道具有高Ca2+ 渗透性，允许Ca2+ 直接进入，亦可通过电压门控Ca2+通道去极化，导致细胞内Ca2+浓度增加。实验表明，辣椒素可引起Ca2+ 浓度显著升高，而TRPV1 拮抗剂则完全抑制了Ca2+浓度的升高[19][20]。有学者将支气管上皮细胞与香烟烟雾提取物(CSE)共同培养，检测到细胞内Ca2+水平、炎症因子(IL-1β、IL-8、IL-18、IL-33)mRNA 水平均升高，核苷结合寡聚结构域类似受体3(NLRP3) 炎症小体表达增加，且10%CSE 刺激对细胞内Ca2+内流的影响具有时间依赖性，在2min 达到峰值。实验表明CSE 刺激支气管上皮细胞，可以激活细胞内钙通道，显著增强细胞内Ca2+内流和炎症因子的表达[21]。

钙作为第二信使，TRPV1 介导的Ca2+上升可引发外周炎症因子的释放，这种反馈电路有助于增强炎症组织的超敏反应，引起局部血流量增加和血管渗漏导致水肿，亦可能通过磷酸化诱导炎症因子的增加。研究表明，海水可刺激TRPV1 通道诱导细胞外基质钙内流，提高了细胞内Ca2+ 浓度，升高的Ca2+ 可能通过增加核因子(NF-KB) 的磷酸化而增加了肿瘤坏死因子(TNF-α) 和白细胞介素(IL-1β、IL-6) 的释放[22]。Jia 等人的研究结果表明，TRPV1 引起的Ca2+ 升高可产生活化T 淋巴细胞核因子(NFAT)上调的胸腺基质淋巴生成素(TSLP)转录，从而导致气道炎症[23]。

3.3 TRPV1 是速激肽释放的主要传感器，TRPV1 的活化是速激肽释放的上游机制

降钙素基因相关肽(CGRP) 是一种从TRPV1 敏感神经末梢释放的血管舒张性速激肽，其受体是一个g 蛋白偶联受体，包括一个含有七个跨膜结构域配体结合蛋白的异二聚体、降钙素样受体(CLR) 和一个单一跨膜蛋白受体活化修饰蛋白1(RAMP1)。CGRP 一直被认为是一种促炎性疾病介质，可以增加免疫细胞和因子的数量，参与体内的炎症反应，引起组织充血和水肿。研究发现，在感觉神经元、心脏、气管中，细胞外酸化可诱导CGRP 神经元分泌增加[24]，且辣椒素诱导背根神经元CGRP-α 和CGRP-β 的mRNA 表达呈时间和剂量依赖性上调，TRPV1 抑制剂可显著减少CGRP 的分泌[25]。CGRP 有强烈舒张肺血管，增加肺血容量的作用，在CGRP 的刺激和诱导下，可使气道分泌细胞尤其是杯状细胞分泌的黏液量随着腺体血流量的增加而增加，亦可引发内皮细胞增殖，且细胞增殖随着气道内皮细胞CGRP 免疫反应的增强而增加，对气道平滑肌的收缩作用也随之增强[26]。

上文所述的SP 是感觉末梢释放的另一重要速激肽，可通过与内皮上NK-1 受体相互作用以磷酸化内皮型一氧化氮合酶(eNOS)，从而增加NO 诱导的血管舒张作用，并在与白细胞受体相互作用后促进血管舒张介质如前列腺素和组胺的释放，从而诱导血管舒张作用。此外，它能使肥大细胞脱颗粒，引起中性粒细胞聚集，促进白细胞粘附，并激活免疫细胞。NF-KB 是一种与促炎症因子相关的转录因子，TRPV1 通过释放SP 上调NF-KB 介导促炎作用[27]，SP 通过激活转录因子NF-KB 刺激趋化因子(如TNF-α、IL-6 和MCP-1)和粘附分子(如ICAM-1 和VCAM-1)的产生，PKC 下游NF-KB 的细胞外信号调节激酶(erk1/2)依赖性激活和磷酸肌醇3 激酶(PI3K-AKT) 通路可能是SP 诱导炎症的一个信号通路[28]。磷酸化诱导的TRPV1 通道活性增强和SP 表达增加是导致伤害感受器激活和敏化的主要事件[29]。

4 总结与展望

随着对CHS 发病机制的深入研究，气道神经源性炎症是其主要机制的观点受到越来越多学者的认可，TRPV1 作为伤害感受器，可被多种刺激激活，使细胞内Ca2+ 内流，引起外周炎症因子的释放，亦可作为速激肽释放的主要传感器，通过释放速激肽调节气道细胞炎症反应。目前对CHS 的治疗以神经调节药物为主[30]：中枢性镇咳药，如阿片受体激动剂、加巴喷丁、曲马多、阿米替林、普雷巴林等，可成功降低超敏反应，但具有依赖性，易产生疲劳、口干、嗜睡、眩晕、头痛、体重增加、视力模糊、记忆丧失等副作用，甚至自杀和帕金森氏恶化，临床使用受到限制[31,32]。外周性镇咳药，如AF-219 是一种P2X3 受体拮抗剂，可显著降低咳嗽频率，然无法避免味觉障碍，接受度较低[33-35]。

中医药治疗慢性咳嗽历史悠久，因人而异，疗效显著[36]。研究表明，中草药治疗咳嗽高敏综合征，可降低速激肽SP 和CGRP 的水平，减轻肺损害，减轻气道神经源性炎症，明显减少咳嗽次数；降低炎性介质释放，改善咳嗽症状，调节机体免疫功能，促进疾病康复[37-40]。部分中草药提取物具有镇咳、抗氧化和抗炎的作用，能显著抑制环磷酰胺诱导的A549 细胞TRPV1、TRPA1 和NOS3 的表达及NO 的释放，改善咳嗽频率[41]，且中医药治疗咳嗽高敏感综合征不具有成瘾性及毒副作用。因此，中医药治疗咳嗽高敏感综合征具有一定优势，继续做好中医药的基础研究与临床研究，从中医药中寻找TRPV1 受体的靶向药物是我们未来研究的方向。