瞬时受体电位通道在炎症性肠病抗炎和免疫调节机制中作用的研究进展

张英琦 于天源 鲁梦倩 刘志凤 焦 谊 刘 迪

炎症性肠病(IBD)是一组非特异性的肠道慢性炎性疾病，病变主要累及肠道黏膜及黏膜肌层，病因和发病机制尚未阐明。目前IBD已成为全球性疾病，其发病率呈逐年上升趋势[1]。在中国，IBD的患病率自1990年至2017年升高了34.54%，已经成为中国的常见病和多发病[2]。内脏痛由肠黏膜损伤或炎性反应引发，是IBD患者的常见症状[3]。

瞬时受体电位(TRP)通道是一类非电压依赖性的阳离子通道，在机体中分布广泛，参与了疼痛、温度、机械感觉等多种病理、生理过程[4]。在温度、机械及化学刺激达到阈值时，TRP通道可将刺激信号瞬间转换为内向电流，导致细胞功能的兴奋性改变。在炎性反应期间，TRP通道对刺激更加敏感[5]，因此被认为是治疗人类炎性疾病的新型靶点。TRP通道包括TRPV、TRPM、TRPA、TRPML、TRPP和TRPC这6个亚族，共28种，其中TRPV1、TRPV4、TRPA1、TRPM8常被报道参与了IBD的病程[6]。研究显示，TRP通道可通过调控炎性因子、趋化因子和免疫细胞等，在调控IBD免疫炎性反应和内脏痛中发挥重要作用，促进或抑制IBD的进展[7-9]。本文就TRP通道在IBD免疫炎性反应和内脏痛中的作用机制作一探讨。

1 TRPV1

TRPV1属于TRP超家族，可广泛表达于中枢神经细胞、外周神经细胞和非神经元细胞。在胃肠道中，TRP通道主要表达于外源性初级传入神经，也可分布于胃肠道黏膜层、黏膜下层、肌间神经层和肌层[10]。TRPV1可被辣椒素、机械刺激、炎性介质、毒热(>43 ℃)和质子(pH<6)等有害刺激激活，产生动作电位和痛感[11]。

TRPV1可参与IBD免疫炎性反应的发病机制，TRPV1拮抗剂通过抑制TNF-α、IL-2和干扰素-γ(IFN-γ)的释放，调节有丝分裂和T细胞受体介导的T细胞活化，以及相关效应细胞因子的产生[12]。TRPV1在CD4+T细胞中功能性表达，可参与T细胞抗原受体(TCR)诱导的Ca2+内流、TCR信号转导和T细胞活化。在T细胞介导的结肠炎模型中，TRPV1促进了T细胞反应和肠道炎性反应；而当T细胞中的TRPV1受到遗传因素或药物抑制时，结肠炎的症状减轻，因此抑制TRPV1表达可能是抑制促炎T细胞反应的一种新的治疗策略[13]。TRPV1在激活黏膜巨噬细胞和维持Th17对炎性刺激的免疫反应中发挥了重要作用。TRPV1可通过调节结肠中树突状细胞的数量和表型，升高结肠局部促炎细胞因子的表达水平，增强Th17免疫反应，显著增加由葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎模型小鼠的易感性[14]。TRPV1是药物发挥抗炎作用的重要介质，Martelli等[15]的研究表明，姜黄素可以与TRPV1相互作用，减轻由二硝基苯磺酸(DNBS)诱导的结肠炎模型小鼠的肠道炎性反应引起的损伤，且这种保护作用可经由TRPV1拮抗剂辣椒碱预处理而消失。

TRPV1在介导内脏痛过程中起着重要作用。炎性介质能通过多条信号通路调控TRPV1的活性，其中Gq蛋白/G蛋白偶联受体(Gq/GPCR)通路是炎性介质激活TRPV1后产生疼痛的关键途径。Kumar等[16]研究发现，Gq/GPCR信号通路通过蛋白激酶C(PKC)通道的磷酸化，激活下游TRPV1介导的由炎性反应引起的内脏痛。与健康者比较，IBD患者结直肠黏膜下神经元中TRPV1蛋白水平升高，并且与疼痛的严重程度相关[17-18]。TRPV1是引起内脏痛的关键介质，TRPV1拮抗剂JYL1421能抑制大鼠结肠扩张并改善结肠炎性内脏痛症状，而TRPV1-/-大鼠则未表现出与疼痛相关的行为反应[19-20]。

2 TRPV4

TRPV4可作为渗透压感受器和温度感受器，其被无害性温度(27～35 ℃)、低渗、缺氧、拉伸、pH、花生四烯酸代谢物和佛波醇衍生物等激活后，可介导细胞外Ca2+内流[21]。TRPV4在肺、胃和肠的上皮细胞及免疫细胞中高表达，广泛参与炎性反应、超敏反应和黏膜屏障功能障碍等病理、生理过程。

TRPV4在肠道炎性反应防御机制中发挥着重要作用。胃肠道中TRPV4的激活具有促炎作用，IBD患者TRPV4 mRNA表达水平较健康者显著升高[22]。由DSS诱导的结肠炎模型小鼠结肠上皮细胞中TRPV4 mRNA表达上调，促进了趋化因子和细胞因子如IL-8、干扰素-γ诱导蛋白-10(IP-10)的释放。选择性TRPV4激动剂4αPDD可升高细胞内Ca2+的水平，使趋化因子释放的剂量依赖性增强，从而增高结肠黏膜通透性[23]，使上皮和血管的细胞通透性瞬时增高，而TRPV4-/-小鼠的结肠炎易感性较低[24]。静脉注射TRPV4拮抗剂RN1734能显著降低肠道损伤评分、髓过氧化物酶(MPO)活性和溃疡评分，缓解结肠炎的症状，这提示可以通过阻断TRPV4通道以减轻结肠炎性反应[25]。TRPV4的体外激活可导致T细胞增殖并产生促炎细胞因子IFN-γ、TNF-α和IL-2[12]，且与中性粒细胞黏附、趋化和活性氧的形成密切相关[26]。TRPV4的激活可导致IL-8、IP-10、迁移诱导蛋白(MIG)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)的释放，表明TRPV4在诱导巨噬细胞和其他免疫细胞募集的促炎信号通路中具有潜在作用[23]。在骨髓源性巨噬细胞中表达的TRPV4与TNF-α及CXCL2的释放有关，可促进结肠炎性反应。在血管内皮细胞中表达的TRPV4可通过活化c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号通路，增高血管通透性，从而加重结肠炎性反应[27]。然而另有研究表明，激活TRPV4通道可通过TRPV4-Claudin-7形成钙信号复合物，调节Claudin-7磷酸化水平，影响Claudin-7在细胞膜上的聚集能力，改变结肠上皮细胞的通透性，抑制炎性反应，减轻结肠上皮屏障功能损伤，起到保护作用[28]。

TRPV4的激活是介导IBD内脏痛的关键途径之一。激活TRPV4可以引发内脏痛，TRPV4激动剂4αPDD通过特异性激活背根神经节(DRG)神经元结肠投射中的阳离子电流，引起剂量依赖性内脏敏感度升高[29]。抑制TRPV4可抑制IBD内脏痛觉过敏，在TNBS诱导的动物模型中选择性阻断TRPV4通道可减轻与肠道炎性反应相关的内脏痛[25]。

3 TRPA1

TRPA1广泛存在于三叉神经、DRG、结状神经节中，主要感受伤害性冷刺激。与TRPA1激活相关的物质包括芥子油、异硫氰酸酯、大蒜素、肉桂醛和活性氧等。TRPA1和TRPV1的功能在很大程度上相互关联，TRPA1在绝大多数表达TRPV1的感觉神经上共表达，并且两者均整合了多种有害刺激[30]。

TRPA1在IBD炎性反应过程中发挥促进作用。Garrison等[31]认为TRPA1既可作为炎性反应的“助推器”，又可作为各种炎性介质的“探测器”。当组织因创伤受损或受到其他刺激时，释放出的炎性介质能够促使初级传入感觉神经上的TRPA1释放炎性神经肽，发生神经源性炎性反应，进一步诱导细胞的坏死与凋亡[32]。TRPA1的激活引发了肠道炎性反应，TRPA1激动剂TNBS诱导释放的P物质和降钙素基因相关肽(CGRP)可在小鼠中引起IBD样症状[33]。抑制TRPA1能有效减轻炎性反应，TRPA1的特异性拮抗剂能抑制细胞因子TNF-α、IFN-γ和IL-2的分泌，减轻IBD引起的肠道炎性损伤[34]。但另有部分研究表明TRPA1在IBD患者和小鼠的肠道炎性反应中发挥抑制作用。TRPA1的激活能够抑制远端结肠组织中TNF-α的表达，巨噬细胞中的TRPA1介导了抗炎作用[35]。人或小鼠CD4+T细胞中缺失的TRPA1通过上调促炎细胞因子IFN-γ和IL-2的表达，使分化为Th1效应细胞的占比增高，从而加重肠道炎性反应[36]。

TRPA1的直接激活可引起内脏痛觉过敏。有研究表明，TRPA1-/-小鼠可以显著减轻结肠炎引起的内脏痛[37]。IBD患者的外周血单核细胞上清液中TNF-α、IL-6、IL-10等水平升高，TRPA1是TNF-α、IL-6介导内脏痛的重要物质，而TRPA1拮抗剂可消除TNF-α的致炎作用[38]。TRPA1通过促进5-羟色胺(5-HT)的释放调节内脏敏感性。TRPA1激动剂(异硫氰酸烯丙酯和肉桂醛)通过刺激肠黏膜表面的嗜铬细胞升高细胞内Ca2+水平，促进5-HT释放，增强肠道收缩力。IBD患者的十二指肠活体组织检查标本中的5-HT水平显著高于健康者，5-HT表达水平持续升高可导致结肠收缩，从而引发内脏痛[39]。因此，TRPA1是结肠炎所诱发的内脏痛的潜在治疗靶点。

4 TRPM8

TRPM8主要分布于三叉神经和外周背根神经等神经元，可作为机体的冷觉感受器，主要感受非伤害性冷刺激，可以被冷刺激(8～28 ℃)及部分冷却剂(如薄荷醇)激活[40]。TRPM8可以抑制TRPA1和TRPV1的化学和机械感觉反应，通过交叉脱敏发挥保护作用[41]。

上调TRPM8表达可以减轻组织炎性反应，降低炎性介质对伤害感受器的敏感度。使用TRPM8激动剂治疗可显著减轻对照组小鼠的结肠炎，而其对实验组TRPM8-/-小鼠的疗效不明显[42]。在急性结肠炎模型中，TRPM8可通过局部释放CGRP对黏膜神经纤维起调节作用，进而发挥对先天性免疫细胞如树突状细胞的保护作用[43]。此外，TRPM8被激活后，可通过抑制感觉神经元释放神经肽减轻实验性结肠炎的症状。巨噬细胞TRPM8-/-小鼠表现出对DSS的易感性增加，结肠炎性反应加重，表明TRPM8在结肠炎中可能发挥保护作用。小鼠巨噬细胞中TRPM8的激活诱导了抗炎细胞因子的分泌，并增强了巨噬细胞的吞噬作用，而TRPM8基因缺失或药物阻断则会导致相反的效果。巨噬细胞TRPM8-/-小鼠表现出结肠炎易感性增加[44]。薄荷醇通过激活TRPM8通道，降低结肠中TNF-α、IL-6、IL-1β和TGF-β的水平发挥抗炎作用，减轻结肠损伤[45]。

TRPM8被认为在抑制IBD内脏疼痛信号转导中具有重要作用。在机体生理状态下，TRPM8受体在远端结肠中表达，其外源性激活能够降低结肠平滑肌的收缩性，并且TRPM8的激活能够减少结肠的自发运动，在机体病理状态下参与内脏痛的产生[46]。有研究表明TRPM8是薄荷醇所诱导的疼痛的主要镇痛介质[47]。但另有研究表明，给予由DSS诱导的结肠炎小鼠TRPM8激动剂WS-12，可使内脏痛显著增强，表明TRPM8表达水平升高可能加剧了结肠炎的内脏痛[44]。

5 讨论与展望

TRPV1、TRPV4、TRPA1和TRPM8在IBD免疫炎性反应中发挥了重要的作用，是IBD潜在的治疗靶点。TRP通道可通过调节炎性因子、趋化因子、巨噬细胞和T细胞，参与IBD的病理、生理过程。但目前的研究较为表浅，多集中于对常见细胞因子、免疫细胞的调节作用，而其具体的作用通路、上下游反应机制、外周神经和中枢神经的调控机制等仍未明确。研究表明，TRP通道的异常表达、通道敏化或脱敏紊乱，会影响机体对病理性刺激的反应，进而引发疾病[48]。TRP通道对内脏伤害性感受器的调控起着重要作用，是介导内脏痛觉过敏的关键途径[49]。目前TRP通道参与IBD病理、生理过程的机制尚未完全阐明，需要适当结合先进的技术如代谢组学、RNA-seq技术等，从多层面、多角度、全方位阐释其作用机制，为IBD的进一步研究提供思路。