瞬时受体电位家族在肠易激综合征中的作用机制研究进展

肖文静，罗和生

(武汉大学人民医院 消化内科，湖北 武汉 430060)

肠易激综合征(irritable bowel syndrome, IBS)是以反复腹痛、腹部不适伴排便习惯改变为特征的常见功能性肠道疾病, 其病理生理学机制尚未完全清楚[1]。瞬时受体电位(transient receptor potential, TRP)家族是一类位于细胞膜和胞内细胞器膜上的非选择性阳离子通道蛋白，可感受细胞内外各种刺激，被认为是躯体和内脏伤害性信号的感受者和传导者。近年来的研究证实TRP家族对内脏伤害性感受处理异常的痛觉感受器调控起着至关重要的作用，其参与内脏高敏感的产生[2]。内脏伤害性感受处理异常引起的内脏高敏感性被认为是IBS的一重要发病环节[3]。 此前研究发现IBS患者结直肠中TRP的表达水平和功能发生改变，近年来研究者将TRP通道作为治疗IBS的新药物靶点并取得了初步的成效[4-6]。本文旨在对TRP家族在IBS的发生、发展中的作用机制进行综述。

1 TRP超家族概述

1.1结构与分布 研究发现人体中共有28个TRP基因，被分为7个亚家族：TRPC、TRPV、TRPM、TRPP、TRPML、TRPA和TRPN。TRP通道蛋白为同源或异源四聚体，每个亚基由6个跨膜结构域组成(S1-S6)，氨基端和羧基端均位于胞浆内，在S5和S6之间有疏水集团构成的离子渗透孔，为离子通过的孔道。TRP通道为非选择性的阳离子配门控通道，主要对钠离子、钙离子具有通透性，其他的阳离子也可部分通过，如镁离子可通过TRPM6和TRPM7，而TRPV1、TRPML1和TRPP3对氢离子亦有高通透性。TRP通道广泛分布于中枢和外周神经系统，主要在感觉神经元，在感觉转导中起着至关重要的作用。在哺乳动物的非神经细胞如肝脏、心脑血管、胃肠道等也有TRP通道蛋白的表达[7]。

1.2生物学特性 各种物理因素(温度、pH值、机械力等)和内、外源性化学介质刺激作为潜在伤害性信号感觉受体的TRP通道蛋白，激活TRP通道或使TRP通道敏化，致细胞膜去极化，引起Ca2+内流，从而通过多种信号传导机制激活自主或中枢神经系统，引起感觉和反射。复杂的分子调制会引起TRP通道敏化或脱敏，TRP通道的敏化会降低刺激的阈值或增强之后对伤害性刺激的反应，而脱敏可以阻止伤害性信号的传入。TRP通道的调节机制包括基因表达过程中DNA甲基化引起的基因沉默，翻译后修饰(如磷酸化和去磷酸化)影响通道功能，TRP通道还可以通过移动到细胞内溶酶体，或从细胞内池动员到细胞膜而降解[2]。

1.3主要功能 TRP家族参与热刺激、化学刺激等多种伤害性刺激信号的感觉及传导、炎症介质的产生和释放以及细胞内外渗透压的调节等[8]。近来研究发现，TRP家族参与调节胃肠道吸收、运动、腺体的分泌以及内脏敏感性。多种胃肠道的疾病与TRP通道的功能障碍相关，如IBS、炎症性肠病、胃肠道肿瘤等。下面就已被确定为内脏伤害性感受的几个TRP通道，包括TRPV1、TRPV4、TRPA1和TRPM8进行详细总结。

2 瞬时受体电位香草酸1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)

TRPV1又被称为辣椒素受体(capsaicin receptor)，是TRP超家族中研究最为广泛的一员，其广泛表达于中枢和外周神经细胞和非神经元细胞。在胃肠道，TRPV1主要分布于肠道黏膜下神经丛、肌间神经丛、胃肠肌丛神经节以及胸腰段和腰骶段的结肠感觉神经元，胃黏膜上皮细胞、胃壁细胞、胃窦G细胞和肠道上皮细胞等非神经组织上也有TRPV1表达。TRPV1可被一些外源性物理、化学、机械等伤害性刺激激活，如辣椒素、热刺激(43～52 ℃)、酸性环境(pH<6)、细胞外渗透浓度变化等。炎症和组织损伤释放的促炎介质，如P物质、神经生长因子、前列腺素、缓激肽和白三烯B4等也可以通过激活G蛋白偶联受体致敏TRPV1或上调，导致活化TRPV1通道的疼痛阈值降低至生理水平以下，从而放大疼痛和产生炎症[9]。TRPV1的激活与上调受蛋白激酶使其磷酸化调控，并受磷酸酶的负调控。钙调神经磷酸酶抑制剂会加重IBS患者TRPV1上调相关的内脏性疼痛[10]。TRPV1的激活主要允许细胞外钙离子、钠离子内流，使细胞去极化产生动作电位，并将伤害性信号沿感觉神经纤维传递到神经中枢或激活细胞内的一系列信号通路，产生灼痛感，并伴随疼痛因子如降钙素基因相关肽(CGRP)、P物质以及谷氨酸的释放，CGRP可使局部血管产生扩张，而P物质可增加静脉和毛细血管的通透性，导致血浆蛋白外渗和水肿的形成，导致神经源性炎症，参与了胃肠道的超敏反应以及IBS的发病机制[11-12]。

IBS结肠组织中TRPV1 表达上调以及功能改变[4-5]。研究发现TRPV1可能与IBS患者内脏高敏感和持续腹痛有关[4]。采用实时定量聚合酶链反应检测不同亚型IBS患者与对照组结肠黏膜TRPV1的表达水平，发现IBS便秘组(IBS-C)TRPV1水平较对照组明显升高，提示该伤害性感受器在IBS的病理生理过程中可能起重要作用[5]。但是，TRPV1导致内脏高敏感的具体机制尚不清楚。TRPV1作为治疗IBS的靶点已成为近年来的热点。研究发现长期服用辣椒素使IBS患者TRPV1脱敏，减轻腹痛和腹胀的疗效明显优于安慰剂组[13]。值得注意的是，在使用辣椒素的早期，约有1/4的患者都因无法耐受腹痛而退出试验。因此，TRPV1脱敏剂治疗IBS虽有效，但其早期致敏而产生的严重不良反应使辣椒素暂时无法应用于临床。在TRPV1通道脱敏剂帕伐尼对小鼠胃肠道的作用和对伤害性反应的研究中发现，较低剂量(0.1 mg/kg)帕伐尼可促进结肠运动，而在1 mg/kg剂量时，小鼠结肠运动受到抑制，但对胃肠道的分泌无明显影响，在芥子油致痛实验中，帕伐尼在所有受试剂量下均有抗伤害作用，提示TRPV1通道蛋白脱敏化合物可调节肠道运动、减轻内脏疼痛，有望成为治疗IBS的药物[14]。

3 瞬时受体电位香草酸受体4(transient receptor potential vanilloid 4，TRPV4)

TRPV4最初被称为香草素受体相关渗透浓度激活通道(VR-OAC)，是一种特异性的热、机械和化学信号的分子传感器，在肠道的上皮细胞和神经元中表达。早期研究发现其感受细胞内外的渗透变化，后来发现TRPV4也可被机械刺激、强酸、温度、内外源性化学刺激激活。TRPV4参与内脏对机械刺激的反应主要感知高阈值的机械刺激，与野生小鼠相比，TRPV4基因敲除小鼠对有害扩张压力的反应减弱，而对于未达到有害阈值的扩张压力的反应无明显差异[15]。TRPV4与躯体和内脏的超敏反应以及胃肠道炎症有关[16]。此前研究发现两种通过使TRPV4增敏而产生内脏超敏反应的途径，一种是5-羟色胺和组胺可以增强TRPV4对激动剂的反应，另一种是蛋白酶激活受体(PAR2)通过诱发TRPV4增敏而引起机械性的痛觉过敏[2]。

IBS患者的结肠活检上清液中特异性多不饱和脂肪酸代谢产物水平(5，6-EET)升高，其刺激小鼠的感觉神经元，并通过激活TRPV4产生内脏超敏反应，5，6-EET升高水平与患者腹痛的程度和频率有关[16]。研究发现IBS直肠活检上清液以及黏膜微环境中含有组胺等介质，作用于组胺受体(H1R)使TRPV4和TRPA1敏化，这很可能是IBS患者内脏痛觉增加的原因，这一效应可被组胺受体拮抗剂抑制，为研究HR拮抗剂在IBS的治疗潜力提供了新的依据[17]。

4 瞬时受体电位锚蛋白1(transient receptor potential ankyrin 1, TRPA1)

TRPA1是一种钙离子通透性的非选择性阳离子通道，位于感觉神经和一些非神经细胞，被认为是主要的化学感受器。TRPA1可被多种刺激物激活，如异硫氰酸烯丙酯、肉桂醛以及内源性的前列腺素等，此外，TRPA1还可被低于15 ℃以及高于25 ℃的温度所激活[18]。此前研究证实TRPA1在结肠通过外源性和内源性激动剂诱导激活从而抑制肠道运动[19]。TRPA1不仅可以通过使肠嗜铬细胞释放5-羟色胺调节胃肠运动，而且还可以通过激活PAR2而引起内脏超敏反应[2]。

部分腹泻型肠易激综合征(IBS-D)患者在胃肠冷刺激后可诱发或加重腹痛，表明低温可诱导内脏痛觉过敏。对IBS-D患者与对照组胃窦活组织检查中发现IBS-D组TRPA1 mRNA水平高于对照组[20]。在饮用温水(37℃)或冷水(4℃)前后评估腹部症状，发现IBS患者摄入冷水后平均腹部症状评分显著高于摄入前，且IBS-D患者饮用冷水后胃窦黏膜TRPA1 mRNA水平与腹部症状评分呈正相关，提示低温引起腹部不适症状可能与TRPV1水平升高有关。进一步在接受假性或慢性避水应激的动物中，测定胃窦内注入冷盐水后结直肠扩张的内脏运动反应，检测迷走神经传入神经元TRPA1表达。发现在胃窦内灌注冷盐水可增加幼年大鼠结直肠扩张的内脏运动反应，其依赖于迷走神经的传入，同时迷走神经上的TRPA1表达增加，应激也会使其效应增强，表明了冷暴露后胃肠痛觉敏感性增强可能与传入迷走神经上的TRPA1表达和功能上调有关。

5 瞬时受体电位M型(transient receptor potential melastatin 8, TRPM8)

TRPM8是一种调节钙稳态的非选择性的阳离子通道蛋白。TRPM8通道在结肠感觉神经元、结肠上皮细胞、大脑特定区域神经节、脊髓背根神经节等组织器官广泛表达[21-22]。TRPM8的广泛分布决定其功能的多样性。在TRP超家族中，TRPM8被认为是细胞和行为对冷刺激反应最主要的温度感受器，可被低温和冷却化合物(如薄荷醇)激活[23]。研究发现TRPM8通道在人体皮肤中起着冷湿感受器的双重作用[24]。TRPM8参与小鼠结肠的机械伤害性感受，但它仅限于极其有害的扩张信号，与TRPA1和TRPV4不同，TRPM8基因缺陷小鼠仅在结肠扩张压力达150 mmHg(1 kPa=1 mmHg)时才表现出结肠降钙素基因相关肽释放的明显减少[25]。研究发现TRPM8基因多态性与人类肠易激综合征(IBS-C)和IBS-M风险增加相关[26]。有研究在应激是IBS发生和复发的重要因素的基础上，对大鼠进行1小时的避水应激，并测定内脏敏感性和TRPM8的表达，发现在背根神经节来源的细胞系中，皮质酮可迅速诱导TRPM8的膜表达[27]。此外，位于糖皮质激素受体下游的PKA、PKC、P13K/Akt传导通路有促进TRPM8膜表达的协同作用，提示应激引起的内脏高敏感可能与伤害性背根神经节中糖皮质激素受体介导的TRPM8的膜表达有关。薄荷油(含有薄荷醇)已经在几个国家被用于IBS的治疗，被证明能减轻IBS患者的腹痛症状[6]。

6 小结与展望

我国IBS总体人群患病率为6.5%，女性患病率略高于男性，各年龄段均有发病[28]。IBS虽然不会危及患者生命，排便习惯改变通常可以通过药物对症治疗得到充分控制，但IBS患者的腹痛症状往往很难有效治疗，甚至严重影响患者的生活质量，加重家庭和社会的医疗经济负担[29-30]。TRP家族在IBS内脏高敏感及内脏痛的产生和发展中起着重要作用，并有望成为有效治疗IBS患者内脏痛的药物靶点。目前虽然有证据证明部分TRP通道拮抗剂可以作为内脏痛的有效治疗方法，但其安全性仍有待进一步的临床试验。总之，将TRP通道作为IBS患者的治疗靶点这一方向仍有待进一步研究。