瞬时受体电位A1通道在神经病理性疼痛中的研究进展①

张林净，刘若卓，2，于生元

·综述·

瞬时受体电位A1通道在神经病理性疼痛中的研究进展①

张林净1，刘若卓1，2，于生元1

瞬时受体电位A1（TRPA1）是瞬时受体电位大家族中的一员，主要分布在初级感觉神经元上，如三叉神经节、迷走神经节及背根神经节。神经病理性疼痛最常见的原因是周围神经损伤、糖尿病以及化疗药物所致。神经病理性疼痛过程中产生的大量氧化、硝化应激产物作用于TRPA1，产生急性伤害感受刺激、异常感觉痛以及多种刺激超敏状态。TRPA1特异性拮抗剂有望用于神经病理性疼痛的治疗。本文总结了TRPA1在神经病理性疼痛中的研究进展。

瞬时受体电位A1；神经病理性疼痛；氧化性应激；硝化应激；综述

［本文著录格式］张林净，刘若卓，于生元.瞬时受体电位A1通道在神经病理性疼痛中的研究进展［J］.中国康复理论与实践，2016，22（8）：911-913.

CITED AS：Zhang LJ，Liu RZ，Yu SY，et al.Transient receptor potential ankyrin 1 channel in neuropathic pain（review）［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（8）：911-913.

1　瞬时受体电位A1　（transient receptor potential ankyrin 1　，TRPA1　）的结构

1999年Jaquemar等首次从人类肺成纤维细胞中分离出类似锚蛋白跨膜蛋白［1］；2003年Story等在小鼠背根神经节中发现其表达一种被称作ANKTM1的锚蛋白，经序列分析证明其为瞬时受体电位（transient receptor potential，TRPs）家族一员，即TRPA1。与TRPs家族成员类似，TRPA1具有6次跨膜蛋白，其N末端和C末端均在胞内。其中S1-S4结构域可能通过门控小孔作为配体结合的反应位点，S5-S6跨膜结构域亲水区形成孔道，并且在细胞质内的S6末端单环构成了一个低限阀，它可以通过开关调控阳离子进入通道［2］。TRPA1中“A”指的就是锚蛋白（ankyrin），较其他TRPs成员的独特之处是其N端存在至少14个与锚蛋白结合的重复序列，其他成员一般含有3～4个锚蛋白结合重复序列。TRPA1的N端还包含2个螺旋的钙结合域，其作用功能尚不清楚。最近研究表明，通过亲电子物质修改多个半胱氨酸残基可以使TRPA1通道激活或脱敏，苯醌可以通过作用于半胱氨酸使TRPA1通道脱敏［3］。

TRPA1主要分布于背根神经、三叉神经和迷走神经的初级感觉神经元上。近几年研究表明，在一些非神经细胞上也有TRPA1的表达，如内耳毛细胞、肠嗜铬细胞、血管内皮细胞、牙髓成纤维细胞角质细胞、胰岛细胞等。

2　TRPA1　的激活机制

TRPA1通道激活形式大致分为两种：一种是亲电子激动剂激活，另一种是非亲电子激动剂激活。亲电子激动剂大部分通过与TRPA1通道N端的半胱氨酸残基形成可逆性的共价修饰来实现激活作用；而非亲电子性激动剂对TRPA1通道有双向调节作用，即低浓度表现激活作用，高浓度表现为拮抗作用，如薄荷醇、阿扑吗啡、尼古丁等［4］。但具体机制尚没有统一结论，认为可能与非半胱氨酸位点相互作用有关［5］。激动剂又可根据来源分为内源性激动剂和外源性激动剂，内源性激动剂主要是指内源性炎性介质，如氧化应激与硝化应激产物，包括过氧化氢、臭氧、一氧化氮、4-羟基壬烯酸、前列腺素等［6］。最近研究认为内源性氧化产物与外源性亲电子物质一样，通过TRPA1半胱氨酸残基氧化修饰发挥作用，如亚硝胺主要通过氧化修饰TRPA1的半胱氨酸残疾发挥作用［5］。外源性激动剂包括芥子油、大蒜素等天然的辛辣成分以及环境污染产物如乙醛、福尔马林、二氧化碳、紫外线、丙烯醛等。

目前已有报道TRPA1通道的特异性阻断剂有HC030031、AP18s等，它们主要结合通道的孔道外部氨基酸［7］。

3　TRPA1　与神经病理性疼痛

神经病理性痛是临床上常见病症，发病机制尚不清楚，目前尚无有效的治疗手段，其慢性神经病理痛持续时间长，成为疼痛领域的研究热点和重点。神经源性疼痛没有明显的组织炎症，而是神经系统损害或者失去功能，最常见的原因是周围神经损伤、糖尿病性神经病以及化疗药物产生的神经痛。近年来，TRPA1在神经病理性疼痛中的作用引起关注。

3.1周围神经损伤

已证实在多种神经结扎造成的急性神经病理性疼痛的动物模型中，TRPA1表达下调，且会产生多种刺激超敏状态，如机械刺激超敏，冷、热刺激超敏。Obata等首先研究TRPA1在神经性疼痛中作用机制，即在腰脊神经结扎的动物模型中，检测到TRPA1在L5脊根神经节表达下调，伴随着TRPA1在临近L4脊根神经节的高表达，表明TRPA1在神经重塑过程中的代偿机制，在神经损伤后表达范围更加广泛且敏感性升高［8］。在其他神经损伤的动物模型中，对TRPA1表达的研究更为广泛和深入，如因慢性压迫或横断造成的坐骨神经痛模型。然而，尽管伴随着机械刺激超敏或热超敏，其产生机制并不清楚。

一些药物干预的实验进一步证实了这种假说。首先利用反转录技术敲除了TRPA1基因的大鼠，在脊神经结扎后没有产生对冷的高敏感性［9］。L5/L6脊神经结扎，在术后6周检测到机械性刺激的高敏感性，而这种高敏感性可以被口服HC-030031 （TRPA1特异性阻断剂）所消除［10］。该结果也被使用其他TRPA1特异性阻断剂成功消除神经损伤后产生的对冷刺激的高敏感性所证实［11］。在腰椎背根神经根结扎的大鼠模型中，运用体内膜片钳技术证实，注射TRPA1拮抗剂可有效抑制神经结扎后产生的机械高敏感/痛觉过敏及温觉过敏［12］。最新研究证实，结扎后的三叉神经痛，是完全通过单核巨噬细胞反应以及氧化反应产物作用于TRPA1通道造成的［13］。

3.2糖尿病周围神经痛

痛性周围神经病，是糖尿病常见的并发症之一，特征是皮肤表面烧灼样痛，伴随机械性和热的高敏感性。有学者对TRPA1的作用进行研究。在链脲霉素（streptozotocin）导致的啮齿类急性糖尿病模型中，阻断TRPA1可以降低机械性刺激的高敏感性［14］。而最近发现足底注射链脲霉素之后产生的机械刺激、冷刺激超敏状态可被TRPA1拮抗剂抑制，并且在trpa1基因缺失小鼠中无刺激超敏状态产生；利用质谱分析及功能分析表明，TRPA1半胱氨酸残基被链脲霉素氧化，尤其是被链脲霉素代谢产物过氧硝酸盐氧化，是链脲霉素作用于TRPA1的主要作用机制［15］。另外，在糖尿病代谢过程中产生的大量氧化应激反应产物，如4-羟基壬烯酸和乙基丙二醛，可以通过激活TRPA1来产生疼痛感、痛觉过敏以及神经源性炎症反应［16］。德国科研人员推荐利用抗氧化剂硫辛酸（lipoic acid）治疗糖尿病神经痛，进一步支持了TRPA1在其中的作用［17］。更有研究证实，糖尿病过程中的氧化应激产物可以引起持久由TRPA1介导的痛觉神经纤维的激活，导致疼痛过敏以及皮肤神经纤维的功能丧失，造成长期有害影响［5，18］。

3.3化疗所致的周围神经痛（chemotherapeutic-induced peripheral neuropathy，CIPN）

CIPN是限制化疗药物剂量的常见副作用之一，常造成持续性的疼痛以及功能缺失，这不仅影响患者生活质量，相当一部分患者中还不得不中断抗癌治疗。可导致CIPN的化疗药物包括铂类、紫杉醇、长春碱类以及蛋白解体抑制剂。CIPN症状为四肢感觉异常、感觉迟钝以及自发疼痛。TRPA1主要分布于感觉神经元上，作为氧化应激反应产物的受体，它被认为是CIPN产生的主要因素［19］。而另有药物学或基因敲除动物实验反面验证了这一假说，利用单剂量顺铂在大鼠或小鼠中造成瞬时的疼痛，造成机械性刺激与冷刺激超敏状态，利用TRPA1基因敲除动物或口服TRPA1特异性阻断剂可以降低或消除这种高敏感性［20］。有研究证实在短期或长期暴露于铂类化疗药后，小鼠背根神经节中TRPA1的mRNA表达上调［21］。最近证实，在暴露于化疗药物后，氧化应激反应产物通过激活或者敏化TRPA1，产生慢性持续性疼痛超敏状态［22］。临床试验已证实某些抗氧化剂可以缓解CIPN［23］。这说明TRPA1可作为药物靶点来治疗CIPN。

4　展望

大量研究证明TRPA1在神经病理性疼痛中的作用，提示TRPA1可作为新型镇痛药作用靶点实现镇痛作用，阻止急性疼痛向温度或机械刺激超敏状态的转变，目前已有相关药物治疗进入三期临床试验［24］。由于很多生物细胞活动与钙离子相关，尤其是中枢神经系统疼痛传导过程。上述研究初步探明TRPA1通道是瞬时电位通道，且依赖钙离子内流产生的膜电位去极化，可在数十秒内开放或失活。我们希望进一步了解这些通道的开放形式以及钙离子的内流形式。2015年Fosque等研究出一种新型的钙离子指示剂，可永久性瞬时标记生物活体内的钙离子流动，这种基因改造工具有望对TRPA1上述问题进行更深一步解答［25］。这些研究将为临床提供TRPA1在神经病理性疼痛中的作用机制，从而为临床神经病理性疼痛的治疗提供新的思路。

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Transient Receptor PotentialAnkyrin 1 Channel in Neuropathic Pain（review）

ZHANG Lin-jing1，LIU Ruo-zhuo1，2，YU Sheng-yuan1
1.Department of Neurology，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China；2.Department of Neurology，Hainan Branch of Chinese PLAGeneral Hospital，Sanya，Hainan 572013，China

Correspondence to LIU Ruo-zhuo.E-mail：liuruozhuo301@163.com

Transient receptor potential ankyrin 1（TRPA1）is a family member of the transient receptor potential（TRPs）.It is primarily localized to a subpopulation of primary sensory neurons，such as trigeminus，vagus and dorsal root ganglia.Neuropathic pain is often caused by peripheral nerve injury，diabetes and chemotherapeutics.A large of oxidative/nitrative stress products are produced during neuropathic pain，which cause acute nociception，allodynia，and hyperalgesia.TRPA1 antagonists may be beneficial in the treatment of neuropathic pain. Here，the role of TRPA1 in neuropathic pain is summarized.

transient receptor potential ankyrin 1；neuropathic pain；oxidative stress；nitrative stress；review

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.08.007

R441.1

A

1006-9771（2016）08-0911-03

北京市自然科学基金面上项目（No.7162178）。

1.中国人民解放军总医院神经内科，北京市100853；2.中国人民解放军总医院海南分院神经内科，海南三亚市572013。作者简介：张林净（1990-），女，汉族，河北邢台市人，硕士研究生，主要研究方向：头面痛及脑血管病。通讯作者：刘若卓（1975-），男，汉族，黑龙江人，博士，主任医师、副教授，硕士研究生导师，主要研究方向：头面痛、脑血管病内科治疗及介入。E-mail：liuruozhuo301@163.com。

（2016-04-22

2016-05-19）