Trp通道有望成为支气管哮喘治疗的新靶点

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王凌伟

暨南大学第二临床医学院呼吸科 518020

   支气管哮喘是由多种炎症细胞、炎症介质及细胞因子共同参与的一种慢性疾病，以气道炎症、气道高反应性和气道重建为主要特征。其发病机制目前尚未完全阐明，可能与细胞内钙稳态失衡有关。细胞内钙稳态对参与哮喘发病的多种细胞的生物学功能起关键作用，如细胞增殖、气道平滑肌收缩、肥大细胞脱颗粒、氧化应激等。TRP( transient receptor potential)作为新发现的Ca2+通道，可通过多种途径影响细胞内钙稳态及钙-依赖的细胞功能，过去几年已有若干个TRP通道直接和人类疾病病因联系了起来，哮喘是其中最重要的一种，TRP通道有望成为哮喘治疗的新靶点[1。

   哺乳动物目前已发现TRP 30个家族成员，根据同源性的不同可分为六个亚族,分别是TRPC (Canonical transient receptor potential)、TRPV (Vanilloid transient receptor potential)、 TRPM (Melastatin transient receptor potential )、 TRPP (Polycystin transient receptor potential)、 TRPML (Mucolipin transient receptor potential)、TRPA (Ankyrin transient receptor potential) 。TRP通道通过以下途径调节细胞功能：1、受到特定的外界刺激时，直接允许Ca２＋内流。2、通过其它离子内流影响膜电位。3、影响其他通道功能，如电压门控Ca２＋通道（voltage gated calcium channel,VGCC）。本文就TRP通道在哮喘发病机制的作用及治疗中的潜在价值做一综述。

   一、TRPC

   TRPC属类非选择性Ca2+通道，可分为四类：（1）TRPC1（2）TRPC2（3）TRPC3/6/7（4）TRPC4/5，其中TRPC2在人类是假基因。与TRPC3/6/7相反，TRPC1/4/5激活主要通过受体诱导的PLC，对DAG完全没有反应。TRPC在气管/支气管平滑肌细胞、肺内皮细胞/上皮细胞、B和T淋巴细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞都有表达[2，其广泛分布提示它可能在肺部疾病中发挥重要作用。TRPC可激活平滑肌细胞及内皮细胞的VGCC，造成细胞内钙离子（[Ca2+]i）浓度增高，而[Ca2+]i是参与哮喘发病的各种效应细胞强有力的激动剂。例如在平滑肌细胞和内皮细胞，[Ca2+]i可影响血管活性物质的释放。而免疫细胞则以[Ca2+]i-依赖的方式募集到肺，当Ca2+内流时出现细胞脱颗粒并释放各种炎性介质。

   （一）TRPC1和TRPC4

   1、TRPC1可能与支气管平滑肌细胞增殖有关，后者是气道壁增厚及气道高反应性的关键因素。在增殖的气道平滑肌细胞中，TRPC1的表达明显增加，下调TRPC1的表达，可观察到钙池清空诱导的钙内流下降。在肺动脉平滑肌细胞中，使用钙池清空抑制剂CPA治疗，TRPC1过表达，导致肺动脉收缩增强[3。
   2、TRPC1和TRPC4主要影响肺泡外内皮细胞屏障。[Ca2+]i增加，内皮细胞边界收缩，对大分子通透性增加，内皮屏障受损[4。在慢性心衰动物模型中，下调TRPC1和TRPC4的表达，可降低钙池清空所诱导的血管内皮通透性增加。TRPC4在这一过程中的作用非常有说服力，因为直接的证据来自TRPC4基因缺失（TRPC4（-/-））的小鼠，其微血管内皮通透性的增加较野生型小鼠明显下降。

   （二）TRPC3

   TRPC3在哮喘中的作用尤为引人关注。研究发现哮喘患者痰液和支气管肺泡灌洗液中存在前炎症因子TNF-α,它可以上调TRPC3的表达。在支气管平滑肌细胞中，TRPC3增加钙池操控的钙内流，从而增加[Ca2+]i，导致气道高反应性。研究发现无论是哮喘动物模型还是哮喘患者，用SiRNA敲除TRPC3或使用TNF-α阻滞剂，均可以减少TRPC3介导的钙内流，从而降低气道高反应性。同时发现，用SiRNA敲除TRPC3，可显著减弱TNF-α对钙信号的影响[5]。

   （三）TRPC6

   气道平滑肌细胞、中性粒细胞和人的支气管上皮细胞都有TRPC6表达[6。有关TRPC6参与哮喘发病的直接证据来自TRPC6基因敲除小鼠（TRPC6(-/-)）。TRPC6(-/-)与野生型小鼠相比，过敏反应、气道嗜酸粒细胞、血IgE水平、支气管肺泡灌洗液中Th2和IL-5、-13的水平明显下降。但乙酰胆碱诱导产生的气道高反应性、激动剂诱导的支气管环收缩却有所增加，推测可能是由于气道平滑肌细胞TRPC3代偿性增加所致[7。

   二、TRPV

   可分为三组：（1）TRPV1、TRPV2及TRPV4（2）TRPV3（3）TRPV5及TRPV6。TRPV1-V4属于非选择性离子通道，对钙离子中度通透，属于温度及化学敏感型通道。TRPV5-V6对钙离子通透性较高。

   （一）TRPV1

   1、TRPV1表达在初级感觉神经元、肺平滑肌细胞、气管及支气管上皮细胞、肺树突状细胞及人类喉上皮细胞。引人注意的是，在气道炎症中，几乎所有的神经炎症通路都是汇集到TRPV1(和TRPA1)以增加C-纤维的兴奋性。C-纤维含有速激肽（如P物质、神经激肽、钙调素相关基因肽等），可作用于气道平滑肌、炎症及免疫细胞，造成呼吸频率增加、支气管收缩、粘液分泌亢进、血管扩张、咳嗽及呼吸困难[7。有研究显示TRPV1与呼吸系统疾病有关，例如可吸入性颗粒物(PM）可触发及加重哮喘及过敏相关的免疫反应， PM与细胞膜绑定后诱导Capsazepine敏感的[Ca2+]i和cAMP增加，继之通过TRPV1导致PM介导的上皮细胞凋亡[8。Capsazepine——TRPV1通道阻滞剂，可抑制甚至预防PM诱导的气道上皮细胞凋亡，而气道上皮细胞完整性受损在哮喘发病中尤为重要、上皮屏障消失，意味着抗原及有毒有害刺激能够穿透细胞壁产生各种效应。

   2、呼吸系统的气道炎症常伴随咳嗽反应的阈值降低。研究发现，感觉高反应性（SHR:sensory hyper-reactivity)与气道粘膜TRPV1受体有关。高亲和力、高选择性的TRPV1抑制剂可有效减少柠檬酸及抗原刺激所致的咳嗽。PAR2(protease-activated receptor 2)在炎症及TRPV1敏化过程中产生，PAR2激动剂本身并不导致咳嗽加重，但可加剧TRPV1激活所诱导的咳嗽[9。

   （二）TRPV4

   TRPV4表达于肺平滑肌细胞、肺大血管内皮细胞、肺泡外内皮细胞、气管上皮细胞、支气管腺体及肺泡液中的巨噬细胞。TRPV4与气道高反应性有关。有报道在输卵管细胞，TRPV4激活可增加纤毛摆动，而其抗体则减少纤毛摆动。因此，气道中TRPV4可能与粘液纤毛摆动有关，直接证据有待进一步研究。TRPV4激动剂——4αPPD,增加肺微血管网气体交换隔膜区域内皮细胞和上皮细胞的通透性，在TRPV4基因敲除小鼠，上述现象明显降低。肺微血管网压力增加，可激活TRPV4介导的钙内流，导致[Ca2+]i增加[10。[Ca2+]i增加具有双重效应，一方面增加内皮细胞的通透性、另一方面诱导产生反馈机制保护微血管网。钙离子激活内皮细胞产生NO，进而通过cGMP-依赖的方式使TRPV4通道失活，从而抑制压力诱导的钙内流，而在TRPV4基因敲除小鼠上述效应都明显减弱。有趣的是，这一结果提供了用磷酸二酯酶-5抑制剂治疗肺水肿的新策略。如西地那非，通过增加cGMP水平以抑制TRPV4。

   三、TRPM 与TRPC及TRPV不同，其N末端无锚蛋白重复序列。各种TRPM通道表现出迥然不同的钙镁离子通透性。TRPM4、5无法透过钙离子，而TRPM6、7则表现出对钙离子高度通透。

   （一）TRPM4与肥大细胞功能密切相关

   TRPM4是钙激活、非选择性离子通道，不允许钙离子通过，在非兴奋性细胞，TRPM4使膜去极化，限制钙内流。在TRPM4基因敲除细胞，抗原及干细胞因子诱导所致肥大细胞迁移受抑制，推测TRPM4（-/-）小鼠表现出更严重的过敏性哮喘反应，但有待TRPM4（-/-）小鼠模型的进一步证实。TRPM4在肥大细胞，其激活可能构成反馈性抑制肥大细胞分泌，TRPM4缺失这种方式很可能是哮喘发病的病理生理基础[11]。

   （二）TRPM8：表达在人支气管内皮细胞，是冷空气所致的呼吸生理的调节器，在薄荷醇刺激下，可产生IL-1a、-1b、-6、-8、-13、GM-CSF及TNF-α,在吸入冷空气所致的气道高反应性及炎症的调节器[12。

   四、TRPA1是另一种新近发现的咳嗽感受器，在呼吸道迷走神经的初级感觉神经元有表达。它不仅是气管和肺重要的氧化物感受器，受次氯酸及过氧化氢的刺激而激活，导致钙内流及细胞膜电位改变；同时也是香烟烟雾主要成分（巴豆醛和丙烯酸）的受体，诱导感觉神经末梢释放P物质、神经激肽A及降钙素基因相关多肽等，引起神经炎症反应，造成支气管收缩及血浆蛋白外渗[13。TRPA1阻滞剂可减少支气管环对巴豆醛和丙烯酸所导致的收缩。同样，TRPA1基因敲除小鼠OVA致敏的支气管炎症明显减轻，包括嗜酸粒细胞减少、支气管肺泡灌洗液Th-2源性的细胞因子和化学因子降低。

   综上所述，多个 TRP通道参与了支气管和肺的多种细胞的钙稳态以及多种生物学效应，包括气道重塑、气道炎症和气道高反应性。阐明这一通道的调控机制有助于增强对哮喘病理生理的理解，为探索哮喘治疗提供新的靶点奠定理论基础。

参考文献

1.Preti, D., A. Szallasi, and R. Patacchini, TRP channels as therapeutic targets in airway disorders: a patent review. Expert Opin Ther Pat, 2012. 22(6): p. 663-95.

2.Dietrich, A., et al., In vivo TRPC functions in the cardiopulmonary vasculature. Cell Calcium, 2007. 42(2): p. 233-44.

3.Wang, J., et al., Hypoxia inducible factor 1 mediates hypoxia-induced TRPC expression and elevated intracellular Ca2+ in pulmonary arterial smooth muscle cells. Circ Res, 2006. 98(12): p. 1528-37.

4.Tiruppathi, C., et al., Impairment of store-operated Ca2+ entry in TRPC4(-/-) mice interferes with increase in lung microvascular permeability. Circ Res, 2002. 91(1): p. 70-6.

5.Amrani, Y., TNF-alpha and calcium signaling in airway smooth muscle cells: a never-ending story with promising therapeutic relevance. Am J Respir Cell Mol Biol, 2007. 36(3): p. 387-8.

6.Wang, Y.X. and Y.M. Zheng, Molecular expression and functional role of canonical transient receptor potential channels in airway smooth muscle cells. Adv Exp Med Biol, 2011. 704: p. 731-47.

7.Sel, S., et al., Loss of classical transient receptor potential 6 channel reduces allergic airway response. Clin Exp Allergy, 2008. 38(9): p. 1548-58.

8.Agopyan, N., et al., TRPV1 receptors mediate particulate matter-induced apoptosis. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2004. 286(3): p. L563-72.

9.Gatti, R., et al., Protease-activated receptor-2 activation exaggerates TRPV1-mediated cough in guinea pigs. J Appl Physiol (1985), 2006. 101(2): p. 506-11.

10.Hamanaka, K., et al., TRPV4 initiates the acute calcium-dependent permeability increase during entilator-induced lung injury in isolated mouse lungs. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2007. 293(4): p. L923-32.

11.Shimizu, T., et al., TRPM4 regulates migration of mast cells in mice. Cell Calcium, 2009. 45(3): p. 226-32.

12.Sabnis, A.S., et al., Increased transcription of cytokine genes in human lung epithelial cells through activation of a TRPM8 variant by cold temperatures. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2008. 295(1): p. L194-200.

13.Bessac, B.F., et al., TRPA1 is a major oxidant sensor in murine airway sensory neurons. J Clin Invest, 2008. 118(5): p. 1899-910.

greatsea

此文系统总结了TRPC 在哮喘研究进展，可能成为未来哮喘重要的研发靶点。国内少见研究报道。