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姚镜课题组在TRPV1通道的“记忆性”脱敏研究中取得新进展
来源:伟德官网 时间:2019-02-28 15:42:29 阅读量:

  2019年02月25日,《美国科学院院报》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS,影响因子9.504)在线刊发了我院细胞生物学系姚镜教授课题组的最新研究进展,文章标题为“Recovery from tachyphylaxis of TRPV1 coincides with recycling to the surface membrane(TRPV1通道长时程脱敏后的功能恢复伴随有通道蛋白向细胞膜的循环转运)”( PNAS published ahead of print February 25, 2019 https://doi.org/10.1073/pnas.1819635116 )。
  辣椒素受体TRPV1通道大量表达于感觉神经末梢,响应细胞内外多种刺激,在生物体的温度感应、疼痛感知及传导过程中发挥重要功能。TRPV1通道是一种对Ca2+有高通透性的非选择性阳离子通道,而当Ca2+经由激活后的TRPV1通道内流进入细胞后,会诱发TRPV1通道的脱敏反应。进入脱敏状态后的神经感觉器官对包括辣椒素在内的其他伤害性刺激都变得不再敏感,这也是辣椒素虽然可以致痛,却可作为止痛剂来使用的原因。前期研究发现脱敏后的TRPV1通道仍然保持着脱敏前的特性,提高激动剂的浓度到一定水平则能够再次完全地激活通道,从而提出了痛觉适应性调节(pain adaptation)的概念(Yao et al., PLos Biol., 2009)。
  进一步的研究结果表明TRPV1通道的Ca2+依赖性脱敏反应具有“记忆性”,即TRPV1通道的脱敏程度和引起脱敏反应的刺激强度呈正相关性,刺激强度越高,则脱敏程度越严重。由于TRPV1拮抗剂能有效缓解啮齿动物模型的炎症、关节炎和癌症的疼痛行为,而使得TRPV1成为了一个高度有效的疼痛靶点,但迄今报道的TRPV1通道拮抗剂在减轻神经疼痛及炎症的同时,却伴随有体温过高的副作用而不能进一步用于临床治疗。因此,特异性诱导TRPV1进入长时程脱敏状态(tachyphylaxis, 也就是不应期),是目前临床镇痛疗法发展的一个主要方向。然而,在感觉器官内TRPV1进入长时程脱敏状态的细胞机制一直未被阐明。
  在此次发表的最新研究中,研究人员(1)首先成功构建了一个高灵敏度TRPV1荧光探针,在不影响通道功能的前提下,将pHluorin GFP插入到TRPV1通道胞外孔区附近,使得利用实时显微技术来追踪TRPV1转运成为可能。【注:pHluorin GFP在酸性pH条件下荧光会淬灭变暗。】(2)将快速超微光片显微成像系统(Light sheet imaging)与膜片钳电生理联用,实时跟踪观察了融合表达有pHluorin GFP的TRPV1通道蛋白在不同刺激时的循环转运过程,结果表明TRPV1通道的激活引起该离子通道由细胞膜向细胞内转运,从而有效降低细胞膜上TRPV1的表达量,使细胞的痛觉响应进入长时程不应期。进一步的Ca2+荧光成像实验显示高强度刺激时所引起的细胞内Ca2+浓度升高的更多,持续的时间亦更长,而胞内钙信号强度可以成比例地决定TRPV1向胞内转运的数量及再循环回到细胞膜上的速率。(3)通过对在膜泡运输中具有重要作用的钙感受器synaptotagmin(Syt)蛋白家族在蛋白和功能水平的筛选,发现其中的Syt1和Syt7在钙调节的TRPV1脱敏转运中发挥重要作用:Syt1特异性地调节在低强度刺激条件下TRPV1于细胞膜附近的快速转运,而Syt7主要影响高强度刺激下TRPV1经过细胞质内部的慢速再循环过程。从而很好地揭示了TRPV1通道“记忆性”脱敏发生的机理。
  我院博士研究生田泉、胡娟和谢畅为本文的共同第一作者。法国国家健康与医学研究院(INSERM)的李栋栋研究员和我院姚镜教授为共同通讯作者。李栋栋研究员近期的研究主要集中于研发新型动态细胞成像技术和光敏控制方法,为在细胞及亚细胞水平上深入探索中枢神经系统动作机制及其在病变过程的变异提供重要线索和技术支撑。该研究得到了国家自然科学基金“海外及港澳学者合作研究基金项目”及“面上项目”、国家重点基础研究计划、湖北省自然科学基金和betvicror伟德app 下载自主科研基金等的资助。
  姚镜课题组主要围绕膜离子通道的生理与生物物理学特性开展研究,聚焦于膜离子通道的门控(开启或关闭)机制与功能调控,以阐述离子通道在神经信号调控以及免疫反应中的作用为主要研究目标,重点关注与痛觉及伤害性传导密切相关的离子通道的生物学功能和作用机制。早前和上海交大李勇课题组的一项合作研究成功揭示了SUMO/deSUMO化动态修饰是TRPV1炎性痛觉敏化的必要条件,该项研究结果得到了国内外同行的广泛关注与积极正面评价,并被 “Faculty of 1000”收录和推荐(Wang et al., Nat. Commun. 2018)。
          

              TRPV1通道“记忆性”脱敏的分子机制模式图

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