Přehledné články

Pøehledné èlánky
TRP RECEPTORY JAKO TRANSDUKÈNÍ
MOLEKULY NOCICEPTIVNÍCH PODNÌTÙ
TRP RECEPTORS AS TRANSDUCTION MOLECULES
OF NOCICEPTIVE STIMULI
ŠTÌPÁNA BOUKALOVÁ A VIKTORIE VLACHOVÁ
AV ÈR, Fyziologický ústav, Praha
SOUHRN
Bolestivé podnìty jsou u savcù detekovány specializovanými senzorickými neurony – nociceptory (nocisenzory). Odpovìï tìchto senzorických
bunìk na širokou škálu fyzikálních i chemických podnìtù je zprostøedkována množstvím specifických transdukèních iontových kanálù, mezi nimiž významnou fyziologickou úlohu zastávají teplotnì citlivé iontové kanály, které patøí do rodiny TRP (transient receptor potential) receptorù.
Tato práce podává pøehled souèasných poznatkù o funkèních vlastnostech tìchto termo-TRP receptorù a uvádí nové smìry dalšího výzkumu
zamìøeného na využití tìchto poznatkù pro léèení bolesti.
Klíèová slova: termo-TRP receptory, bolest, nociceptory, ganglia zadních koøenù míšních, senzorická transdukce, hyperalgezie
SUMMARY
The detection of painful stimuli occurs primarily at the peripheral terminals of specialized sensory neurons called nociceptors (nocisensors). These
remarkable sensory cells respond to a broad range of physical (e.g. heat, cold, and pressure) and chemical (e.g. acid, irritants, and inflammatory
mediators) stimuli via the activation of various specific transduction ion channels. Among these, the temperature-sensitive channels that belong
to the TRP (transient receptor potential) superfamily have been studied intensively. The purpose of this paper is to give an overview of the diverse
functions of thermo-TRP receptors in the mammalian sensory system and to summarize recent evidence regarding their key properties that can
be exploited for potential therapeutic advantage.
Key words: thermo-TRP, pain, nociceptors, dorsal root ganglia, sensory transduction, hyperalgesia
Úvod
Periferní axony primárních aferentních senzorických
neuronù tvoøí volná zakonèení témìø ve všech tkáních organizmu. Jejich uspoøádání umožòuje rozpoznávat okolní
podnìty, odlišit nebezpeèné a život ohrožující od neškodných
a pøedat informaci o nich do centrálního nervového systému. Tato schopnost je dána pøedevším charakteristickými
vlastnostmi specifických transdukèních iontových kanálù,
jež jsou exprimovány na periferních zakonèeních primárních nociceptorù. Podle typu a intenzity podnìtu jsou tyto
iontové kanály aktivovány, jejich otevøení vede k depolarizaci
bunìèné membrány a tím ke vzniku impulzní aktivity. Vìtšina
nociceptorù je vybavena transdukèními kanály schopnými vyvolat vzruchovou aktivitu v odpovìï na mechanické, tepelné
i chemické podnìty; proto jsou takové nociceptory (ale také
specifické iontové kanály, jež tuto vlastnost nociceptorù
zprostøedkovávají) oznaèovány jako polymodální.
Mezi transdukèními iontovými kanály má výjimeèné místo vaniloidní (též zvaný kapsaicinový) receptor, bílkovinný
komplex, který je aktivován pálivou substancí kapsaicinem.
Jeho pøítomnost na nociceptorech, tj. citlivost ke kapsaicinu,
se stala jedním z hlavních kritérií, kterými jsou nociceptory
rozpoznávány mezi ostatními senzorickými neurony. Kromì
aktivace kapsaicinem lze tento iontový kanál aktivovat sníženým pH a teplem, které je èlovìkem vnímáno jako bolestivé
194
(> 42 °C). Molekulární identifikace vaniloidního receptoru
pøed 10 lety byla zásadním prùlomem v pochopení transdukèních procesù, kterými jsou pøevádìny podnìty bolestivé
intenzity na nervový signál (Caterina et al., 1997). Vaniloidní
receptor byl vùbec prvním iontovým kanálem, u kterého bylo
prokázáno, že jej lze pøímo aktivovat zmìnou okolní teploty.
Výzkum transdukèních mechanizmù na nociceptorech se
záhy zamìøil na vyhledávání dalších polymodálních iontových kanálù, které odpovídají na rùzné senzorické podnìty
fyzikální i chemické povahy, zejména takové, které vyvolávají
bolest u èlovìka. Molekulární strukturou se vaniloidnímu
receptoru podobal také v poøadí další teplotnì citlivý iontový kanál, který byl nalezen na nociceptivních neuronech
a k jehož aktivaci dochází až pøi pøekroèení teploty nad
53 °C (Caterina et al., 1999). Oba receptory byly na základì
své primární struktury zaøazeny do rozsáhlé rodiny TRP
(transient receptor potential) iontových kanálù, pro nìž
mají savci celkem 28 rùzných genù. Další typy teplotnì
aktivovaných iontových kanálù byly postupnì identifikovány
mezi TRP receptory pomocí systematického vyhledávání
homologních sekvencí v informaèních databázích získaných v souvislosti s projektem úplné sekvenace lidského
genomu a porovnáváním exprese a funkce tìchto kanálù na
nociceptivních neuronech (Peier et al., 2002a; Peier et al.,
2002b; Story et al., 2003). Charakteristickou vlastností všech
BOLEST 4/2008
Metody studia nocicepce
Historicky nejstarší metodou studia nociceptorù je mìøení
aktivity jednotlivých nervových zakonèení. Nociceptory jsou
tvoøeny nìkterými pomalu vedoucími vlákny, která mohou být
aktivována pouze intenzivními podnìty schopnými poškodit
tkáò a algogenními látkami (Burgess a Perl, 1967). Tato
vlákna jsou velmi tenká a špatnì pøístupná biofyzikálním
mìøením. Vhodným modelem pro studium nocicepce se tak
staly izolované neurony z ganglií zadních koøenù míšních a trigeminálních ganglií (Baccaglini a Hogan, 1983). V tkáòové
kultuøe je možné rozlišit nociceptory od ostatních neuronù
podle nìkolika charakteristik. Nociceptivní neurony mají delší
akèní potenciál s prodlouženou hyperpolarizaèní (AHP, tj. after-hyperpolarization) fází, nižší frekvenci akèních potenciálù,
vykazují vyšší expresi substance P a CGRP (calcitonin gene-related peptide) (Lawson, 2002). Za nociceptivní se èasto
považují neurony citlivé na kapsaicin, i když tato vlastnost
není spoleèná všem nociceptorùm. Pro studium jednotlivých
iontových kanálù zodpovìdných za transdukci bolestivých
podnìtù jsou využívány heterologní expresní systémy. Iontové
kanály i neurony vytržené ze svého pøirozeného prostøedí se
však mohou chovat odlišnì než v nativním systému, takto
získaná data tedy musí být vždy kriticky zhodnocena. Fyziologickou úlohu urèitého typu receptoru na úrovni organizmu
i neuronu lze do urèité míry stanovit pomocí vyøazení funkèního genu u pokusných zvíøat.
Nadrodina TRP receptorù
Mezi iontovými kanály zodpovìdnými za transdukci
bolestivých podnìtù u savcù mají významnou roli kanály
z rodiny TRP (transient receptor potential) receptorù. První
kanál této rodiny byl objeven u octomilky, u níž se podílí
na fototransdukci. TRP receptory vykazují polymodální
mechanizmus aktivace. Reagují na tak rùzné podnìty, jako
jsou svìtlo, tlak, teplo, chlad, zmìna osmolarity prostøedí èi
chemické signály. TRP nadrodina iontových kanálù mùže
být podle charakteristických strukturálních znakù rozdìlena
do sedmi podrodin — TRPC (classical, canonical), TRPM
(melastatin), TRPV (vanilloid), TRPA (ankyrin), TRPP (polycystin), TRPML (mucolipin), TRPN (NOMP). Vìtšina TRP
kanálù je propustná pro vápenaté ionty i pro monovalentní
kationty. Každá podjednotka TRP kanálu je tvoøena šesti
transmembránovými segmenty (S1—S6) a má intracelulárnì
lokalizovaný N- i C- konec (obr. 1). Hydrofobní klièka mezi
BOLEST 4/2008
Pøehledné èlánky
takto získaných teplotnì aktivovaných polymodálních TRP
(termo-TRP) kanálù je silná synergie, která se uplatòuje pøi
souèasném pùsobení algogenních látek a teplotních podnìtù.
Pøedpokládalo se, že na periferních zakonèeních primárních
aferentních neuronù by rùzné teplotnì aktivované iontové
kanály mohly zastávat úlohu molekulárních senzorù, které,
s rùznými aktivaèními prahy, rozpoznávají rozsáhlý interval
zmìn okolní teploty. Funkèní studie následnì potvrdily
pøedpoklad, že mechanizmy aktivace a regulace mohou být
u tìchto receptorù evoluènì pøíbuzné a rozdíly mezi nimi
mohou být dány nejménì konzervovanými èástmi.
Tato práce shrnuje souèasné poznatky o funkci TRP
receptorù jako transdukèních molekul na nociceptivních neuronech a uvádí možné smìry dalšího výzkumu zamìøeného
na využití tìchto nových poznatkù pøi léèení bolesti.
C
N
Obrázek 1: Schematické znázornìní podjednotky iontového kanálu
z nadrodiny TRP receptorù. Typická struktura je tvoøena šesti transmembránovými segmenty (S1–S6), jednou kratší hydrofobní klièkou
mezi S5 a S6 a cytoplazmaticky orientovaným aminovým a karboxylovým koncem. Iontové kanály TRP jsou tvoøeny ètyømi podjednotkami,
pøièemž hydrofobní klièky mezi doménami S5 a S6 se podílejí na
vytvoøení centrálního póru.
S5 a S6 se podílí na tvorbì centrálního póru. Vìtšina TRP
receptorù pravdìpodobnì tvoøí homo- èi heterotetramery
(Nilius et al., 2007). TRP kanály byly detekovány v rùzných
organizmech — u obratlovcù (Saito a Shingai, 2006), ale
napøíklad i u Caenorhabditis elegans, Drosophila melangoster
a Saccharomyces cerevisiae (pro pøehled viz Montell, 2003;
Palmer et al., 2001; Vriens et al., 2004).
Termo-TRP receptory
Detektory bolestivého tepla
V souèasné dobì se pøedpokládá, že existuje nejménì šest
rùzných TRP receptorù, které slouží jako teplotní senzory
(obrázek 2). Tyto takzvané termo-TRP kanály pøedstavují
transdukèní molekuly pøevádìjící zmìny v termální energii
na elektrickou aktivitu senzorických bunìk a mohou tak zprostøedkovat reakci organizmu na bolestivé teplo èi chlad.
Mezi nejdéle studované teplotnì citlivé kanály savcù
patøí vaniloidní receptor TRPV1. Byl vyklonován v roce
1997 pomocí techniky funkèního mapování cDNA knihovny
z neuronù ganglií zadních koøenù míšních potkana na základì
citlivosti ke kapsaicinu (Caterina et al., 1997). Tento iontový kanál je pøímo aktivován nejen vaniloidy (kapsaicinem,
resiniferatoxinem), ale i dalšími chemickými èi fyzikálními
podnìty, napøíklad produkty lipoxygenáz, monovalentními
a divalentními kationty, teplotou vyšší než 42 °C, snížením
pH extracelulárního prostøedí (< 6,8) a depolarizací membránového potenciálu (> +20 mV). Kombinace uvedených
podnìtù aktivuje TRPV1 receptor synergisticky, tj. vždy
mnohem více, než kdybychom seèetli úèinky jednotlivých
podnìtù. Napøíklad za zvýšené teploty, pøi které ještì nedochází k otevøení kanálu (napø. 37 °C), jsou odpovìdi TRPV1
kanálu znaènì zvýšeny v pøítomnosti chemických aktivátorù
(Ahern et al., 2005; Caterina et al., 1997; Hwang et al., 2000;
Tominaga et al., 1998). Exprese TRPV1 proteinù byla detekována v malých a støednì velkých neuronech ganglií zadních
koøenù míšních (DRG) (Guo et al., 1999), v senzorických
neuronech trigeminálních ganglií (Caterina et al., 1997)
a gangliích vagového nervu (Szallasi et al., 1995), ale také
v dalších oblastech centrálního nervového systému (Mezey
et al., 2000) a v keratinocytech (Denda et al., 2001).
195
Pøehledné èlánky
Na základì homologie s TRPV1 receptorem byl objeven
další teplotnì citlivý kanál – TRPV2 receptor. Jeho aktivaèní
práh je vyšší než u pøíbuzného kapsaicinového receptoru (asi
53 °C). TRPV2 není aktivován vaniloidními látkami ani nízkým pH (Caterina et al., 1999). Charakteristickou vlastností
TRPV2 receptoru je jeho schopnost senzitizace po opakované
aplikaci tepelných stimulù. Senzitizace se projevuje vyšším
membránovým proudem a sníženým prahem aktivace (Caterina et al., 1999; Rau et al., 2007). Tento efekt mùže být
podstatou teplem indukované zvýšené citlivosti in vivo pozorované u savcù (Bessou a Perl, 1969). Exprese TRPV2 byla
detekována v subpopulaci neuronù zadních koøenù míšních
a trigeminálních neuronù o støedním a velkém prùmìru (asi
30 μm) vèetnì Aβ mechanoreceptorù, v mozku a míše (Caterina et al., 1999; Lewinter et al., 2004). Na rozdíl od TRPV1 je
TRPV2 exprimován ve vìtší míøe i v tkáních mimo nervovou
soustavu (v plicích, slezinì, støevech, žírných buòkách) (Caterina et al., 1999; Kashiba et al., 2004; Stokes et al., 2004).
Tyto údaje naznaèují, že TRPV2 má zøejmì i jinou funkci
než zprostøedkovávat odpovìdi organizmu na bolestivé teplo.
K objasnìní jeho fyziologické úlohy na nociceptivních neuronech budou dùležité údaje o modelu knockout (KO) myši
a urèení selektivních inhibitorù. Chemickými látkami, které
aktivují TRPV2, jsou 2-aminoethoxydifenylborát (2-APB)
(Hu et al., 2004; Juvin et al., 2007) a Δ9-tetrahydrokanabinol
(Neeper et al., 2007), ale žádná z tìchto látek není selektivním
aktivátorem tohoto receptoru. 2-APB mimo jiné ovlivòuje èinnost také jiných TRP receptorù (TRPV1 a TRPV3) (Hu et al.,
2004) a Δ9-tetrahydrokanabinol excituje senzorické neurony
prostøednictvím TRPA1 receptorù (Jordt et al., 2004). Teprve
nedávno byl popsán ligand TRPV2 receptoru potkana, jenž
neúèinkuje na žádném dalším termo-TRP receptoru. Je jím
probenecid, který patøí mezi urikosurické léky (Bang et al.,
2007). Pøi jeho orálním i intradermálním podání nebylo u potkanù pozorováno žádné nociceptivní chování. U pokusných
zvíøat s umìle navozeným lokálním zánìtem se však projevily
algogenní úèinky probenecidu. Pøekvapivì bylo zjištìno, že
na rozdíl od hlodavèího receptoru není lidský TRPV2 protein
schopen v heterologním expresním systému zprostøedkovat
odpovìï buòky na teplotu do 53 °C ani na 2-APB (Neeper
et al., 2007). Tento objev nemusí nutnì znamenat, že lidský
TRPV2 receptor není citlivý na teplo. Jeho práh aktivace
v heterologním expresním systému mùže být posunut k vyšším
hodnotám, èi v pokusných buòkách (HEK293) chybí pro jeho
aktivaci potøebné faktory (Neeper et al., 2007).
Nagy a Rang rozdìlili DRG neurony do tøí skupin: neurony necitlivé na bolestivé teplo, nízkoprahové neurony citlivé
na kapsaicin a vysokoprahové neurony necitlivé na kapsaicin
(Nagy a Rang, 1999). Nízkoprahové neurony jsou vìtšinou
malé nebo støední velikosti a pravdìpodobnì dávají vzniknout
nemyelinizovaným C-vláknùm a slabì myelinizovaným Aδ−
-vláknùm typu II (Nagy and Rang, 1999; Treede et al., 1995).
Pøedpokládá se, že jejich teplotní citlivost zprostøedkovává
TRPV1 receptor. Vysokoprahové neurony jsou vìtší než
nízkoprahové, jsou aktivovatelné teplotou nad 50 °C a patrnì
z nich vycházejí Aδ-vlákna typu I. (Nagy a Rang, 1999; Treede
et al., 1995). Transdukèní molekulou, která je zodpovìdná za
termosenzitivitu tìchto bunìk, by mohl být TRPV2 receptor
(Ahluwalia et al., 2002). Toto rozdìlení však pøedstavuje urèité zjednodušení, neboś bylo prokázáno, že v nìkterých DRG
196
neuronech jsou exprimovány TRPV1 i TRPV2 proteiny zároveò (Liapi a Wood, 2005). Teplem vyvolané proudy u tìchto
neuronù vykazují práh pro aktivaci obdobný jako u neuronù
se samotným TRPV1 receptorem (Rau et al., 2007). Buòky
koexprimující TRPV1 a TRPV2 byly tedy pravdìpodobnì
zaøazeny do skupiny nízkoprahových neuronù.
Experimenty provedené na izolovaných neuronech
a v heterologním expresním systému vedly k domnìnce,
že TRPV1 a TRPV2 receptory se velkou mìrou podílí na
detekci bolestivého tepla. Dùkazem mìly být pokusy na
Trpv1 knockout myších. Neurony izolované z KO zvíøat
nevykazovaly citlivost ke kapsaicinu ani k resiniferatoxinu,
odpovìï na snížené pH byla redukována. Bolestivým teplem (> 55 °C) bylo možné aktivovat pouze vysokoprahové
neurony. V kožnì-nervových preparátech byl snížen poèet
C-vláken odpovídajících na nociceptivní teplo do 47 °C, nìkterá vlákna si však zachovala teplotní citlivost. Behaviorální
testy pøekvapivì neprokázaly ztrátu vnímavosti vùèi nociceptivnímu teplu pod 50 °C. Teprve pøi vyšších teplotách byla
citlivost pokusných myší bez TRPV1 receptoru v porovnání
s normálními zvíøaty snížena (Caterina et al., 2000; Davis et
al., 2000). Nejvýraznìjším postižením Trpv1 KO myší byla
neschopnost vyvinout hyperalgezii na tepelné podnìty pøi
experimentálnì navozeném lokálním zánìtu (Caterina et al.,
2000; Davis et al., 2000). V pozdìjších studiích byl prokázán význam TRPV1 v tepelné a mechanické pøecitlivìlosti
myší po aplikaci poškozujícího tepla (Bolcskei et al., 2005)
i pøi neuropatické bolesti (Christoph et al., 2007). Zdá se
tedy, že TRPV1 receptor má pouze omezenou dùležitost
pøi vnímání samotného nociceptivního tepla u myší a jeho
fyziologický význam spoèívá v transdukci tepelných stimulù
v podmínkách, kdy jsou nociceptivní dráhy senzitizovány
(napø. bìhem zánìtu) (Davis et al., 2000).
U myší s chybìjícím genem pro TRPV1 receptor nedošlo
k úplné ztrátì citlivosti na bolestivé teplo. Pozornost se tak
obrátila na TRPV2 receptor, který by mohl být zodpovìdný
za zbývající termosenzitivitu nociceptorù Trpv1 KO myší.
Nejnovìjší výzkumy však tuto hypotézu nepotvrzují. Jen malé
procento TRPV2-pozitivních myších senzorických neuronù
odovídá na tepelné podnìty (Lawson et al., 2008). U TRPV2
KO myší nebyla pozorována žádná zmìna v termosenzitivitì
na behaviorální ani na bunìèné úrovni (Park et al., 2008).
Je však možné, že TRPV2 receptor plní rùzné fyziologické
funkce u rùzných druhù organizmù èi dokonce u odlišných
kmenù laboratorních myší.
Aktivita TRPV1 a TRPV2 kanálù se však nevztahuje na
mírné nociceptivní teplo do 48 °C. Kandidáty na transdukèní
molekuly úèinkující za nižších teplot jsou další termosenzitivní kanály z rodiny vaniloidních TRP receptorù, které jsou
ex vivo aktivovány nebolestivým teplem. TRPV3 receptor
vykazuje aktivaèní práh asi 33 °C a jeho proudová odpovìï
stoupá se vzrùstající teplotou i v rozmezí bolestivých hodnot
(> 42 °C) (Peier et al., 2002). Tak jako u TRPV2 receptoru
dochází u TRPV3 kanálu k senzitizaci po opakované aplikaci
tepla (Peier et al., 2002). Pokusy provedené na knockout
(KO) myších prokázaly úèast TRPV3 receptoru pøi detekci
nebolestivého tepla (Trpv3-/- pokusná zvíøata se vyznaèovala
menší preferencí pro teplejší podložky na teplotním gradientu). Myši s nefunkèním Trpv3 genem vykazovaly obdobný
defekt ve vnímání akutního bolestivého tepla jako Trpv1 KO
BOLEST 4/2008
BOLEST 4/2008
myší byla mnohem výraznìjší na senzorických neuronech než
na kožnì-nervových preparátech èi na samotných KO myších
(Caterina et al., 2000; Davis et al., 2000). Myší keratinocyty
reagují na zahøátí nad 33 °C proudovou odpovìdí (Chung et
al., 2003). Elektrofyziologická mìøení detekovala dva typy
teplem aktivovaných odpovìdí, které svou charakteristikou
odpovídají proudùm zprostøedkovaným TRPV3 a TRPV4
(Chung et al., 2004). Také další studie potvrzují význam
TRP receptorù lokalizovaných na buòkách pokožky. Aktivace
TRPV3 receptoru vede ke zvýšení produkce interleukinu-1α
keratinocyty (Xu et al., 2006) a exprese NGF je modulována
forbolestery (Tron et al., 1990), agonisty TRPV4 receptoru
(Watanabe et al., 2002). Pøesná funkce TRP receptorù v keratinocytech není známa. Mohou se podílet na udržování Ca2+
homeostázy v keratinocytech a ovlivòovat procesy závislé
na vápenatých iontech, napøíklad diferenciaci a proliferaci
(Chung et al., 2004; Denda et al., 2001). Mohly by zprostøedkovávat detekci tepla a možná i bolestivého horka na úrovni
epidermálních keratinocytù (Chung et al., 2003) a pøispívat
ke vzniku zánìtlivé hyperalgezie. Další neznámou je zpùsob
pøenosu informace na senzorické neurony. Nejpravdìpodobnìji dochází k pøenosu signálù pomocí chemických látek uvolòovaných z keratinocytù. Takovou látkou by mohl být ATP,
který se pøi mechanické stimulaci uvolòuje z keratinocytù
kultivovaných spolu s DRG neurony a dokáže tyto neurony
aktivovat (Koizumi et al., 2004). Zároveò u myší s vyøazeným
genem pro P2X3 receptor, který je exprimován na DRG neuronech a jehož agonistou je ATP, byla pozorována snížená
schopnost kódovat intenzitu nebolestivých teplotních stimulù
(Shimizu et al., 2005; Souslova et al., 2000).
Fyziologické zmìny, které jsou dùsledkem nepøítomnosti
jednotlivých typù TRPV kanálù, vìtšinou nejsou pøíliš výrazné, což mùže být dáno navzájem se pøekrývajícími funkcemi
tìchto receptorù. Je však znám jeden pøípad, kdy chybná funkce TRPV receptoru vede k výraznému poškození. U urèitých
kmenù spontánnì bezsrstých myší s èastými dermatitidami
byla detekována bodová mutace v Trpv3 genu (Asakawa et al.,
2006). Takto mutovaný kanál je v heterologním expresním
systému permanentnì aktivní již za fyziologických teplot, což
vede k smrti bunìk exprimujích tento receptor. Mutovaný
receptor pozmìòuje homeostázu a membránový potenciál
keratinocytù, což mùže vést ke ztrátì srsti a vzniku dermatitidy (Xiao et al., 2008).
Detekce chladu
Iontové kanály z rodiny TRP receptorù jsou zodpovìdné
nejen za detekci zvýšených teplot, ale umožòují i vnímání
chladu. V roce 2002 byl vyklonován z trigeminálních ganglií
potkana (McKemy et al., 2002) a z myších ganglií zadních
koøenù míšních (Peier et al., 2002) receptor, který zprostøedkovává odpovìdi na mentol a snížené teploty. Tento protein
patøí do rodiny melastatinových TRP receptorù a byl pojmenován TRPM8. Jeho aktivaèní práh je asi 26 °C a pøi 8 °C dochází k saturaci chladem vyvolaného membránového proudu
(McKemy et al., 2002). TRPM8 receptor tedy teoreticky
umožòuje i detekci teplot, které jsou považovány za bolestivé
(< 17 °C) (Chen et al., 1996; Rainville et al., 1999) (obr. 3).
V izolovaných DRG neuronech dochází pøi opakovaném
ochlazení extracelulárního roztoku k posunu aktivaèního
prahu receptoru k nižším hodnotám a pøi prodloužené
197
Pøehledné èlánky
myši, ale význam pøi vzniku zánìtlivé hypersenzitivity nebyl
prokázán (Moqrich et al., 2005).
Dalším TRP kanálem, který odpovídá na zvýšenou teplotu
okolního prostøedí, je TRPV4 receptor. Jeho práh aktivace
nebyl pøesnì urèen, pohybuje se v rozmezí 25–33 °C a zdá se
být závislým na bunìèném kontextu a podmínkách prostøedí.
Tento kanál je pravdìpodobnì èásteènì aktivován již za klidové tìlesné teploty (Chung et al., 2003; Guler et al., 2002;
Watanabe et al., 2002). Pøi opakované èi prodloužené stimulaci zvýšenou teplotou dochází k desenzitizaci proudové odpovìdi (Guler et al., 2002). Vlastnosti receptoru studovaného
in vitro naznaèují, že se podílí na detekci nebolestivého tepla.
Experimenty uskuteènìné na knockout pokusných zvíøatech
potvrdily význam pøi termorecepci. Došlo k snížení aktivity
neuronù v odpovìï na zvýšenou teplotu a byla prokázána
zmìna chování spojeného s detekcí nebolestivého a mírného
nociceptivního tepla (do 46 °C) (Lee et al., 2005; Liedtke a
Friedman, 2003; Todaka et al., 2004). Byla zaznamenána snížená citlivost Trpv4 KO myší na teplo pøi zánìtem indukované
hyperalgezii, tudíž TRPV4 kanál má pravdìpodobnì význam
i pøi vzniku teplem vyvolané nocicepce za patologických
podmínek (Todaka et al., 2004).
Tradiènì jsou nervová zakonèení považována za zprostøedkovatele senzorické funkce pokožky, zatímco keratinocyty vytváøejí mechanickou a chemickou bariéru chránící tìlo
pøed poškozujícími vlivy. V poslední dobì se však objevily
poznatky, které naznaèují, že keratinocyty aktivnì pøispívají
k detekci senzorických podnìtù. Membrány senzorických
neuronù a keratinocytù jsou èasto v úzkém kontaktu (Hilliges
et al., 1995), což podporuje tuto hypotézu. Jedna výzkumná
skupina dokonce prohlašuje, že lze neuro-epidermální spojení
považovat za synapse (Chateau a Misery, 2004). Keratinocyty
uvolòují do svého okolí látky, které modulují funkci nervových zakonèení, napøíklad β-endorfiny (Khodorova et al.,
2003), prostaglandiny (Pentland et al., 1986) a NGF (Tron
et al., 1990). Produkce faktoru aktivujícího krevní destièky
(platelet-activating factor), který má význam pøi zánìtlivých
onemocnìních, je stimulována zvýšenou teplotou (Alappatt et
al., 2000). Nìkteré z termosenzitivních TRP iontových kanálù
jsou exprimovány na buòkách pokožky. TRPV1 receptor byl
detekován v lidských keratinocytech (Denda et al., 2001).
U kultivovaných lidských epidermálních keratinocytù bylo
zaznamenáno zvýšení intracelulární koncentrace vápenatých
iontù v odpovìï na aplikaci kapsaicinu a sníženého pH
(Inoue et al., 2002). Na bunìèné linii lidských keratinocytù
(HaCaT) byl studován potenciální význam TRPV1 receptoru
pøi zánìtu. Stimulace kapsaicinem vedla k zvýšení exprese
cyklooxygenázy-2 a uvolòování vìtšího množství inerleukinu-8 a prostaglandinu E2 (Southall et al., 2003), pøièemž je
známo, že prostaglandin E2 senzitizuje senzorické neurony
(Southall a Vasko, 2001). TRPV3 a TRPV4 kanály jsou také
lokalizovány v lidských i hlodavèích keratinocytech. Nìkteré
výzkumné skupiny dokonce zpochybnily expresi TRPV3
receptoru v DRG neuronech (Chung et al., 2003; Chung et
al., 2004; Delany et al., 2001; Facer et al., 2007; Guler et al.,
2002; Moqrich et al., 2005; Peier et al., 2002; Suzuki et al.,
2003). Nabízí se otázka, zda jsou TRPV3 a TRPV4 receptory na buòkách pokožky schopny detekovat zmìny teploty
okolního prostøedí. Tuto hypotézu podporuje fakt, že snížená
schopnost odpovídat na tepelné podnìty u Trpv1 knockout
Pøehledné èlánky
Teplota (°C)
0
10
20
30
40
TRPA1
50
60
TRPV3
TRPM8
TRPV1
TRPV4
TRPV2
Obrázek 2: Rozpìtí teplot, pøi kterých jsou termo-TRP receptory aktivní.
Iontové kanály TRPV1–4 jsou aktivovány pøi zvýšení teploty. TRPM8
a TRPA1 jsou aktivovány snížením teploty.
aplikaci nízké teploty se velikost vyvolaného proudu snižuje
(McKemy et al., 2002; Reid et al., 2002). Proces adaptace
na chlad byl popsán i na neuronech in vivo (Campero et
al., 2001). V èásti neuronù potkana je TRPM8 receptor
exprimován spolu s TRPV1 kanálem (asi 30 % neuronù)
(McKemy et al., 2002; Okazawa et al., 2004; Reid et al.,
2002). Souèasná pøítomnost tìchto dvou proteinù ve
stejných neuronech nebyla pozorována u myší (Peier et
al., 2002; Story et al., 2003), což lze vysvìtlit druhovou
rozmanitostí èi nedostateènou citlivostí použité detekèní
metody. Kolokalizace TRPV1 a TRPM8 kanálù mùže být
molekulární podstatou pro takzvanou „paradoxní“ aktivaci
chladovì senzitivních receptorù bolestivým teplem (Long,
1977; McKemy et al., 2002) nebo opaèného jevu, kdy dotyk
chladného tìlesa vyvolá pocit pálení (Craig and Bushnell,
1994). TRPM8 receptor zprostøedkovává analgesii u potkanù s umìle vyvolanou neuropatickou èi jinou chronickou
bolestí (Proudfoot et al., 2006). Behaviorální pokusy na
knockout myších prokázaly význam TRPM8 receptoru pøi
vnímání mírného chladu (Bautista et al., 2007; Colburn
et al., 2007; Dhaka et al., 2007), i když pøesné závìry jednotlivých studií se liší. Pokusná zvíøata s nepoškozeným
Trpm8 genem vykazují silnou preferenci pro vyšší teploty
(30–38 °C) podložky, na které se nacházejí, zatímco KO
myši nerozlišují teploty v rozmezí mírného chladu a jejich
citlivost na bolestivé teploty je snížena (Bautista et al.,
2007; Colburn et al., 2007; Dhaka et al., 2007).U Trpm8
KO zvíøat nedošlo k vzniku chladové alodynie vyvolané
neuropatií èi zánìtem (Colburn et al., 2007). Paradoxnì
pokusy na knockout myších potvrdily i analgetickou funkci
TRPM8 kanálu uplatòující se pøi podkožní aplikaci formalinu (Dhaka et al., 2007).
Zatím nejkontroverznìjším èlenem termo-TRP kanálù je
jediný zástupce podskupiny ankyrinových TRP iontových
kanálù, TRPA1. Tento receptor je lokalizován na nìkterých
TRPV1-pozitivních nociceptorech (Story et al., 2003) a je
aktivován mnoha dráždivými látkami, jakými jsou napøíklad
allylisothiokyanát a allicin (Bandell et al., 2004; Bautista
et al., 2006). Nìkterým výzkumným skupinám se podaøilo
heterolognì exprimovaný TRPA1 receptor aktivovat snížením teploty pod 17 °C, což odpovídá bolestivému prahu
u èlovìka (Bandell et al., 2004; Sawada et al., 2007; Story
et al., 2003; Zurborg et al., 2007), jiné laboratoøe však nedokázaly tuto chladovou aktivaci reprodukovat (Jordt et al.,
2004; Nagata et al., 2005). Neurony odpovídající na chlad
jsou èasto dìleny na citlivé a necitlivé na mentol (Babes
et al., 2004; Jordt et al., 2004). Bylo prokázáno, že buòky
necitlivé na mentol neodpovídají ani na aplikaci allylisothi198
okyanátu, agonisty TRPA1 receptoru (Babes et al., 2004;
Jordt et al., 2004), což podporovalo hypotézu, že TRPA1
není transdukèní molekulou pro bolestivý chlad. Nedávno
bylo zjištìno, že mentol aktivuje nejen TRPM8, ale i TRPA1
receptor (Karashima et al., 2007), tedy nemùže být využit
pro rozlišení bunìk exprimujících TRPM8. Dvì publikované
studie zabývající se vlastnostmi Trpa1 knockout pokusných
zvíøat se svými závìry ohlednì termosenzitivity liší. První
práce neprokázala zmìnu citlivosti na nízké teploty u samcù
KO myší (Bautista et al., 2006), zatímco druhá pozorovala
sníženou senzitivitu na bolestivý chlad, ale pouze u samic
s vyøazeným Trpa1 genem (Kwan et al., 2006). Rozporuplné
výsledky rùzných výzkumných skupin mohou být dùsledkem
použití odlišných metod èi rozdílù mezi druhy (myši versus
potkani) nebo pohlavími. U potkanù byl za použití blokátoru
a antisense (protismìrných) oligodeoxynukleotidù prokázán
význam TRPA1 receptoru v pøecitlivìlosti na chlad pøi zánìtu èi poranìní nervu (Katsura et al., 2006; Obata et al.,
2005). Funkce TRPA1 kanálu pøi transdukci bolestivého
chladu u savcù zùstává hádankou, byla však jednoznaènì
prokázána jeho úloha pøi termosenzitivitì u hmyzu. Ortolog
TRPA1 receptoru drozofily je podobný myšímu z 54 % a na
rozdíl od savèího je aktivován zvýšenou teplotou (Rosenzweig et al., 2005; Viswanath et al., 2003).
Exogenní a endogenní chemické aktivátory
TRP receptory, jako molekuly schopné excitovat nociceptory, jsou aktivovány dráždivými látkami exogenního pùvodu
(tab. 1). Kapsaicin, selektivní ligand TRPV1 receptoru, je
obsažen v rùzných druzích pálivé papriky. Pøi styku se sliznicí
èi kùží vyvolává u savcù bolest a pocit pálení (Geppetti et al.,
1988; Green a Shaffer, 1993). Paradoxnì je využíván jako
analgetikum u nìkterých typù chronické bolesti (pro pøehled
A
50
40
°C
30
kapsaicin 0,3 μM
20
500 pA
B
2s
500 pA
10 s
30 °C
20
mentol 100 μM
10
1 nA
500 pA
10 s
5s
Obrázek 3: Elektrofyziologický záznam proudových odpovìdí bunìk
heterolognì exprimujících (A) TRPV1 a (B) TRPM8 receptory zaznamenaných pomocí metody patch clamp na membránovém potenciálu
–70 mV. Èasový prùbìh teplotní nebo chemické stimulace je zobrazen
nad záznamem proudové odpovìdi. A) Aktivace TRPV1 receptoru zvýšením teploty (vlevo) a aplikací kapsaicinu (vpravo). B) Odpovìï TRPM8
receptoru na snížení teploty extracelulárního roztoku a na mentol.
BOLEST 4/2008
BOLEST 4/2008
Název
Kapsaicin
Resiniferatoxin
Piperin
Anandamid
2-APB
Kafr
5‘,6‘-EET
Mentol
Cinnamaldehyd
Allylisothiokyanát
THC
Allicin
Struktura
Výskyt
Pálivé papriky
Cíl úèinku
TRPV1
Euphorbia
resinifera
TRPV1
Èerný pepø
TRPV1
Endogenní
TRPV1
Syntetický
TRPV3
TRPV1
TRPV2
Cinnamomum
camphora
TRPV3
TRPV1
Endogenní
TRPV4
Máta
TRPM8
TRPA1
TRPV3
Skoøice
TRPA1
Hoøèice
Køen
TRPA1
Konopí
TRPA1
TRPV2
Cibule
Èesnek
TRPA1
TRPV1
Tabulka 1: Aktivátory termo-TRP receptorù (upraveno podle Voets et
al., 2005).
arachidonové kyseliny (12- a 15-HPETE a leukotrien B4)
(Hwang et al., 2000). Tyto látky se mohou podílet na vzniku
zánìtem vyvolané hyperalgezie (pro pøehled viz Starowicz et
al., 2007). 5‘,6‘-epoxyeikosatrienová kyselina (5‘,6‘-EET) je
endogenním ligandem TRPV4 receptoru (Watanabe et al.,
2003) a TRPM8 receptor je pøímo aktivován lysofosfolipidy
(Vanden Abeele et al., 2006). 4-hydroxy-2-nonenal, indikátor
oxidativního stresu, kovalentnì modifikuje TRPA1 receptor
a tím jej aktivuje (Trevisani et al., 2007)
199
Pøehledné èlánky
viz Knotkova et al., 2008). Analgetický úèinek kapsaicinu je
pøipisován jeho schopnosti desenzitizovat TRPV1 receptor.
Po podání kapsaicinu se iontové kanály otevøou a v závislosti
na prošlých vápenatých iontech se sníží jejich aktivita. Pøi
prodloužené èi opakované aplikaci kapsaicinu v pøítomnosti
extracelulárních vápenatých iontù jsou vyvolané membránové
proudy relativnì menší (Caterina et al., 1997). Protibolestivý
úèinek kapsaicinu je omezen jen na nociceptory, což je jeho
velkou výhodou oproti vìtšinì ostatních analgetik. TRPV1
kanál je dále aktivován pøírodními látkami se strukturou
pøíbuznou kapsaicinu: resiniferatoxinem (složka sukulentu
Euphorbia resinifera) (Caterina et al., 1997), piperinem
(aktivní látka èerného pepøe) (McNamara et al., 2005),
gingeroly ze zázvoru (Dedov et al., 2002), eugenoly (souèást
høebíèkového oleje) (Yang et al., 2003), kafrem z kafrovníku
Cinnamomum camphora (Xu et al., 2005) a jedy produkovanými žahavci (Cuypers et al., 2006) èi nìkterými sklípkany
(Siemens et al., 2006).
Jiné organizmy zajišśují svou obranu proti vnìjším
dráždivým podnìtùm prostøednictvím TRPA1 receptoru.
Napøíklad semínka hoøèice èi koøen køene obsahují dráždivou
látku allylisothiokyanát (AITC), která je schopná aktivovat
TRPA1 receptor (Bautista et al., 2006; Jordt et al., 2004)
podobnì jako allicin z èesneku a cibule (Bautista et al., 2006;
Macpherson et al., 2005) èi cinnamaldehyd, hlavní složka
skoøicové silice (Bandell et al., 2004). Mechanizmus úèinku
tìchto látek je pro chemicky aktivované iontové kanály velmi
neobvyklý: kovalentnì modifikují cysteinové zbytky proteinu
a tím zvyšují pravdìpodobnost otevøení kanálu (Hinman
et al., 2006; Macpherson et al., 2007). Nìkteré aktivátory
TRPA1 receptoru pravdìpodobnì pùsobí na proteinový
komplex jiným mechanizmem. Mezi nì patøí karvakrol z dobromysli, eugenol, gingerol a Δ9-tetrahydrokanabinol (THC),
psychoaktivní komponenta marihuany (Bandell et al., 2004;
Jordt et al., 2004; Xu et al., 2006).
Také další termo-TRP receptory jsou aktivovány výtažky
z rostlin, které však bolest vìtšinou nevyvolávají. Eugenol,
karvakrol, kafr, tymol (obsažený v silici tymiánu) a vanilin
z plodù vanilovníku stimulují TRPV3 receptor (Moqrich
et al., 2005; Xu et al., 2006). TRPV4 receptor je aktivován
estery forbolu, které se pøirozenì vyskytují v rostlinách èeledi
pryšcovitých (Watanabe et al., 2002). Vìtšina zmínìných
pøírodních látek má vliv na více receptorù z TRP rodiny.
Napøíklad allicin aktivuje nejen TRPA1, ale i TRPV1 kanály
(Macpherson et al., 2005). TRPM8, TRPV3 a TRPA1 receptory zprostøedkovávají proudové odpovìdi bunìk na mentol,
souèasnì však vyšší koncentrace mentolu TRPA1 kanály inhibuje (Jordt et al., 2003; Karashima et al., 2007; Macpherson et
al., 2006; McKemy et al., 2002; Peier et al., 2002; Story et al.,
2003). Rostlinné kanabinoidy aktivují a desenzitizují TRPV1
a TRPA1 receptory a zároveò inhibují TRPM8 receptor,
což mùže èásteènì vysvìtlit analgetický úèinek tìchto látek
(Bisogno et al., 2001; Costa et al., 2004; Costa et al., 2007;
De Petrocellis et al., 2008; Jordt et al., 2004).
Na rozdíl od množství exogenních aktivátorù bylo dodnes
objeveno jen málo endogenních ligandù termo-TRP receptorù. Mezi endovaniloidy úèinkující na TRPV1 receptor patøí
anandamid (ligand kanabinoidního receptoru) (Zygmunt
et al., 1999), N-acyldopaminy (Chu et al., 2003; Huang et
al., 2002) a nìkteré metabolity lipoxygenas odvozené od
Pøehledné èlánky
Nocicepce vyvolaná sníženým pH
Pøi poranìní, zánìtu èi hypoxii se okyselují tkánì. Zvýšená koncentrace protonù v extracelulárním roztoku aktivuje
TRPV1 receptor (Caterina et al., 1997; Jordt et al., 2000;
Tominaga et al., 1998). TRPV1 receptor se podílí na nocicepci
indukované sníženým pH excitací nemyelinizovaných C-vláken, a to pouze za extrémních, patofyziologických podmínek
(pH ≤ 6) (Leffler et al., 2006; Ugawa et al., 2002). Vìtší èást
senzitivity k zvýšené koncentraci protonù zprostøedkovávají
ASIC kanály (acid-sensing ion channels), které vyvolávají podráždìní myelinizovaných Aδ-vláken už pøi mírném poklesu
pH (Leffler et al., 2006; Ugawa et al., 2002). Podprahová
koncentrace protonù, která ještì neaktivuje TRPV1 receptor,
však potencuje odpovìdi kanálu na kapsaicin i teplo (Caterina
et al., 1997; Tominaga et al., 1998).
TRP receptory jako mechano- a osmosenzory
Zmìny v gradientu koncentrace iontù na obou stranách
bunìèné membrány zpùsobují zvìtšení objemu buòky nebo
její smrštìní. Buòka musí mít specifické senzory osmolarity,
aby nedošlo k jejímu znièení. Detekce osmolarity je èasto
spojena s detekcí mechanických podnìtù, které jsou také
schopny buòku deformovat.
Heterolognì exprimovaný TRPV4 receptor zprostøedkovává zvýšení koncentrace vápenatých iontù v intracelulárním
prostoru buòky v odpovìï na hypotonicitu prostøedí, a to už
pøi zmìnì osmolarity o 1 % od kontrolní hodnoty. Aktivace
hypertonicitou nebyla in vitro pozorována (Liedtke et al.,
2000; Strotmann et al., 2000; Wissenbach et al., 2000).
TRPV4 receptor se podílí na udržení osmotické rovnováhy
u savcù (Liedtke and Friedman, 2003) a pravdìpodobnì má
význam pøi detekci osmotických a mechanických podnìtù
v ledvinách (Wu et al., 2007) a moèovém mìchýøi (Gevaert et
al., 2007). TRPV4 receptor je exprimován i na nociceptorech
(Alessandri-Haber et al., 2003). Zde zodpovídá za detekci
intenzivních mechanických podnìtù schopných vyvolat bolest
(Liedtke and Friedman, 2003; Suzuki et al., 2003). Knockout myši se od zvíøat s nepoškozeným Trpv4 genem nelišily
v citlivosti na dotyk za normálních podmínek (Suzuki et al.,
2003), TRPV4 receptor se však úèastní vzniku mechanické
hypersenzitivity pøi zánìtu èi neuropatii (Alessandri-Haber
et al., 2006; Alessandri-Haber et al., 2004). Za tìchto patologických podmínek také zprostøedkovává nocicepci vyvolanou
osmotickými podnìty, a to nejen hypotonicitou, ale i hypertonicitou (Alessandri-Haber et al., 2006; Alessandri-Haber et
al., 2004; Alessandri-Haber et al., 2005; Alessandri-Haber et
al., 2003; Chen et al., 2007).
Existují tøi hypotézy vysvìtlující otevøení kanálu v odpovìï na mechanický èi osmotický stimul (Voets et al., 2005).
1) Transmembránové segmenty kanálu dokáží detekovat zmìnu napìtí membrány vyvolanou podnìtem. 2) Kanál mùže
být v kontaktu s komponentami cytoskeletu a reagovat na
jejich pøeskupení. 3) Mechanosenzitivní enzym aktivuje kanál
skrze signální dráhu. Tato tøetí možnost se pravdìpodobnì
vztahuje i na TRPV4 receptor, který je stimulován 5‘,6‘-EET,
produktem signalizaèní dráhy fosfolipázy A2. Blokátory tohoto enzymu inhibují aktivaci TRPV4 receptoru osmotickými
podnìty, aktivace teplem však zùstává zachována (Vriens et
al., 2004). Jiné výzkumné skupiny se domnívají, že aktivita
TRPV4 závisí na kinázách z rodiny Src (Alessandri-Haber
200
et al., 2006; Alessandri-Haber et al., 2004; Xu et al., 2003).
Otevøení kanálu v odpovìï na mechanický podnìt však mùže
být vyvoláno i dalšími mechanizmy.
Také další proteiny z rodiny vaniloidních receptorù pravdìpodobnì slouží jako mechano- a osmosenzory. Existují
pouze nepøímé dùkazy, že TRPV1 kanál mùže být aktivován
mechanickými podnìty. Po podání Trpv1 antisense oligonukleotidù došlo u potkanù s podvázaným nervem k redukci
mechanické hypersenzitivity (Christoph et al., 2007), TRPV1
receptor ovlivòuje uvolòování ATP pøi napnutí moèového mìchýøe (Birder et al., 2002) a je exprimován v Meissnerových
tìlíscích — detektorech dotyku (Pare et al., 2001). TRPV2
receptor lze aktivovat snížením osmolarity i mechanickými
podnìty (Muraki et al., 2003), ale jeho význam v nocicepci
vyvolané hypotonicitou èi tlakem nebyl zatím studován. Také
Drosophila a C. elegans mají své mechanosenzitivní TRPV
receptory. U Drosophily se podílejí na detekci zvuku (Gong
et al., 2004; Kim et al., 2003) a u C. elegans zprostøedkovávají
odpovìï na mechanické, osmotické a chemické podnìty
(Colbert et al., 1997). OSM-9 je exprimován v ASH neuronech háïátka, které tvoøí jakousi obdobu savèích nociceptorù
(Bargmann a Kaplan, 1998). Jedinci s vyøazeným genem
pro tento vaniloidní receptor vykazují závažné poruchy
ve vnímání dotyku, vysoké osmolarity a dráždivých pachù
(Colbert et al., 1997). Exprese savèího TRPV4 receptoru
v ASH neuronech mutantù dokáže obnovit schopnost detekce
mechanických a osmotických stimulù, chemosenzitivita však
zùstává poškozena (Liedtke et al., 2003).
TRPV4 receptor není jediný termo-TRP kanál, u kterého
byl prokázán význam pøi transdukci bolestivých mechanických podnìtù. TRPA1 receptor má mnoho ankyrinových
domén na svém N-konci. Ty mohou zajišśovat silnou interakci
s cytoskeletem, což vedlo k domnìnce, že se TRPA1 receptor
podílí na mechanotransdukci (Corey et al., 2004). Nedávno
bylo zjištìno, že TRPA1 receptor exprimovaný v HEK293
buòkách je aktivován hypertonickým roztokem (Zhang et
al., 2008). Myši s vyøazeným Trpa1 genem èi s chemicky
inhibovaným receptorem vykazovaly nižší míru mechanické
hypersenzitivity pøi zánìtu i neuropatii (Kwan et al., 2006;
Petrus et al., 2007). Kwan a spol. zaznamenali i deficit ve
vnímání bolestivého tlaku u knockout myší za normálního
stavu. Tedy TRPA1 kanál se zdá mít obdobnou funkci v mechanosenzitivitì jako TRPV4 receptor. Pùvodní domnìnka,
že TRPA1 receptor je zodpovìdný za vnímání zvuku u savcù,
nebyla experimenty provedenými na knockout zvíøatech potvrzena (Bautista et al., 2006; Kwan et al., 2006).
Role TRP receptorù v senzitizaci neuronù vyvolané zánìtem
Senzitizace neuronù má ochranou funkci, brání dalšímu poškození tkánì po pøedchozím poranìní. Projevuje
se spontánní aktivitou nociceptorù i snížením prahu jejich
aktivace, což mùže vést až k alodynii (bolesti vyvolané podnìtem, který za normálních podmínek bolest nevyvolává)
(pro pøehled viz Levine et al., 1993). Senzitizace nervù je
zprostøedkována mediátory zánìtu, které jsou uvolnìny pøi
poranìní tkánì. Tyto mediátory se váží na své receptory na
neuronech a prostøednictvím intracelulárních signálních drah
potencují èinnost TRP receptorù. Je známo, že bradykinin
a NGF senzitizují TRPV1 i TRPA1 receptory (Bandell et al.,
2004; Bautista et al., 2006; Chuang et al., 2001; Kwan et al.,
BOLEST 4/2008
Pøímí agonisté
Další zpùsoby
aktivace
Funkce v senzorických neuronech
TRPV1
(VR1)
> 42 °C
Kapsaicin, resiniferatoxin,
piperin, gingeroly, eugenoly,
kafr, allicin, anandamid,
12-HPETE, 15-HPETE, 2-APB
Snížené pH,
mechanicky?
Tepelná hyperalgezie, vznik nocicepce
pøi sníženém pH
TRPV2
(VRL-1, OTRPC2)
> 53 °C
2-APB, THC, probenecid
Osmoticky,
mechanicky
Detekce bolestivého tepla?
TRPV3
(VRL2)
> 33 °C
Eugenol, karvakrol, kafr,
tymol, vanilin, 2-APB
> 25–33 °C
Estery forbolu,
5‘,6‘-epoxyeikosatrienová
kyselina
< 26 °C
Mentol, icilin, eukalyptol,
lysofosfolipidy
< 17 °C ?
AITC, allicin, cinnamaldehyd,
karvakrol, eugenol, gingerol,
THC, mentol, icilin,
4-hydroxy-2-nonenal
TRPV4
(OTRPC4,VR-OAC)
TRPM8
(CMR-1)
TRPA1
(ANKTM-1)
Detekce nebolestivého tepla, citlivost
na nociceptivní teplo
Osmoticky,
mechanicky
Detekce nebolestivého a mírného nociceptivního tepla, tepelná, mechanická
a osmotická hyperalgezie, detekce
intenzivních mechanických podnìtù
Detekce mírného chladu, citlivost
na bolestivý chlad
Osmoticky
mechanicky
Mechanická hypersenzitivita, zánìtlivá
hyperalgezie, vnímání bolestivého tlaku,
detekce bolestivého chladu?
Tabulka 2: Zpùsoby aktivace termo-TRP receptorù.
2006; Nicholas et al., 1999; Obata et al., 2005; Premkumar
a Ahern, 2000; Shu a Mendell, 2001; Sugiura et al., 2002).
Velká pozornost byla také vìnována vlivu prostaglandinu E2
na TRPV1 protein (Gu et al., 2003; Moriyama et al., 2005;
Smith et al., 2000). TRPV4 receptor vystavený úèinku mediátorù zánìtu zodpovídá za vznik spontánní aktivity C-vláken
(Chen et al., 2007). Nedávno bylo objeveno, že metabolit prostaglandinu E2 je schopen aktivovat TRPA1 receptor pøímo,
a to kovalentní modifikací (Taylor-Clark et al., 2008). Tento
mediátor zánìtu se tak pøiøadil mezi objevené endogenní
aktivátory TRP receptorù. Výjimku mezi termo-TRP kanály
tvoøí TRPM8 receptor, který je úèinkem mediátorù zánìtu
desenzitizován (Linte et al., 2007).
Heteromerizace TRPV receptorù
TRPV receptory mohou vytváøet heteromultimery (Cheng
et al., 2007; Hellwig et al., 2005; Liapi and Wood, 2005;
Rutter et al., 2005; Smith et al., 2002). Naskýtá se otázka,
zda TRPV receptory heteromerizují i v nativním systému
a zda tato heteromerizace mùže zvýšit funkèní diverzitu
termo-TRP kanálù. V nìkterých neuronech zadních koøenù
míšních byla pozorována kolokalizace TRPV2 a TRPV3
receptorù s TRPV1 proteiny (Rau et al., 2007; Rutter et al.,
2005; Smith et al., 2002). V nativním systému byly detekovány heteromery TRPV1 a TRPV2 proteinù (Liapi a Wood,
2005; Rutter et al., 2005). Teplotou vyvolané membránové
proudy u DRG neuronù koexprimujících TRPV1 a TRPV2
proteiny byly obdobné jako u bunìk se samotnými TRPV1
receptory, lišily se pouze schopností teplotní senzitizace (Rau
et al., 2007). Do jaké míry je tento fenotyp závislý na expresi
heteromerních proteinù, není známo. Pouze jedna studie se
prozatím zabývala vlastnostmi heteromerních receptorù,
a to kanálù složených z TRPV1 a TRPV3 podjednotek. Pøi
mìøení jednotlivých kanálù z bunìk, které byly transfekovány
DNA kódující TRPV1 a TRPV3 proteiny, byly zaznamenány
BOLEST 4/2008
kanály s vlastnostmi více èi ménì podobnými homomerním
TRPV1 a TRPV3 kanálùm pravdìpodobnì v závislosti na
stechiometrii podjednotek (Cheng et al., 2007).
Závìr
V souèasné dobì je známo šest teplotnì citlivých iontových
kanálù z rodiny TRP receptorù, které slouží jako transdukèní
molekuly na senzorických neuronech savcù. Tyto iontové
kanály pravdìpodobnì pøispívají ve vìtší èi menší míøe k detekci bolestivých podnìtù a jsou unikátní tím, že jsou schopny
integrovat podnìty rùzných modalit – fyzikální i chemické
povahy. Fyziologická funkce termo-TRP kanálù v nocicepci
je shrnuta v tabulce 2. Existuje množství otázek týkajících se
TRP receptorù exprimovaných na primárních senzorických
neuronech, které dosud nebyly uspokojivì zodpovìzeny.
Napøíklad zda je TRPA1 receptor aktivovaný chladem a jaké
jsou jeho endogenní aktivátory, èi do jaké míry zodpovídají
termo-TRP kanály za detekci akutního bolestivého tepla nebo
chladu. Není objasnìna ani molekulární identita receptoru,
který lze specificky aktivovat mechanickými podnìty bolestivé
intenzity a o nìmž se pøedpokládá, že by mohl rovnìž patøit
do této pozoruhodné skupiny iontových kanálù. Pomocí
farmakologických, behaviorálních, elektrofyziologických,
imunohistochemických i molekulárnì biologických pøístupù
jsou postupnì odhalovány mechanizmy aktivace a modulace
jednotlivých termo-TRP receptorù. Velké úsilí porozumìt
bunìèným a molekulárním mechanizmùm pøenosu podnìtù,
které vyvolávají u èlovìka bolest, je zamìøeno zejména na
vyhledávání nových farmakologických pøístupù, které by vedly
k vývoji nových specifických analgetik a objasnìní úèinkù již
známých látek s analgetickým pùsobením.
Práce byla podpoøena Grantovou agenturou Èeské republiky
(305/06/0319), grantem MŠMT (1M0517 a LC 554) a Výzkumným projektem AV ÈR (AV0Z 50110509).
201
Pøehledné èlánky
Aktivace teplem
Termo-TRP receptor
Pøehledné èlánky
Seznam zkratek:
2-APB
5‘,6‘-EET
AHP
AITC
ASH
ASIC
CGRP
DRG
HaCaT
HEK
HPETE
KO
NGF
THC
TRP
2-aminoethoxydifenylborát
5‘,6‘-epoxyeikosatrienová kyselina
after-hyperpolarization
allylisothiokyanát
amphid sensory neurons H
acid-sensing ion channels
calcitonin gene-related peptide
dorsal root ganglion
ganglia zadních koøenù míšních
human keratinocyte cell line
human embryonic kidney cells
kyselina hydroperoxyeikosatetraenová
knockout
nerve growth factor
Δ9-tetrahydrokanabinol
transient receptor potential
12. Bang S, Kim KY, Yoo S, Lee SH, Hwang SW. Transient receptor potential
V2 expressed in sensory neurons is activated by probenecid. Neurosci Lett
2007; 425:120-125.
13. Bargmann CI, Kaplan JM. Signal transduction in the Caenorhabditis
elegans nervous system. Annu Rev Neurosci 1998; 21:279-308.
14. Bautista DM, Jordt SE, Nikai T, Tsuruda PR, Read AJ, Poblete J, Yamoah
EN, Basbaum AI, Julius D. TRPA1 mediates the inflammatory actions of
environmental irritants and proalgesic agents. Cell 2006; 124:1269-1282.
15. Bautista DM, Siemens J, Glazer JM, Tsuruda PR, Basbaum AI, Stucky
CL, Jordt SE, Julius D. The menthol receptor TRPM8 is the principal
detector of environmental cold. Nature 2007; 448:204-208.
16. Bessou P, Perl ER. Response of cutaneous sensory units with unmyelinated fibers to noxious stimuli. J Neurophysiol 1969; 32:1025-1043.
17. Birder LA, Nakamura Y, Kiss S, Nealen ML, Barrick S, Kanai AJ, Wang
E, Ruiz G, De Groat WC, Apodaca G, Watkins S, Caterina MJ. Altered
urinary bladder function in mice lacking the vanilloid receptor TRPV1. Nat
Neurosci 2002; 5:856-860.
18. Bisogno T, Hanus L, De Petrocellis L, Tchilibon S, Ponde DE, Brandi I,
Moriello AS, Davis JB, Mechoulam R, Di Marzo V. Molecular targets for
cannabidiol and its synthetic analogues: effect on vanilloid VR1 receptors
and on the cellular uptake and enzymatic hydrolysis of anandamide. Br J
Pharmacol 2001; 134:845-852.
Literatura:
1. Ahern GP, Brooks IM, Miyares RL, Wang XB. Extracellular cations
sensitize and gate capsaicin receptor TRPV1 modulating pain signaling. J
Neurosci 2005; 25:5109-5116.
2. Ahluwalia J, Rang H, Nagy I. The putative role of vanilloid receptor-like
protein-1 in mediating high threshold noxious heat-sensitivity in rat cultured
primary sensory neurons. Eur J Neurosci 2002; 16:1483-1489.
3. Alappatt C, Johnson CA, Clay KL, Travers JB. Acute keratinocyte damage
stimulates platelet-activating factor production. Arch Dermatol Res 2000;
292:256-259.
4. Alessandri-Haber N, Dina OA, Joseph EK, Reichling D, Levine JD.
A transient receptor potential vanilloid 4-dependent mechanism of hyperalgesia is engaged by concerted action of inflammatory mediators. J Neurosci
2006; 26:3864-3874.
5. Alessandri-Haber N, Dina OA, Yeh JJ, Parada CA, Reichling DB, Levine
JD. Transient receptor potential vanilloid 4 is essential in chemotherapy-induced neuropathic pain in the rat. J Neurosci 2004; 24:4444-4452.
6. Alessandri-Haber N, Joseph E, Dina OA, Liedtke W, Levine JD. TRPV4
mediates pain-related behavior induced by mild hypertonic stimuli in the
presence of inflammatory mediator. Pain 2005; 118:70-79.
7. Alessandri-Haber N, Yeh JJ, Boyd AE, Parada CA, Chen X, Reichling
DB, Levine JD. Hypotonicity induces TRPV4-mediated nociception in rat.
Neuron 2003; 39:497-511.
19. Bolcskei K, Helyes Z, Szabo A, Sandor K, Elekes K, Nemeth J, Almasi
R, Pinter E, Petho G, Szolcsanyi J. Investigation of the role of TRPV1
receptors in acute and chronic nociceptive processes using gene-deficient
mice. Pain 2005; 117:368-376.
20. Burgess PR, Perl ER. Myelinated afferent fibres responding specifically
to noxious stimulation of the skin. J Physiol 1967; 190:541-562.
21. Campero M, Serra J, Bostock H, Ochoa JL. Slowly conducting afferents
activated by innocuous low temperature in human skin. J Physiol 2001;
535:855-865.
22. Caterina MJ, Leffler A, Malmberg AB, Martin WJ, Trafton J, Petersen-Zeitz
KR, Koltzenburg M, Basbaum AI, Julius D. Impaired nociception and pain
sensation in mice lacking the capsaicin receptor. Science 2000; 288:306-313.
23. Caterina MJ, Rosen TA, Tominaga M, Brake AJ, Julius D. A capsaicin-receptor homologue with a high threshold for noxious heat. Nature 1999;
398:436-441.
24. Caterina MJ, Schumacher MA, Tominaga M, Rosen TA, Levine JD,
Julius D. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain
pathway. Nature 1997; 389:816-824.
25. Chateau Y, Misery L. Connections between nerve endings and epidermal
cells: are they synapses? Exp Dermatol 2004; 13:2-4.
26. Chen CC, Rainville P, Bushnell MC. Noxious and innocuous cold discrimination in humans: evidence for separate afferent channels. Pain 1996;
68:33-43.
8. Asakawa M, Yoshioka T, Matsutani T, Hikita I, Suzuki M, Oshima I,
Tsukahara K, Arimura A, Horikawa T, Hirasawa T, Sakata T. Association
of a mutation in TRPV3 with defective hair growth in rodents. J Invest
Dermatol 2006; 126:2664-2672.
27. Chen X, Alessandri-Haber N, Levine JD. Marked attenuation of inflammatory mediator-induced C-fiber sensitization for mechanical and hypotonic
stimuli in TRPV4-/- mice. Mol Pain 2007; 3:31.
9. Babes A, Zorzon D, Reid G. Two populations of cold-sensitive neurons
in rat dorsal root ganglia and their modulation by nerve growth factor. Eur
J Neurosci 2004; 20:2276-2282.
28. Cheng W, Yang F, Takanishi CL, Zheng J. Thermosensitive TRPV
channel subunits coassemble into heteromeric channels with intermediate
conductance and gating properties. J Gen Physiol 2007; 129:191-207.
10. Baccaglini PI, Hogan PG. Some rat sensory neurons in culture express
characteristics of differentiated pain sensory cells. Proc Natl Acad Sci
U S A 1983; 80:594-598.
29. Christoph T, Gillen C, Mika J, Grunweller A, Schafer MK, Schiene
K, Frank R, Jostock R, Bahrenberg G, Weihe E, Erdmann VA, Kurreck J.
Antinociceptive effect of antisense oligonucleotides against the vanilloid
receptor VR1/TRPV1. Neurochem Int 2007; 50:281-290.
11. Bandell M, Story GM, Hwang SW, Viswanath V, Eid SR, Petrus MJ,
Earley TJ, Patapoutian A. Noxious cold ion channel TRPA1 is activated by
pungent compounds and bradykinin. Neuron 2004; 41:849-857.
30. Chu CJ, Huang SM, De Petrocellis L, Bisogno T, Ewing SA, Miller JD,
Zipkin RE, Daddario N, Appendino G, Di Marzo V, Walker JM. N-oleoyldo-
202
BOLEST 4/2008
related novel receptors TRPV3, TRPV4 and TRPM8 in normal human tissues and
changes in traumatic and diabetic neuropathy. BMC Neurol 2007; 7:11.
31. Chuang HH, Prescott ED, Kong H, Shields S, Jordt SE, Basbaum
AI, Chao MV, Julius D. Bradykinin and nerve growth factor release the
capsaicin receptor from PtdIns(4,5)P2-mediated inhibition. Nature 2001;
411:957-962.
48. Geppetti P, Fusco BM, Marabini S, Maggi CA, Fanciullacci M, Sicuteri
F. Secretion, pain and sneezing induced by the application of capsaicin to
the nasal mucosa in man. Br J Pharmacol 1988; 93:509-514.
32. Chung MK, Lee H, Caterina MJ. Warm temperatures activate TRPV4 in
mouse 308 keratinocytes. J Biol Chem 2003; 278:32037-32046.
33. Chung MK, Lee H, Mizuno A, Suzuki M, Caterina MJ. TRPV3 and
TRPV4 mediate warmth-evoked currents in primary mouse keratinocytes. J
Biol Chem 2004; 279:21569-21575.
34. Colbert HA, Smith TL, Bargmann CI. OSM-9, a novel protein with
structural similarity to channels, is required for olfaction, mechanosensation, and olfactory adaptation in Caenorhabditis elegans. J Neurosci 1997;
17:8259-8269.
35. Colburn RW, Lubin ML, Stone DJ, Jr., Wang Y, Lawrence D, D‘Andrea
MR, Brandt MR, Liu Y, Flores CM, Qin N. Attenuated cold sensitivity in
TRPM8 null mice. Neuron 2007; 54:379-386.
36. Corey DP, Garcia-Anoveros J, Holt JR, Kwan KY, Lin SY, Vollrath MA,
Amalfitano A, Cheung EL, Derfler BH, Duggan A, Geleoc GS, Gray PA,
Hoffman MP, Rehm HL, Tamasauskas D, Zhang DS. TRPA1 is a candidate
for the mechanosensitive transduction channel of vertebrate hair cells. Nature
2004; 432:723-730.
49. Gevaert T, Vriens J, Segal A, Everaerts W, Roskams T, Talavera K,
Owsianik G, Liedtke W, Daelemans D, Dewachter I, Van Leuven F, Voets
T, De Ridder D, Nilius B. Deletion of the transient receptor potential cation channel TRPV4 impairs murine bladder voiding. J Clin Invest 2007;
117:3453-3462.
50. Gong Z, Son W, Chung YD, Kim J, Shin DW, McClung CA, Lee Y, Lee
HW, Chang DJ, Kaang BK, Cho H, Oh U, Hirsh J, Kernan MJ, Kim C. Two
interdependent TRPV channel subunits, inactive and Nanchung, mediate
hearing in Drosophila. J Neurosci 2004; 24:9059-9066.
51. Green BG, Shaffer GS. The sensory response to capsaicin during repeated
topical exposures: differential effects on sensations of itching and pungency.
Pain 1993; 53:323-334.
52. Gu Q, Kwong K, Lee LY. Ca2+ transient evoked by chemical stimulation
is enhanced by PGE2 in vagal sensory neurons: role of cAMP/PKA signaling
pathway. J Neurophysiol 2003; 89:1985-1993.
53. Guler AD, Lee H, Iida T, Shimizu I, Tominaga M, Caterina M.
Heat-evoked activation of the ion channel, TRPV4. J Neurosci 2002;
22:6408-6414.
37. Costa B, Giagnoni G, Franke C, Trovato AE, Colleoni M. Vanilloid
TRPV1 receptor mediates the antihyperalgesic effect of the nonpsychoactive cannabinoid, cannabidiol, in a rat model of acute inflammation. Br J
Pharmacol 2004; 143:247-250.
54. Guo A, Vulchanova L, Wang J, Li X, Elde R. Immunocytochemical
localization of the vanilloid receptor 1 (VR1): relationship to neuropeptides, the P2X3 purinoceptor and IB4 binding sites. Eur J Neurosci 1999;
11:946-958.
38. Costa B, Trovato AE, Comelli F, Giagnoni G, Colleoni M. The non-psychoactive cannabis constituent cannabidiol is an orally effective therapeutic agent in rat
chronic inflammatory and neuropathic pain. Eur J Pharmacol 2007; 556:75-83.
55. Hellwig N, Albrecht N, Harteneck C, Schultz G, Schaefer M. Homoand heteromeric assembly of TRPV channel subunits. J Cell Sci 2005;
118:917-928.
39. Craig AD, Bushnell MC. The thermal grill illusion: unmasking the burn
of cold pain. Science 1994; 265:252-255.
56. Hilliges M, Wang L, Johansson O. Ultrastructural evidence for nerve
fibers within all vital layers of the human epidermis. J Invest Dermatol
1995; 104:134-137.
40. Cuypers E, Yanagihara A, Karlsson E, Tytgat J. Jellyfish and other
cnidarian envenomations cause pain by affecting TRPV1 channels. FEBS
Lett 2006; 580:5728-5732.
41. Davis JB, Gray J, Gunthorpe MJ, Hatcher JP, Davey PT, Overend P,
Harries MH, Latcham J, Clapham C, Atkinson K, Hughes SA, Rance K,
Grau E, Harper AJ, Pugh PL, Rogers DC, Bingham S, Randall A, Sheardown
SA. Vanilloid receptor-1 is essential for inflammatory thermal hyperalgesia.
Nature 2000; 405:183-187.
42. De Petrocellis L, Vellani V, Schiano-Moriello A, Marini P, Magherini PC,
Orlando P, Di Marzo V. Plant-derived cannabinoids modulate the activity of
transient receptor potential channels of ankyrin type-1 (TRPA1) and melastatin type-8 (TRPM-8). J Pharmacol Exp Ther 2008; 325:1007-15.
43. Dedov VN, Tran VH, Duke CC, Connor M, Christie MJ, Mandadi S,
Roufogalis BD. Gingerols: a novel class of vanilloid receptor (VR1) agonists.
Br J Pharmacol 2002; 137:793-798.
44. Delany NS, Hurle M, Facer P, Alnadaf T, Plumpton C, Kinghorn I, See
CG, Costigan M, Anand P, Woolf CJ, Crowther D, Sanseau P, Tate SN.
Identification and characterization of a novel human vanilloid receptor-like
protein, VRL-2. Physiol Genomics 2001; 4:165-174.
45. Denda M, Fuziwara S, Inoue K, Denda S, Akamatsu H, Tomitaka A,
Matsunaga K. Immunoreactivity of VR1 on epidermal keratinocyte of human
skin. Biochem Biophys Res Commun 2001; 285:1250-1252.
46. Dhaka A, Murray AN, Mathur J, Earley TJ, Petrus MJ, Patapoutian A.
TRPM8 is required for cold sensation in mice. Neuron 2007; 54:371-378.
47. Facer P, Casula MA, Smith GD, Benham CD, Chessell IP, Bountra C, Sinisi
M, Birch R, Anand P. Differential expression of the capsaicin receptor TRPV1 and
BOLEST 4/2008
57. Hinman A, Chuang HH, Bautista DM, Julius D. TRP channel activation by reversible covalent modification. Proc Natl Acad Sci U S A 2006;
103:19564-19568.
58. Hu HZ, Gu Q, Wang C, Colton CK, Tang J, Kinoshita-Kawada M, Lee
LY, Wood JD, Zhu MX. 2-aminoethoxydiphenyl borate is a common activator of TRPV1, TRPV2, and TRPV3. J Biol Chem 2004; 279:35741-35748.
59. Huang SM, Bisogno T, Trevisani M, Al-Hayani A, De Petrocellis L, Fezza
F, Tognetto M, Petros TJ, Krey JF, Chu CJ, Miller JD, Davies SN, Geppetti
P, Walker JM, Di Marzo V. An endogenous capsaicin-like substance with
high potency at recombinant and native vanilloid VR1 receptors. Proc Natl
Acad Sci U S A 2002; 99:8400-8405.
60. Hwang SW, Cho H, Kwak J, Lee SY, Kang CJ, Jung J, Cho S, Min KH,
Suh YG, Kim D, Oh U. Direct activation of capsaicin receptors by products
of lipoxygenases: endogenous capsaicin-like substances. Proc Natl Acad Sci
U S A 2000; 97:6155-6160.
61. Inoue K, Koizumi S, Fuziwara S, Denda S, Inoue K, Denda M. Functional vanilloid receptors in cultured normal human epidermal keratinocytes.
Biochem Biophys Res Commun 2002; 291:124-129.
62. Jordt SE, Bautista DM, Chuang HH, McKemy DD, Zygmunt PM,
Hogestatt ED, Meng ID, Julius D. Mustard oils and cannabinoids excite
sensory nerve fibres through the TRP channel ANKTM1. Nature 2004;
427:260-265.
63. Jordt SE, McKemy DD, Julius D. Lessons from peppers and peppermint: the molecular logic of thermosensation. Curr Opin Neurobiol 2003;
13:487-492.
203
Pøehledné èlánky
pamine, a novel endogenous capsaicin-like lipid that produces hyperalgesia.
J Biol Chem 2003; 278:13633-13639.
Pøehledné èlánky
64. Jordt SE, Tominaga M, Julius D. Acid potentiation of the capsaicin receptor determined by a key extracellular site. Proc Natl Acad Sci U S A 2000;
97:8134-8139.
65. Juvin V, Penna A, Chemin J, Lin YL, Rassendren FA. Pharmacological
characterization and molecular determinants of the activation of transient
receptor potential V2 channel orthologs by 2-aminoethoxydiphenyl borate.
Mol Pharmacol 2007; 72:1258-1268.
66. Karashima Y, Damann N, Prenen J, Talavera K, Segal A, Voets T, Nilius
B. Bimodal action of menthol on the transient receptor potential channel
TRPA1. J Neurosci 2007; 27:9874-9884.
67. Kashiba H, Uchida Y, Takeda D, Nishigori A, Ueda Y, Kuribayashi K,
Ohshima M. TRPV2-immunoreactive intrinsic neurons in the rat intestine.
Neurosci Lett 2004; 366:193-196.
68. Katsura H, Obata K, Mizushima T, Yamanaka H, Kobayashi K, Dai Y,
Fukuoka T, Tokunaga A, Sakagami M, Noguchi K. Antisense knock down
of TRPA1, but not TRPM8, alleviates cold hyperalgesia after spinal nerve
ligation in rats. Exp Neurol 2006; 200:112-123.
69. Khodorova A, Navarro B, Jouaville LS, Murphy JE, Rice FL, Mazurkiewicz JE, Long-Woodward D, Stoffel M, Strichartz GR, Yukhananov R,
Davar G. Endothelin-B receptor activation triggers an endogenous analgesic
cascade at sites of peripheral injury. Nat Med 2003; 9:1055-1061.
70. Kim J, Chung YD, Park DY, Choi S, Shin DW, Soh H, Lee HW, Son W,
Yim J, Park CS, Kernan MJ, Kim C. A TRPV family ion channel required
for hearing in Drosophila. Nature 2003; 424:81-84.
activated channel (VR-OAC), a candidate vertebrate osmoreceptor. Cell
2000; 103:525-535.
82. Liedtke W, Friedman JM. Abnormal osmotic regulation in trpv4-/- mice.
Proc Natl Acad Sci U S A 2003; 100:13698-13703.
83. Liedtke W, Tobin DM, Bargmann CI, Friedman JM. Mammalian TRPV4
(VR-OAC) directs behavioral responses to osmotic and mechanical stimuli
in Caenorhabditis elegans. Proc Natl Acad Sci U S A 2003; 100 Suppl
2:14531-14536.
84. Linte RM, Ciobanu C, Reid G, Babes A. Desensitization of cold- and
menthol-sensitive rat dorsal root ganglion neurones by inflammatory mediators. Exp Brain Res 2007; 178:89-98.
85. Long RR. Sensitivity of cutaneous cold fibers to noxious heat: paradoxical
cold discharge. J Neurophysiol 1977; 40:489-502.
86. Macpherson LJ, Hwang SW, Miyamoto T, Dubin AE, Patapoutian A,
Story GM. More than cool: promiscuous relationships of menthol and other
sensory compounds. Mol Cell Neurosci 2006; 32:335-343.
87. McKemy DD, Neuhausser WM, Julius D. Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation. Nature
2002; 416:52-58.
88. McNamara FN, Randall A, Gunthorpe MJ. Effects of piperine, the pungent component of black pepper, at the human vanilloid receptor (TRPV1).
Br J Pharmacol 2005; 144:781-790.
71. Knotkova H, Pappagallo M, Szallasi A. Capsaicin (TRPV1 Agonist)
therapy for pain relief: farewell or revival? Clin J Pain 2008; 24:142-154.
89. Mezey E, Toth ZE, Cortright DN, Arzubi MK, Krause JE, Elde R, Guo
A, Blumberg PM, Szallasi A. Distribution of mRNA for vanilloid receptor
subtype 1 (VR1), and VR1-like immunoreactivity, in the central nervous system of the rat and human. Proc Natl Acad Sci U S A 2000; 97:3655-3660.
72. Koizumi S, Fujishita K, Inoue K, Shigemoto-Mogami Y, Tsuda M, Inoue
K. Ca2+ waves in keratinocytes are transmitted to sensory neurons: the
involvement of extracellular ATP and P2Y2 receptor activation. Biochem
J 2004; 380:329-338.
90. Montell C. The venerable inveterate invertebrate TRP channels. Cell
Calcium 2003; 33:409-417.
73. Kwan KY, Allchorne AJ, Vollrath MA, Christensen AP, Zhang DS,
Woolf CJ, Corey DP. TRPA1 contributes to cold, mechanical, and chemical
nociception but is not essential for hair-cell transduction. Neuron 2006;
50:277-289.
74. Lawson SN. Phenotype and function of somatic primary afferent
nociceptive neurones with C-, Adelta- or Aalpha/beta-fibres. Exp Physiol
2002; 87:239-244.
75. Lawson JJ, McIlwrath SL, Woodbury CJ, Davis BM, Koerber HR. TRPV1
unlike TRPV2 is restricted to a subset of mechanically insensitive cutaneous
nociceptors responding to heat. J Pain 2008; 9:298-308.
76. Lee H, Iida T, Mizuno A, Suzuki M, Caterina MJ. Altered thermal
selection behavior in mice lacking transient receptor potential vanilloid 4.
J Neurosci 2005; 25:1304-1310.
77. Leffler A, Monter B, Koltzenburg M. The role of the capsaicin receptor
TRPV1 and acid-sensing ion channels (ASICS) in proton sensitivity of subpopulations of primary nociceptive neurons in rats and mice. Neuroscience
2006; 139:699-709.
78. Levine JD, Fields HL, Basbaum AI. Peptides and the primary afferent
nociceptor. J Neurosci 1993; 13:2273-2286.
79. Lewinter RD, Skinner K, Julius D, Basbaum AI. Immunoreactive TRPV-2
(VRL-1), a capsaicin receptor homolog, in the spinal cord of the rat. J Comp
Neurol 2004; 470:400-408.
91. Moqrich A, Hwang SW, Earley TJ, Petrus MJ, Murray AN, Spencer
KS, Andahazy M, Story GM, Patapoutian A. Impaired thermosensation
in mice lacking TRPV3, a heat and camphor sensor in the skin. Science
2005; 307:1468-1472.
92. Muraki K, Iwata Y, Katanosaka Y, Ito T, Ohya S, Shigekawa M, Imaizumi
Y. TRPV2 is a component of osmotically sensitive cation channels in murine
aortic myocytes. Circ Res 2003; 93:829-838.
93. Nagata K, Duggan A, Kumar G, Garcia-Anoveros J. Nociceptor and
hair cell transducer properties of TRPA1, a channel for pain and hearing. J
Neurosci 2005; 25:4052-4061.
94. Nagy I, Rang H. Noxious heat activates all capsaicin-sensitive and also
a sub-population of capsaicin-insensitive dorsal root ganglion neurons.
Neuroscience 1999; 88:995-997.
95. Neeper MP, Liu Y, Hutchinson TL, Wang Y, Flores CM, Qin N. Activation properties of heterologously expressed mammalian TRPV2: evidence
for species dependence. J Biol Chem 2007; 282:15894-15902.
96. Nicholas RS, Winter J, Wren P, Bergmann R, Woolf CJ. Peripheral
inflammation increases the capsaicin sensitivity of dorsal root ganglion
neurons in a nerve growth factor-dependent manner. Neuroscience 1999;
91:1425-1433.
97. Obata K, Katsura H, Mizushima T, Yamanaka H, Kobayashi K, Dai
Y, Fukuoka T, Tokunaga A, Tominaga M, Noguchi K. TRPA1 induced in
sensory neurons contributes to cold hyperalgesia after inflammation and
nerve injury. J Clin Invest 2005; 115:2393-2401.
80. Liapi A, Wood JN. Extensive co-localization and heteromultimer
formation of the vanilloid receptor-like protein TRPV2 and the capsaicin
receptor TRPV1 in the adult rat cerebral cortex. Eur J Neurosci 2005;
22:825-834.
98. Okazawa M, Inoue W, Hori A, Hosokawa H, Matsumura K, Kobayashi
S. Noxious heat receptors present in cold-sensory cells in rats. Neurosci
Lett 2004; 359:33-36.
81. Liedtke W, Choe Y, Marti-Renom MA, Bell AM, Denis CS, Sali A,
Hudspeth AJ, Friedman JM, Heller S. Vanilloid receptor-related osmotically
99. Palmer CP, Zhou XL, Lin J, Loukin SH, Kung C, Saimi Y. A TRP homolog in Saccharomyces cerevisiae forms an intracellular Ca(2+)-permeable
204
BOLEST 4/2008
100. Pare M, Elde R, Mazurkiewicz JE, Smith AM, Rice FL. The Meissner
corpuscle revised: a multiafferented mechanoreceptor with nociceptor immunochemical properties. J Neurosci 2001; 21:7236-7246.
101. Park U, Vastani N, Guan Y, Raja SN, Koltzenburg M, Caterina MJ.
Evaluation of TRPV2 function in mouse thermal nociception. In: Nociceptors New Biology, Official Satelite Meeting of the 12th World Congress on
Pain. Edinburgh 2008: 6
102. Peier AM, Moqrich A, Hergarden AC, Reeve AJ, Andersson DA, Story
GM, Earley TJ, Dragoni I, McIntyre P, Bevan S, Patapoutian A. A TRP
channel that senses cold stimuli and menthol. Cell 2002; 108:705-715.
103. Peier AM, Reeve AJ, Andersson DA, Moqrich A, Earley TJ, Hergarden
AC, Story GM, Colley S, Hogenesch JB, McIntyre P, Bevan S, Patapoutian
A. A heat-sensitive TRP channel expressed in keratinocytes. Science 2002;
296:2046-2049.
118. Smith JA, Davis CL, Burgess GM. Prostaglandin E2-induced sensitization of bradykinin-evoked responses in rat dorsal root ganglion neurons
is mediated by cAMP-dependent protein kinase A. Eur J Neurosci 2000;
12:3250-3258.
119. Souslova V, Cesare P, Ding Y, Akopian AN, Stanfa L, Suzuki R, Carpenter K, Dickenson A, Boyce S, Hill R, Nebenuis-Oosthuizen D, Smith AJ,
Kidd EJ, Wood JN. Warm-coding deficits and aberrant inflammatory pain
in mice lacking P2X3 receptors. Nature 2000; 407:1015-1017.
120. Southall MD, Li T, Gharibova LS, Pei Y, Nicol GD, Travers JB. Activation
of epidermal vanilloid receptor-1 induces release of proinflammatory mediators
in human keratinocytes. J Pharmacol Exp Ther 2003; 304:217-222.
121. Southall MD, Vasko MR. Prostaglandin receptor subtypes, EP3C and
EP4, mediate the prostaglandin E2-induced cAMP production and sensitization of sensory neurons. J Biol Chem 2001; 276:16083-16091.
122. Starowicz K, Nigam S, Di Marzo V. Biochemistry and pharmacology
of endovanilloids. Pharmacol Ther 2007; 114:13-33.
104. Pentland AP, Marcelo CL, Jordan MA, Voorhees JJ. Effects of gas tension on epidermal keratinocyte DNA synthesis and prostaglandin production.
J Invest Dermatol 1986; 86:177-180.
123. Stokes AJ, Shimoda LM, Koblan-Huberson M, Adra CN, Turner H.
A TRPV2-PKA signaling module for transduction of physical stimuli in mast
cells. J Exp Med 2004; 200:137-147.
105. Petrus M, Peier AM, Bandell M, Hwang SW, Huynh T, Olney N, Jegla
T, Patapoutian A. A role of TRPA1 in mechanical hyperalgesia is revealed
by pharmacological inhibition. Mol Pain 2007; 3:40.
124. Story GM, Peier AM, Reeve AJ, Eid SR, Mosbacher J, Hricik TR, Earley
TJ, Hergarden AC, Andersson DA, Hwang SW, McIntyre P, Jegla T, Bevan
S, Patapoutian A. ANKTM1, a TRP-like channel expressed in nociceptive
neurons, is activated by cold temperatures. Cell 2003; 112:819-829.
106. Premkumar LS, Ahern GP. Induction of vanilloid receptor channel
activity by protein kinase C. Nature 2000; 408:985-990.
107. Proudfoot CJ, Garry EM, Cottrell DF, Rosie R, Anderson H, Robertson
DC, Fleetwood-Walker SM, Mitchell R. Analgesia mediated by the TRPM8
cold receptor in chronic neuropathic pain. Curr Biol 2006; 16:1591-1605.
108. Rainville P, Chen CC, Bushnell MC. Psychophysical study of noxious and
innocuous cold discrimination in monkey. Exp Brain Res 1999; 125:28-34.
109. Rau KK, Jiang N, Johnson RD, Cooper BY. Heat sensitization in skin
and muscle nociceptors expressing distinct combinations of TRPV1 and
TRPV2 protein. J Neurophysiol 2007; 97:2651-2662.
110. Reid G, Babes A, Pluteanu F. A cold- and menthol-activated current in
rat dorsal root ganglion neurones: properties and role in cold transduction.
J Physiol 2002; 545:595-614.
111. Rosenzweig M, Brennan KM, Tayler TD, Phelps PO, Patapoutian A,
Garrity PA. The Drosophila ortholog of vertebrate TRPA1 regulates thermotaxis. Genes Dev 2005; 19:419-424.
112. Rutter AR, Ma QP, Leveridge M, Bonnert TP. Heteromerization and
colocalization of TrpV1 and TrpV2 in mammalian cell lines and rat dorsal
root ganglia. Neuroreport 2005; 16:1735-1739.
113. Sawada Y, Hosokawa H, Hori A, Matsumura K, Kobayashi S. Cold
sensitivity of recombinant TRPA1 channels. Brain Res 2007; 1160:39-46.
114. Shimizu I, Iida T, Guan Y, Zhao C, Raja SN, Jarvis MF, Cockayne DA,
Caterina MJ. Enhanced thermal avoidance in mice lacking the ATP receptor
P2X3. Pain 2005; 116:96-108.
115. Shu X, Mendell LM. Acute sensitization by NGF of the response
of small-diameter sensory neurons to capsaicin. J Neurophysiol 2001;
86:2931-2938.
116. Siemens J, Zhou S, Piskorowski R, Nikai T, Lumpkin EA, Basbaum AI,
King D, Julius D. Spider toxins activate the capsaicin receptor to produce
inflammatory pain. Nature 2006; 444:208-212.
117. Smith GD, Gunthorpe MJ, Kelsell RE, Hayes PD, Reilly P, Facer P,
Wright JE, Jerman JC, Walhin JP, Ooi L, Egerton J, Charles KJ, Smart D,
Randall AD, Anand P, Davis JB. TRPV3 is a temperature-sensitive vanilloid
receptor-like protein. Nature 2002; 418:186-190.
BOLEST 4/2008
125. Strotmann R, Harteneck C, Nunnenmacher K, Schultz G, Plant TD.
OTRPC4, a nonselective cation channel that confers sensitivity to extracellular osmolarity. Nat Cell Biol 2000; 2:695-702.
126. Sugiura T, Tominaga M, Katsuya H, Mizumura K. Bradykinin lowers
the threshold temperature for heat activation of vanilloid receptor 1. J
Neurophysiol 2002; 88:544-548.
127. Suzuki M, Mizuno A, Kodaira K, Imai M. Impaired pressure sensation
in mice lacking TRPV4. J Biol Chem 2003; 278:22664-22668.
128. Szallasi A, Nilsson S, Farkas-Szallasi T, Blumberg PM, Hokfelt T,
Lundberg JM. Vanilloid (capsaicin) receptors in the rat: distribution in
the brain, regional differences in the spinal cord, axonal transport to the
periphery, and depletion by systemic vanilloid treatment. Brain Res 1995;
703:175-183.
129. Taylor-Clark TE, Undem BJ, Macglashan DW, Jr., Ghatta S, Carr MJ,
McAlexander MA. Prostaglandin-induced activation of nociceptive neurons
via direct interaction with transient receptor potential A1 (TRPA1). Mol
Pharmacol 2008; 73:274-281.
130. Todaka H, Taniguchi J, Satoh J, Mizuno A, Suzuki M. Warm temperature-sensitive transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) plays an essential
role in thermal hyperalgesia. J Biol Chem 2004; 279:35133-35138.
131. Tominaga M, Caterina MJ, Malmberg AB, Rosen TA, Gilbert H, Skinner K, Raumann BE, Basbaum AI, Julius D. The cloned capsaicin receptor
integrates multiple pain-producing stimuli. Neuron 1998; 21:531-543.
132. Treede RD, Meyer RA, Raja SN, Campbell JN. Evidence for two
different heat transduction mechanisms in nociceptive primary afferents
innervating monkey skin. J Physiol 1995; 483 (Pt 3):747-758.
133. Trevisani M, Siemens J, Materazzi S, Bautista DM, Nassini R,
Campi B, Imamachi N, Andre E, Patacchini R, Cottrell GS, Gatti R,
Basbaum AI, Bunnett NW, Julius D, Geppetti P. 4-Hydroxynonenal, an
endogenous aldehyde, causes pain and neurogenic inflammation through
activation of the irritant receptor TRPA1. Proc Natl Acad Sci U S A 2007;
104:13519-13524.
134. Tron VA, Coughlin MD, Jang DE, Stanisz J, Sauder DN. Expression
and modulation of nerve growth factor in murine keratinocytes (PAM 212).
J Clin Invest 1990; 85:1085-1089.
205
Pøehledné èlánky
channel in the yeast vacuolar membrane. Proc Natl Acad Sci U S A 2001;
98:7801-7805.
Pøehledné èlánky
135. Ugawa S, Ueda T, Ishida Y, Nishigaki M, Shibata Y, Shimada S. Amiloride-blockable acid-sensing ion channels are leading acid sensors expressed
in human nociceptors. J Clin Invest 2002; 110:1185-1190.
147. Xu H, Delling M, Jun JC, Clapham DE. Oregano, thyme and clove-derived flavors and skin sensitizers activate specific TRP channels. Nat
Neurosci 2006; 9:628-635.
136. Vanden Abeele F, Zholos A, Bidaux G, Shuba Y, Thebault S, Beck
B, Flourakis M, Panchin Y, Skryma R, Prevarskaya N. Ca2+-independent
phospholipase A2-dependent gating of TRPM8 by lysophospholipids. J Biol
Chem 2006; 281:40174-40182.
148. Xu H, Zhao H, Tian W, Yoshida K, Roullet JB, Cohen DM. Regulation
of a transient receptor potential (TRP) channel by tyrosine phosphorylation. SRC family kinase-dependent tyrosine phosphorylation of TRPV4 on
TYR-253 mediates its response to hypotonic stress. J Biol Chem 2003;
278:11520-11527.
137. Viswanath V, Story GM, Peier AM, Petrus MJ, Lee VM, Hwang SW,
Patapoutian A, Jegla T. Opposite thermosensor in fruitfly and mouse. Nature
2003; 423:822-823.
138. Voets T, Talavera K, Owsianik G, Nilius B. Sensing with TRP channels.
Nat Chem Biol 2005; 1:85-92.
139. Vriens J, Owsianik G, Voets T, Droogmans G, Nilius B. Invertebrate
TRP proteins as functional models for mammalian channels. Pflugers Arch
2004; 449:213-226.
140. Vriens J, Watanabe H, Janssens A, Droogmans G, Voets T, Nilius B.
Cell swelling, heat, and chemical agonists use distinct pathways for the
activation of the cation channel TRPV4. Proc Natl Acad Sci U S A 2004;
101:396-401.
149. Yang BH, Piao ZG, Kim YB, Lee CH, Lee JK, Park K, Kim JS, Oh
SB. Activation of vanilloid receptor 1 (VR1) by eugenol. J Dent Res 2003;
82:781-785.
150. Zhang XF, Chen J, Faltynek CR, Moreland RB, Neelands TR. Transient
receptor potential A1 mediates an osmotically activated ion channel. Eur J
Neurosci 2008; 27:605-611.
151. Zurborg S, Yurgionas B, Jira JA, Caspani O, Heppenstall PA. Direct activation of the ion channel TRPA1 by Ca2+. Nat Neurosci 2007; 10:277-279.
152. Zygmunt PM, Petersson J, Andersson DA, Chuang H, Sorgard M, Di
Marzo V, Julius D, Hogestatt ED. Vanilloid receptors on sensory nerves
mediate the vasodilator action of anandamide. Nature 1999; 400:452-457.
141. Watanabe H, Davis JB, Smart D, Jerman JC, Smith GD, Hayes P, Vriens
J, Cairns W, Wissenbach U, Prenen J, Flockerzi V, Droogmans G, Benham
CD, Nilius B. Activation of TRPV4 channels (hVRL-2/mTRP12) by phorbol
derivatives. J Biol Chem 2002; 277:13569-13577.
142. Watanabe H, Vriens J, Prenen J, Droogmans G, Voets T, Nilius B.
Anandamide and arachidonic acid use epoxyeicosatrienoic acids to activate
TRPV4 channels. Nature 2003; 424:434-438.
143. Wissenbach U, Bodding M, Freichel M, Flockerzi V. Trp12, a novel Trp
related protein from kidney. FEBS Lett 2000; 485:127-134.
144. Wu L, Gao X, Brown RC, Heller S, O‘Neil RG. Dual role of the TRPV4
channel as a sensor of flow and osmolality in renal epithelial cells. Am J
Physiol Renal Physiol 2007; 293:F1699-1713.
145. Xiao R, Tian J, Tang J, Zhu MX. The TRPV3 mutation associated
with the hairless phenotype in rodents is constitutively active. Cell Calcium
2008; 43:334-343.
146. Xu H, Blair NT, Clapham DE. Camphor activates and strongly desensitizes the transient receptor potential vanilloid subtype 1 channel in
a vanilloid-independent mechanism. J Neurosci 2005; 25:8924-8937.
206
RNDr. Viktorie Vlachová, DrSc.
Fyziologický ústav AV ÈR
Vídeòská 1083
142 20 Praha 4
Tel.: +420 29644 2711
Fax: +420 29644 2488
E-mail: [email protected]
Do redakce došlo: 10. 11. 2008
K publikaci pøijato: 24. 11. 2008
BOLEST 4/2008