1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Успехи физиологических наук
  4. T. 54, № 2, 2023

Успехи физиологических наук, 2023, T. 54, № 2, стр. 56-68

Каналы-рецепторы TRPV1 в патогенезе воспалительных заболеваний кишечника

К. А. Дворникова a, *, О. Н. Платонова a, Е. Ю. Быстрова a

a Лаборатория интероцепции, ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
199034 Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: 691442@gmail.com

Поступила в редакцию 01.11.2022
После доработки 23.01.2023
Принята к публикации 25.01.2023

Аннотация

Воспалительные заболевания кишечника (Inflammatory Bowel Disease, IBD), включая язвенный колит (Ulcerative colitis, UC) и болезнь Крона (Crohn’s disease, CD), представляют собой группу хронических иммуноопосредованных заболеваний желудочно-кишечного тракта со сложной патофизиологией и патогенезом. Хотя точные патофизиологические и молекулярные механизмы, ассоциированные с IBD, изучены недостаточно, в последние годы получены данные об активации и изменении функций ноцицепторов и их сигнальных путей при воспалительном процессе и гипералгезии, в частности одна из ключевых ролей отводится каналу транзиторного рецепторного ванилоидного потенциала 1 (TRPV1). Наибольший уровень экспрессии TRPV1 характерен для сенсорных нейронов, однако он способен экспрессироваться и другими типами клеток, включая эпителиальные клетки кишки и мочевого пузыря, иммунореактивные клетки, такие как лимфоциты, тучные и дендритные клетки, клетки эндотелия сосудов и др. Все большее число исследований на различных экспериментальных моделях, включая человека, демонстрирует, что активация каналов суперсемейства TRP, к которому относится и TRPV1, может существенно усиливать висцеральную гиперчувствительность, опосредовать развитие воспаления и боли. Обзор обобщает представленные в литературе данные, раскрывающие структуру, функции и потенциальную роль в патогенезе IBD канала-рецептора TRPV1. Большое внимание уделено обсуждению сигнальных путей, лежащих в основе модуляции TRPV1. Можно надеяться, что дальнейшие исследования в данной области будут способствовать лучшему пониманию общих механизмов формирования воспалительной и болевой реакции и выявлению новых терапевтических мишеней для лечения IBD.

Ключевые слова: TRP-каналы, TRPV1, воспалительные заболевания кишечника, язвенный колит, болезнь Крона, воспаление

Список литературы

  1. Быстрова Е.Ю., Дворникова К.А., Платонова О.Н., Ноздрачев А.Д. Модулирующая роль гистамина в нейроиммунных взаимодействиях // Молекулярная медицина. 2021. Т. 19. № 3. С. 17. https://doi.org/10.29296/24999490-2021-03-03

  2. Филиппова Л.В. и др. Особенности локализации паттерн-распознающих и ванилоидных рецепторов в нервных сплетениях кишки крысы // Докл. Академии наук. Федеральное государственное бюджетное учреждение “Российская академия наук”. 2013. Т. 452. №. 3. С. 342. https://doi.org/10.1134/S0012496613050074

  3. Филиппова Л.В., Быстрова Е.Ю., Малышев Ф.С. и др. Экспрессия паттерн-распознающих рецепторов ноцицептивными метасимпатическими нейронами // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2015. Т. 159. № 2. С. 209. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2934-5

  4. Филиппова Л.В., Федорова А.В., Ноздрачев А.Д. Механизм активации энтеральных ноцицептивных нейронов посредством взаимодействия рецепторов TLR4 и TRPV1 // Докл. Академии наук. Федеральное государственное бюджетное учреждение “Российская академия наук”, 2018. Т. 479. №. 1. С. 99. https://doi.org/10.7868/S0869565218010243

  5. Agrawal M. et al. Multiomics to elucidate inflammatory bowel disease risk factors and pathways // Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2022. T. 19. № 6. P. 399. https://doi.org/10.1038/s41575-022-00593-y

  6. Alsalem M. et al. The contribution of the endogenous TRPV1 ligands 9-HODE and 13-HODE to nociceptive processing and their role in peripheral inflammatory pain mechanisms // Brit. J. Pharmacol. 2013. V. 168. № 8. P. 1961. https://doi.org/10.1111/bph.12092

  7. Balemans D., Boeckxstaens G.E., Talavera K., Wouters M.M. Transient receptor potential ion channel function in sensory transduction and cellular signaling cascades underlying visceral hypersensitivity // American J. Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 2017. V. 312. № 6. P. G635. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00401.2016

  8. Beckers A.B. et al. Review article: transient receptor potential channels as possible therapeutic targets in irritable bowel syndrome // Alimentary Pharmacology & Therapeutics. 2017. V. 46. №. 10. P. 938. https://doi.org/10.1111/apt.14294

  9. Benítez-Angeles M., Morales-Lázaro S.L., Juárez-González E., Rosenbaum T. TRPV1: structure, endogenous agonists, and mechanisms // International J. Molecular Sciences. 2020. V. 21. № 10. P. 3421. https://doi.org/10.3390/ijms21103421

  10. Bertin S. et al. The ion channel TRPV1 regulates the activation and proinflammatory properties of CD4+ T cells // Nature Immunology. 2014. V. 15. № 11. P. 1055. https://doi.org/10.1038/ni.3009

  11. Bujak J.K. et al. Inflammation, cancer and immunity—implication of TRPV1 channel // Front. Oncol. 2019. V. 9. P. 1087. https://doi.org/10.3389/fonc.2019.01087

  12. Chen Y. et al. Transient receptor potential channels and inflammatory bowel disease // Front. Immunol. 2020. V. 11. P. 180. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00180

  13. Clark R., Lee S.H. Anticancer properties of capsaicin against human cancer // Anticancer Research. 2016. V. 36. № 3. P. 837.

  14. Csekő K., Beckers B., Keszthelyi D., Helyes Z. Role of TRPV1 and TRPA1 ion channels in inflammatory bowel diseases: potential therapeutic targets? // Pharmaceuticals. 2019. V. 12. №. 2. P. 48. https://doi.org/10.3390/ph12020048

  15. Donate-Macian P., Peralvarez-Marin A. Dissecting domain-specific evolutionary pressure profiles of transient receptor potential vanilloid subfamily members 1 to 4 // PLoS One. 2014. V. 9. № 10. P. e110715. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0110715

  16. Duo L. et al. Gain of function of ion channel TRPV1 exacerbates experimental colitis by promoting dendritic cell activation // Molecular Therapy-Nucleic Acids. 2020. V. 22. P. 924. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2020.10.006

  17. El-Salhy M. et al. Gastrointestinal neuroendocrine peptides/amines in inflammatory bowel disease // World J. Gastroenterol. 2017. V. 23. № 28. P. 5068. https://doi.org/10.3748/wjg.v23.i28.5068

  18. Flynn S., Eisenstein S. Inflammatory bowel disease presentation and diagnosis // Surgical Clinics. 2019. V. 99. № 6. P. 1051. https://doi.org/10.1016/j.suc.2019.08.001

  19. Green D.P. et al. A mast-cell-specific receptor mediates neurogenic inflammation and pain // Neuron. 2019. V. 101. № 3. P. 412. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.01.012

  20. Hasenoehrl C., Taschler U., Storr M., Schicho R. The gastrointestinal tract–a central organ of cannabinoid signaling in health and disease // Neurogastroenterology & Motility. 2016. V. 28. № 12. P. 1765. https://doi.org/10.1111/nmo.12931

  21. Ho K.W., Ward N.J., Calkins D.J. TRPV1: a stress response protein in the central nervous system // Amer. J. Neurodegen. Dis. 2012. V. 1. № 1. P. 1.

  22. Holzer P. Transient receptor potential (TRP) channels as drug targets for diseases of the digestive system // Pharmacology & Therapeutics. 2011. V. 131. № 1. P. 142. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2011.03.006

  23. Holzer P. TRPV1 and the gut: from a tasty receptor for a painful vanilloid to a key player in hyperalgesia // Europ. J. Pharmacol. 2004. V. 500. № 1(3). P. 231. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2004.07.028

  24. Holzmann B. Antiinflammatory activities of CGRP modulating innate immune responses in health and disease // Current Protein & Peptide Science. 2013. V. 14. № 4. P. 268. https://doi.org/10.2174/13892037113149990046

  25. Horie S., Tashima K., Matsumoto K. Gastrointestinal spice sensors and their functions // Yakugaku Zasshi: J. Pharmaceutical Society of Japan. 2018. V. 138. № 8. P. 1003. https://doi.org/10.1248/yakushi.17-00048-1

  26. Hubbard V.M., Cadwell K. Viruses, autophagy genes, and Crohn’s disease // Viruses. 2011. V. 3. № 7. P. 1281. https://doi.org/10.3390/v3071281

  27. Hwang D.Y., Kim S., Hong H.S. Substance-P ameliorates dextran sodium sulfate-induced intestinal damage by preserving tissue barrier function // Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 2018. V. 15. № 1. P. 63. https://doi.org/10.1007/s13770-017-0085-7

  28. Iacomino G. et al. IBD: Role of intestinal compartments in the mucosal immune response // Immunobiology. 2020. V. 225. № 1. P. 151849. https://doi.org/10.1016/j.imbio.2019.09.008

  29. Iftinca M., Defaye M., Altier C. TRPV1-targeted drugs in development for human pain conditions // Drugs. 2021. V. 81. № 1. P. 7. https://doi.org/10.1007/s40265-020-01429-2

  30. Jeong K.Y., Seong J. Neonatal capsaicin treatment in rats affects TRPV1-related noxious heat sensation and circadian body temperature rhythm // J. Neurological Sciences. 2014. V. 341. № 1–2. P. 58. https://doi.org/10.1016/j.jns.2014.03.054

  31. Julius D. TRP channels and pain // Ann. Rev. Cell Develop. Biol. 2013. V. 29. P. 355. https://doi.org/10.1146/annurev-cellbio-101011-155833

  32. Karthikeyan A. et al. Curcumin and its modified formulations on inflammatory bowel disease (IBD): The story so far and future outlook // Pharmaceutics. 2021. V. 13. № 4. P. 484. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13040484

  33. Lapointe T.K. et al. TRPV1 sensitization mediates postinflammatory visceral pain following acute colitis // American J. Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 2015. V. 309. №. 2. P. G87. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00421.2014

  34. Li F.J. et al. Calcitonin gene-related peptide is a promising marker in ulcerative colitis // Digestive Dis. Scienc. 2013. V. 58. № 3. P. 686. https://doi.org/10.1007/s10620-012-2406-y

  35. Li L. et al. The impact of TRPV1 on cancer pathogenesis and therapy: a systematic review // Int. J. Biol. Scienc. 2021. V. 17. № 8. P. 2034. https://doi.org/10.7150/ijbs.59918

  36. Li Y. et al. Endocannabinoid activation of the TRPV1 ion channel is distinct from activation by capsaicin // J. Biol. Chem. 2021. V. 297. № 3. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jbc.2021.101022

  37. Liao M., Cao E., Julius D., Cheng, Y. Structure of the TRPV1 ion channel determined by electron cryo-microscopy // Nature. 2013. V. 504. № 7478. P. 107. https://doi.org/10.1038/nature12822

  38. Luo C. et al. Upregulation of the transient receptor potential vanilloid 1 in colonic epithelium of patients with active inflammatory bowel disease // Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2017. V. 10. № 11. P. 11335.

  39. Luo L. et al. Molecular basis for heat desensitization of TRPV1 ion channels // Nature Comm. 2019. V. 10. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09965-6

  40. Martinez G.Q., Gordon S.E. Multimerization of Homo sapiens TRPA1 ion channel cytoplasmic domains // PloS One. 2019. V. 14. № 2. P. e0207835. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0207835

  41. Matsumoto K. et al. Experimental colitis alters expression of 5-HT receptors and transient receptor potential vanilloid 1 leading to visceral hypersensitivity in mice // Laboratory Investigation. 2012. V. 92. № 5. P. 769. https://doi.org/10.1038/labinvest.2012.14

  42. Melnick C., Kaviany M. Thermal actuation in TRPV1: Role of embedded lipids and intracellular domains // J. Theor. Biol. 2018. V. 444. P. 38. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2018.02.004

  43. Mirsepasi-Lauridsen H.C. et al. Disease-specific enteric microbiome dysbiosis in inflammatory bowel disease // Front. Med. 2018. V. 5. P. 304. https://doi.org/10.3389/fmed.2018.00304

  44. Palkar R., Lippoldt E.K., McKemy D.D. The molecular and cellular basis of thermosensation in mammals // Curr. Opin. Neurobiol. 2015. V. 34. P. 14. https://doi.org/10.1016/j.conb.2015.01.010

  45. Quraishi M.N., Shaheen W., Oo Y.H., Iqbal T.H. Immunological mechanisms underpinning faecal microbiota transplantation for the treatment of inflammatory bowel disease // Clinical & Experimental Immunology. 2020. V. 199. № 1. P. 24. https://doi.org/10.1111/cei.13397

  46. Raboune S. et al. Novel endogenous N-acyl amides activate TRPV1-4 receptors, BV-2 microglia, and are regulated in brain in an acute model of inflammation // Front. Cell. Neurosci. 2014. V. 8. P. 195. https://doi.org/10.3389/fncel.2014.00195

  47. Roda G. et al. Crohn’s disease // Nature Reviews Disease Primers. 2020. V. 6. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1038/s41572-020-0156-2

  48. Rowan C. et al. Severe symptomatic primary CMV infection in inflammatory bowel disease patients with low population seroprevalence // Gastroenterology Research and Practice. 2018. V. 2018. № 1029401. P. 1 https://doi.org/10.1155/2018/1029401

  49. Senning E.N. et al. Regulation of TRPV1 ion channel by phosphoinositide (4, 5)-bisphosphate: the role of membrane asymmetry // J. Biol. Chem. 2014. V. 289. № 16. P. 10999. https://doi.org/10.1074/jbc.M114.553180

  50. Shuba Y.M. Beyond neuronal heat sensing: diversity of TRPV1 heat-capsaicin receptor-channel functions // Front. Cell. Neurosci. 2021. V. 14. P. 612480. https://doi.org/10.3389/fncel.2020.612480

  51. Sousa-Valente J., Brain S.D. A historical perspective on the role of sensory nerves in neurogenic inflammation // Seminars in Immunopathology. 2018. V. 40. № 3. P. 229. Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/s00281-018-0673-1

  52. Uhlig H.H., Powrie F. Translating immunology into therapeutic concepts for inflammatory bowel disease // Ann. Rev. Immunol. 2018. V. 36. P. 755. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-042617-053055

  53. Vinuesa A.G. et al. Vanilloid Receptor-1 Regulates Neurogenic Inflammation in Colon and Protects Mice from Colon CancerTRPV-1 Protects from Colitis-Associated Cancer // Cancer Research. 2012. V. 72. № 7. P. 1705. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-11-3693

  54. Wouters M.M. et al. Histamine receptor H1–mediated sensitization of TRPV1 mediates visceral hypersensitivity and symptoms in patients with irritable bowel syndrome // Gastroenterology. 2016. V. 150. № 4. P. 875. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2015.12.034

  55. Wu W. et al. The CGRP/macrophage axis signal facilitates inflammation recovery in the intestine // Clinical Immunology. 2022. P. 109154. https://doi.org/10.1016/j.clim.2022.109154

  56. Wu Y. et al. TLR4 mediates upregulation and sensitization of TRPV1 in primary afferent neurons in 2, 4, 6-trinitrobenzene sulfate-induced colitis // Molecular Pain. 2019. V. 15. P. 1744806919830018. https://doi.org/10.1177/1744806919830018

  57. Xiao T., Sun M., Kang J., Zhao C. Transient Receptor Potential Vanilloid1 (TRPV1) Channel Opens Sesame of T Cell Responses and T Cell-Mediated Inflammatory Diseases // Front. Immunol. 2022. P. 2205. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.870952

  58. Yang F. et al. Structural mechanism underlying capsaicin binding and activation of the TRPV1 ion channel // Nat. Chem. Biol. 2015. V. 11. №. 7. P. 518. https://doi.org/10.1038/nchembio.1835

  59. Yang M. et al. Oral administration of curcumin attenuates visceral hyperalgesia through inhibiting phosphorylation of TRPV1 in rat model of ulcerative colitis // Molecular Pain. 2017. V. 13. P. 1744806917726416. https://doi.org/10.1177/1744806917726416

  60. Yue W.W.S. et al. TRPV1 drugs alter core body temperature via central projections of primary afferent sensory neurons // Elife. 2022. V. 11. P. e80139. https://doi.org/10.7554/eLife.80139

  61. Zhang T. et al. NF-κB signaling in inflammation and cancer // MedComm. 2021. V. 2. №. 4. P. 618. https://doi.org/10.1002/mco2.104

  62. Zhang Y.Z., Li Y.Y. Inflammatory bowel disease: pathogenesis // World J. Gastroenterology: WJG. 2014. V. 20. № 1. P. 91. https://doi.org/10.3748/wjg.v20.i1.91

  63. Zhuang H. et al. Tiliroside ameliorates ulcerative colitis by restoring the M1/M2 macrophage balance via the HIF-1α/glycolysis pathway // Front. Immunol. 2021. V. 12. P. 649463. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.649463

  64. Zielińska M. et al. Role of transient receptor potential channels in intestinal inflammation and visceral pain: novel targets in inflammatory bowel diseases // Inflammatory Bowel Diseases. 2015. V. 21. № 2. P. 419. https://doi.org/10.1097/MIB.0000000000000234

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Успехи физиологических наук

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал