PPARγ配体能够激活离子通道TRPA1

《European Journal of Pharmacology》：PPARγ ligands activate the ion channel TRPA1

PPARγ激动剂如troglitazone、nTZDpa和GW9662通过非共价机制激活TRPA1离子通道，引发钙离子内流和疼痛行为，分子对接显示其结合位点位于TRPA1的预S1螺旋和S4-S5连接区。

　　在科学研究中，理解分子如何与细胞膜上的受体相互作用，对于开发新的药物和治疗策略至关重要。本文探讨了PPARγ（过氧化物酶增殖体激活受体γ）配体对TRPA1（瞬时受体电位香草酸亚型1）通道的影响，揭示了这些配体在激活TRPA1方面的作用机制，并探讨了其潜在的临床意义。

PPARγ是一种重要的核受体，参与调节多种生理过程，包括能量代谢和炎症反应。长期以来，它被认为是治疗2型糖尿病的重要靶点，其合成配体——噻唑烷二酮类药物（TZDs）如曲格列酮（troglitazone）和罗格列酮（rosiglitazone）被广泛用于改善胰岛素敏感性。然而，随着对这些药物的进一步研究，科学家们发现它们可能在某些情况下也具有镇痛作用。这种现象引起了科学界的兴趣，因为这提示我们PPARγ的激活可能通过非传统途径影响疼痛感知。

TRPA1是一种在感觉神经元中高度表达的离子通道，主要负责对某些化学物质和物理刺激的反应，从而引发疼痛感。这种通道可以被多种类型的配体激活，包括一些具有亲电性质的内源性化合物，如15-脱氧-Δ12,14-前列腺素J2（15d-PGJ2）和4-羟基壬烯醛（4-HNE）。这些配体通过与TRPA1的半胱氨酸残基发生共价修饰来激活通道。然而，本文的研究表明，某些PPARγ配体并不依赖这种共价修饰，而是通过非共价的机制与TRPA1相互作用，从而引发钙离子（Ca2?）内流，这与TRPA1的激活过程相关。

研究人员使用了多种实验方法，包括细胞内钙离子浓度的测量和电压钳记录，来分析不同PPARγ配体对TRPA1的影响。结果显示，TZD类药物如曲格列酮和罗格列酮在表达TRPA1的CHO细胞中引发了浓度依赖性的Ca2?内流反应，而在未转染的细胞中则没有这种反应。这表明这些药物确实能够激活TRPA1。此外，非TZD的PPARγ配体nTZDpa和PPARγ拮抗剂GW9662也表现出类似的TRPA1激活能力，进一步说明了PPARγ配体与TRPA1之间可能存在广泛的相互作用。

为了验证这些配体是否通过共价修饰来激活TRPA1，研究人员还测试了它们在存在大量半胱氨酸甲酯（一种强效的硫醇类物质）时的活性。结果显示，这些配体的活性并未受到显著影响，表明它们并非通过与半胱氨酸残基形成共价键来发挥作用。此外，使用二硫苏糖醇（DTT）处理细胞，发现它对这些配体的激活效果没有明显逆转，进一步支持了非共价机制的观点。

在动物实验中，研究人员发现，当曲格列酮通过局部注射进入小鼠足部时，会引起明显的疼痛行为，如舔舐、咬合和颤抖，但这种反应在TRPA1基因敲除的小鼠中并未出现。这表明，曲格列酮引起的急性疼痛反应是通过TRPA1介导的。这些发现不仅加深了我们对TRPA1功能的理解，还为PPARγ配体在镇痛方面的应用提供了新的视角。

进一步的分子对接研究揭示了曲格列酮、nTZDpa和GW9662在TRPA1上的结合位点。这些配体似乎结合在TRPA1的pre-S1螺旋区域，形成了与色氨酸711（Trp711）的π-π堆积相互作用，以及与多个疏水性残基的相互作用。这些结果表明，这些PPARγ配体与TRPA1的结合机制与传统的电位依赖性激活不同，而是通过非共价相互作用来影响通道的活性。

值得注意的是，曲格列酮在临床使用过程中由于其肝毒性而被撤市，而罗格列酮也因心血管风险而被限制使用。尽管这些药物在治疗糖尿病方面具有重要价值，但它们在体内可能通过TRPA1引发某些副作用，特别是在胃肠道。TRPA1在胃肠道中广泛表达，特别是在肠嗜铬细胞中，这使得它成为研究这些药物胃肠道副作用的一个重要靶点。

此外，研究还发现，一些简单的TZD结构，如5-（4-甲基苯基）-TZD，虽然在激活TRPA1方面表现出一定的效果，但其作用强度明显低于曲格列酮和nTZDpa。这种差异可能与这些化合物的脂溶性有关，因为脂溶性更高的化合物更有可能穿过细胞膜并与TRPA1的疏水性结合位点相互作用。

这些研究结果表明，PPARγ配体不仅在调节代谢过程中起作用，还可能通过激活TRPA1来影响疼痛感知。这种双重作用机制为理解这些药物的复杂药理学特性提供了新的线索，并为开发更安全有效的镇痛药物提供了理论基础。通过进一步的研究，我们可以更好地利用这些配体的特性，探索其在治疗疼痛和代谢性疾病中的潜在应用。