辣椒素与TRPV1是什么?辣是痛觉?

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介绍

最近气温又要下降,冷冷的天气,来份麻辣锅,享受辣汤嘴里又麻又辣的感觉真过瘾。究竟辣是一种味觉,还是一种痛觉? 一直以来众说纷纭,直到科学的进步才解释了这个谜团。其实,人类在接触到辣椒后,辣椒中的辣椒素因此被释放。辣椒素接上了辣椒素受体,始之活性升高,因而造成疼痛。因此辣其实是一种痛觉。而经研究发现,这个接受辣椒素的受体叫TRPV1。

结构

TRPV1由六个跨模次单位组成,它会形成四具体来发挥效果。详细的结构如下:

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TRPV1的结构 (来源于参考资料文献)

TRPV1是一个阳离子通道,可被外因性及内因性的物质藉由异位调控所刺激,这些刺激因子包含:高温(温度高于43度时)、低pH值、Mg2+、Ba2+、辣椒素、脂质、动物毒素等。此通道存在于中枢及末梢神经系统,涉及痛觉的传递以及整合疼痛的信息。

下图是TRPV1受体结合辣椒素后的结构变化:

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TRPV1受体结合辣椒素后的结构变化 (来源于参考资料文献)

功能

在动物研究中,发现TRPV1参与了体温调控,TRPV1的选择性拮抗剂会导致体温升高。在人体内TRPV1通道通过告知大脑应当降温,来调节体温。这也是为什么食用含辣椒素(Capsaicin)的食物会促使流汗借此降低体温。而目前被讨论最广泛的是TRPV1与辣椒素的关系与医学上的应用。作用在TRPV1感受器上的药物,能用于治疗与多发性硬化症、化疗、截肢、骨关节炎有关的疼痛。在中枢神经系统中,该通道除了被认为可以用于治疗神经性疼痛之外,还可以治疗如焦虑、癫痫的症状。

临床研究

心血管方面

1. 冠状动脉疾病

在内皮细胞中,TRPV1的活化促使内皮细胞制造内皮型一氧化氮合成酵素(eNOS),合成一氧化氮(NO)。一氧化氮使平滑肌放松、血管扩张,并降低发炎反应。研究显示,在动脉粥状硬化动物中,膳食中给予辣椒素可减少动脉粥状硬化块与降低发炎。

2. 心肌梗塞

另外,型研究显示辣椒素敏感型神经(Capsaicin-sensitive sensory nerves)具有心脏保护作用(Cardioprotective)。推论原因在于它会促使CGRP(Calcitonin gene related peptide) 和SP(substance P)的释放。

在心血管方面,刺激TRPV1总结而论是有益处的,然而更详细的机转及功效值得再探讨。

疼痛方面

论到疼痛,TRPV1与辣椒素又牵上了关系。在暴露于高剂量或重复剂量的辣椒素后,TRPV1受体会去敏化(Desensitization),进而导致受体功能的抑制。然而科学家尚不完全清楚辣椒素的机制。推测辣椒素的镇痛作用也许与感觉纤维的退化有关。

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辣椒素Capsaicin及其衍生物结构 (来源于参考资料文献)
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辣椒素的止痛机制 (来源于参考资料文献)

辣椒素其他临床用途

辣椒素还有其他临床用途,像是:

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辣椒素其他临床用途 (来源于参考资料文献)
  • 肥胖: 辣椒素具有抑制食欲作用,加上本身热量低,可以用来抑制肥胖。
  • 糖尿病: 辣椒素具有调节胰岛素浓度作用,进而帮助控制糖尿病病人的血糖。
  • 支气管及过敏性疾病: 辣椒素可以使感觉神经纤维去敏化,减少过敏的高反应性。
  • 胃肠道疾病: 辣椒素的胃保护作用在于对感觉神经元的调控,每天三次400μg的辣椒素,可以减少乙醇和Indomethacin引起的胃黏膜损伤。此外,辣椒素还能降低幽门螺杆菌诱导的NF-κB活性。
  • 泌尿道疾病
  • 搔痒

辣椒素的用途虽广,在应用上还是需要医生指示加上适当的应用,才不会还没发挥功效先辣到了自己。

参考资料:

  1. Yang, F. and J. Zheng (2017). “Understand spiciness: mechanism of TRPV1 channel activation by capsaicin.” Protein Cell 8(3): 169-177. 🔗
  2. Szabados T, Gömöri K, Pálvölgyi L, et al. Capsaicin-Sensitive Sensory Nerves and the TRPV1 Ion Channel in Cardiac Physiology and Pathologies. Int J Mol Sci. 2020;21(12):4472. Published 2020 Jun 23. doi:10.3390/ijms21124472 🔗
  3. Fattori V, Hohmann MS, Rossaneis AC, Pinho-Ribeiro FA, Verri WA. Capsaicin: Current Understanding of Its Mechanisms and Therapy of Pain and Other Pre-Clinical and Clinical Uses. Molecules. 2016;21(7):844. Published 2016 Jun 28. doi:10.3390/molecules21070844 🔗
  4. Rosenbaum T, Simon SA. TRPV1 Receptors and Signal Transduction. In: Liedtke WB, Heller S, editors. TRP Ion Channel Function in Sensory Transduction and Cellular Signaling Cascades. Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis; 2007. Chapter 5. 🔗

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