DOI:10.12289/j.issn.2097-4345.25104
中图分类号:R493
董世红1,2， 巩伟伟3， 曾颜毓2， 胡国炯4， 许纲1,2
| 【作者机构】 | 1同济大学医学院； 2同济大学附属第十人民医院康复医学科； 3上海市第一康复医院康复代谢科； 4同济大学附属养志康复医院(上海市阳光康复中心)研究型病房 |
| 【分 类 号】 | R493 |
| 【基 金】 | 国家自然科学基金(81771209) |
·临床研究·
【摘要】 目的 利用定量温度觉检测(quantitative thermal testing, QTT)结合特异性瞬时受体电位(transient receptor potential, TRP)通道激动剂,动态评估健康人温度觉敏感神经纤维功能状态。方法 招募72名健康受试者(20
35岁,男性42名,女性30名),采用QTT测量胸、腹部的温觉阈值(warm detection threshold, WDT)、凉觉阈值(cold detection threshold, CDT)和热痛觉阈值(heat pain threshold, HPT)。在胸部局部分别应用瞬时受体电位M8(transient receptor potential melastatin 8, TRPM8)激动剂薄荷醇和瞬时受体电位V1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)激动剂辣椒素后,重复进行QTT。使用非参数检验比较TRP通道激动剂干预前后温度觉阈值变化。结果 女性胸部的CDT为1.08(0.80,1.46) ℃,显著低于男性的1.49(1.05,2.10) ℃,差异有统计学意义(P<0.05);女性腹部的CDT为0.97(0.83,1.42) ℃,显著低于男性的1.26(1.17,1.95) ℃,差异有统计学意义(P<0.05);女性的HPT为38.88(38.12,41.42) ℃,显著低于男性的40.19(38.45,42.80) ℃,差异有统计学意义(P<0.05)。与空白组相比,应用薄荷醇后胸腹部凉觉敏感性增强,男性由1.49 ℃(1.05,2.10)降低至0.96 ℃(0.70,1.25),女性由1.08 ℃(0.80,1.46)降低至0.77(0.59,1.25) ℃,差异均有统计学意义(均P<0.05);应用辣椒素后热痛觉敏感性增强,男性由39.97 ℃(38.62,41.71)降低至38.67 ℃(37.49,40.29),女性由39.34 ℃(38.36,40.93)降低至38.66 ℃(37.47,40.12),差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论 QTT结合TRPV1和TRPM8通道激动剂,可用于动态评估健康人温度觉敏感神经纤维的功能状态。
定量温度觉检测(quantitative thermal testing, QTT)是临床常用的评估皮下神经纤维功能状态的方法[1]。通过检测冷觉阈值(cold detection threshold, CDT)、温觉阈值(warm detection threshold, WDT)、冷痛觉阈值(cold pain threshold, CPT)、热痛觉阈值(heat pain threshold, HPT)可有效评估温度觉敏感Aδ和C纤维的功能状态[2-3]。然而,传统QTT仅能提供静态的测量结果,难以揭示神经纤维在不同刺激条件下的动态响应特征[4]。
温度觉的感知依赖于外周感觉神经元中分布的瞬时受体电位(transient receptor potential, TRP)通道,其功能状态直接影响个体对温度觉及痛觉刺激的感受能力[5]。其中瞬时受体电位M8(transient receptor potential melastatin 8, TRPM8)和瞬时受体电位V1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)是目前研究关注的热点。TRPM8主要对828 ℃低温和薄荷醇敏感[6],而TRPV1则对40 ℃以上高温和辣椒素敏感[7]。因此,本研究选取TRPM8和TRPV1特异性激动剂薄荷醇和辣椒素,结合QTT,检测TRP通道激动剂应用前后WDT、CDT和HPT的变化,动态评估健康受试者在不同TRP通道激活条件下的温度觉敏感神经纤维功能状态,并证明该方法在健康人群中的可行性。
本研究经同济大学附属上海市第十人民医院伦理审查委员会批准(伦理号: SHSY-IEC-5.0/24k49),于2024年1月—2024年4月间在同济大学附属第十人民医院康复医学科进行。严格遵守机构及国家研究委员会制定的道德标准。
纳入标准: 年龄2035岁;无神经、精神或全身性疾病(如神经病、慢性疼痛综合征、偏头痛、糖尿病);签署知情同意书。
排除标准: 年龄<20岁或>35岁;存在神经、精神或全身性疾病(如神经病、慢性疼痛综合征、偏头痛、糖尿病);拒绝签署知情同意书。
1.2.1 温度觉检测 定量温度觉检测在隔音、光线柔和且通风良好的房间内进行,环境参数严格控制在室温2224 ℃、相对湿度60%。受试者取仰卧位,全身放松,避免体位变动干扰检测结果。
测试采用Q-sense定量温度觉检测设备(Medoc, Ramat Yishai, Israel),配备3 cm×3 cm风冷热探头(升降速率1 ℃/s),见图1。测试前向受试者详细说明测试流程及操作要点,确保其理解并配合;使用红外测温仪测量检测部位体表温度,将探头基线温度校准至该实测值;选定右侧胸椎T5节段与腹部胸椎T10节段作为检测位点,探头垂直紧贴皮肤。
图1 定量温度觉检测仪Q-sense[8]
Fig.1 Quantitative thermal testing device Q-sense
程序启动后温度匀速升高或降低,当受试者首次感受到凉感或温感时,立即按下手持遥控装置,此刻探头温度分别记为CDT和WDT;当温度继续升高至引发受试者明显热痛感时,此刻温度为HPT。温度刺激之间的间隔超过1 min。所得到的CDT、WDT和HPT即为空白状态下QTT参数。由于Q-sense设备的技术限制,CPT未纳入本次检测。
1.2.2 辣椒素和薄荷醇的应用 受试者首先完成空白状态下的QTT,随后在胸部T5测试部位选定3 cm×3 cm区域,均匀涂抹10.00%浓度薄荷醇乳膏(Everaid公司,YB1215),等待20 min药物渗透后重复QTT,以评估TRPM8激活对温度觉的影响。浓度的选择参考既往研究[6],10.00%浓度薄荷醇可有效激活TRPM8通道且具良好耐受性。
为避免TRP通道间相互作用对感知反应的干扰,实验设置24 h洗脱期后,再于同一区域涂抹0.025%浓度辣椒素乳膏(长春普华制药,H20030031),并在相同渗透时间(20 min)后进行第3次QTT测试。0.025%辣椒素的使用依据IASP相关共识,已被广泛用于诱导可控的热痛觉过敏反应,用以评估TRPV1功能,同时避免高浓度相关的神经毒性[6]。
统计分析采用SPSS 22.0。正态分布数据以均值±标准差
表示,非正态分布数据以中位数和四分位数[M(P25,P75)]表示。通过Kolmogorov-Smirnov检验评估数据正态性,结果显示WDT、CDT和HPT数据不服从正态分布(P<0.05),故采用非参数检验方法: Mann-Whitney U检验用于比较性别间的差异,Wilcoxon符号秩检验用于比较不同部位的差异;对于不同TRP通道激动剂对QTT阈值的影响,采用Friedman检验进行分析,若差异具有统计学意义,则使用Dunn Bonferroni’s检验进行两两比较。P<0.05为差异有统计学意义。
本研究共招募了72名健康受试者,其中男性42名,女性30名。所有受试者都具有良好的耐受性并完成了实验程序。所有受试者在年龄、受教育程度、体表温度等方面一般资料比较差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。
表1 受试者的一般临床资料
Tab.1 General clinical data of the subjects
项目男性(n=42)女性(n=30)年龄/年25.10±3.2524.83±3.71小学以上文化水平42(100.00)30(100.00)T5体表温度/℃32.62±1.0533.09±0.87T10体表温度/℃32.17±1.0532.24±0.99
在胸部,女性的CDT为1.08(0.80,1.46) ℃,显著低于男性1.49(1.05,2.10) ℃,差异有统计学意义(P<0.05);而WDT和HPT在性别间差异无统计学意义(P>0.05)。
在腹部,女性的CDT为0.97(0.83,1.42) ℃,显著低于男性1.26(1.17,1.95) ℃,差异有统计学意义(P<0.05);女性的HPT为38.88(38.12,41.42) ℃,显著低于男性40.19(38.45,42.80) ℃,差异有统计学意义(P<0.05)。WDT在性别间差异无统计学意义(P>0.05)。
在同性别下,胸、腹部位的WDT、CDT和HPT差异均不具有统计学意义(P>0.05),见图2。
图2 男性和女性胸部和腹部的各项QTT阈值
Fig.2 QTT thresholds for the chest and abdomen in males and females
A: WDT; B: CDT; C: HPT; *P<0.05
因不同部位之间的WDT、CDT和HPT差异不具有统计学意义(P>0.05),故只对性别进行分类,分析不同刺激条件(空白、薄荷醇、辣椒素)下的WDT、CDT和HPT变化。
不同性别受试者在三种刺激条件下的WDT分布见图3。经Friedman检验显示男性、女性三组间的WDT差异不具有统计学意义(P>0.05)。散点图显示,男性空白组WDT大部分数值位于1.551.65 ℃,中位数为1.79(1.30,2.09) ℃;薄荷醇组WDT大部分数值位于1.451.55 ℃,中位数为2.11(1.26,3.00) ℃,与空白组相比表现为敏感性降低;辣椒素组WDT大部分数值位于1.551.65 ℃,中位数为1.89(1.24,2.88) ℃,与空白组相比敏感性降低。
图3 T5测试部位受试者在不同刺激条件下的WDT分布
Fig.3 Distribution of WDT at the T5 test site under different stimulation conditions
散点图显示女性空白组WDT大部分数值位于1.401.50 ℃,中位数为1.70(1.34,2.18) ℃;薄荷醇组WDT大部分数值位于1.601.7 ℃,中位数为1.86(1.44,2.74) ℃,与空白组相比敏感性降低;辣椒素组WDT大部分数值位于1.551.65 ℃,中位数为1.65(1.22,2.16) ℃,与空白组相比敏感性增强。
不同性别受试者在三种条件下的CDT分布见图4。经Friedman检验显示男性三组间CDT差异具有统计学意义(P<0.05)。事后分析显示,与空白组相比,薄荷组CDT敏感性增强(P<0.05)。散点图显示男性空白组CDT大部分数值位于1.301.40 ℃,中位数为1.49(1.05,2.10) ℃;薄荷醇组CDT大部分数值位于0.800.90 ℃,中位数为0.96(0.70,1.25) ℃,与空白组相比敏感性增强;辣椒素组CDT大部分数值位于1.301.40 ℃,中位数为1.51(0.97,2.29) ℃,与空白组相比敏感性降低。
图4 T5测试部位受试者在不同刺激条件下的CDT分布
Fig.4 Distribution of CDT at the T5 test site under different stimulation conditions
*P<0.05
经Friedman检验显示女性三组间的CDT差异具有统计学意义(P<0.05)。事后分析显示,与空白组相比,薄荷醇组CDT敏感性增强(P<0.05)。散点图显示女性空白组CDT大部分数值位于0.901.00 ℃,中位数为1.08(0.80,1.46) ℃。薄荷醇组CDT大部分数值位于0.700.80 ℃,中位数为0.77(0.59,1.25) ℃,与空白组相比敏感性增强;辣椒素组CDT大部分数值位于0.800.90 ℃,中位数为0.90(0.65,1.24) ℃,与空白组相比敏感性增强。
不同性别受试者在3种条件下的HPT分布见图5。经Friedman检验显示,男性三组间HPT差异具有统计学意义(P<0.05)。事后分析显示,与空白组相比,辣椒素组HPT敏感性增强(P<0.05)。散点图显示男性空白组HPT大部分数值位于38.0039.00 ℃,中位数为39.97(38.62,41.71) ℃;薄荷醇组HPT大部分数值位于40.041.00 ℃,中位数为40.45(38.43,42.57) ℃,与空白组相比敏感性降低;辣椒素组HPT大部分数值位于38.0039.00 ℃,中位数为38.67 ℃(37.49,40.29),与空白组相比敏感性增强。
图5 T5测试部位受试者在不同刺激条件下的HPT分布
Fig.5 Distribution of HPT at the T5 test site under different stimulation conditions
与空白组相比,*P<0.05
经Friedman检验显示,女性三组间HPT差异具有统计学意义(P<0.05)。事后分析显示,与空白组相比,辣椒素组HPT敏感性增强(P<0.05)。散点图显示女性空白组HPT大部分数值位于38.0039.00 ℃,中位数为39.34(38.36,40.93) ℃。薄荷醇组HPT大部分数值位于41.0042.00 ℃,中位数为39.88(38.12,41.81) ℃,与空白组相比敏感性降低;辣椒素组HPT大部分数值位于38.0039.00 ℃,中位数为38.66(37.47,40.12) ℃,与空白组相比敏感性增强。
本研究通过定量温度觉检测联合TRP通道激动剂干预发现,性别因素及TRP通道功能状态对温度觉感知具有显著影响。研究结果显示,与男性相比,女性在CDT和HPT测试中的敏感性更高(P<0.05)。以往研究表明[9],女性皮肤温度感受器密度可能略高于男性。此外女性体型较小、体表面积相对较大,也增强了对温度变化的敏感性[10-11]。而胸部与腹部测试部位之间QTT阈值差异不具有统计学意义(P>0.05)。这一发现与Valenza等[12]的研究一致,提示在体表相近区域对温度觉检测结果影响较小。
在TRP通道激动剂的干预研究中进一步发现,温度感知与TRP通道的功能状态密切相关。温觉主要由C纤维传导,分子水平上依赖TRPV3和TRPV4通道[13-14]。TRPV3和TRPV4通道在皮肤角质形成细胞中表达,在温觉感知中发挥重要作用。其中,TRPV3在3335 ℃之间激活,并且对辣椒素不敏感;而TRPV4则可在更广的温度范围(2745 ℃)内响应刺激[5]。
应用薄荷醇后,男性WDT由1.79(1.30,2.09) ℃升高至2.11(1.26,3.00) ℃,女性WDT由1.70(1.34,2.18) ℃升高至1.86(1.44,2.74) ℃,提示温觉敏感性降低。研究表明[15],薄荷醇对TRPV3通道具有双向调节作用,低浓度与温暖刺激可降低神经活动,而高浓度与冷刺激则会增强神经放电。此外,薄荷醇具有冷却和局部麻醉作用,可降低神经末梢的兴奋性,从而影响温觉感知[16]。
应用辣椒素后,男性WDT升高至1.89(1.24,2.88) ℃,女性WDT降低至1.65(1.22,2.16) ℃,提示辣椒素对温度感知的影响存在性别差异。这一差异可能与雌激素对TRPV1通道的调控作用有关,雌激素可通过激活其受体(ERα/ERβ)直接上调TRPV1表达,并通过PI3K/Akt信号通路增强其磷酸化水平,从而提升辣椒素诱导的TRPV1敏感性[17]。尽管辣椒素对TRPV3无直接激活作用,但TRPV1激活后引发的钙离子内流可通过钙依赖性蛋白间接调节TRPV4活性[18]。此外,TRPV1和TRPV4在感觉神经元中共表达,两者之间可能存在信号通路交叉,间接影响温觉感知。
凉觉主要通过Aδ神经纤维传导,在分子层面上与分布于小神经纤维末端的TRPM8通道密切相关[5]。TRPM8在828 ℃激活,对低温刺激和薄荷醇高度敏感。
应用薄荷醇后,男性CDT由1.49(1.05,2.10) ℃降低至0.96(0.70,1.25) ℃,女性CDT由1.08(0.80,1.46) ℃降低至0.77(0.59,1.25) ℃(P<0.05),提示薄荷醇可显著增强凉觉敏感性。作为TRPM8受体的特异性激动剂,薄荷醇通过结合TRPM8通道的跨膜结构域(S2S4区域),诱导构象变化,促使离子通道开放。引发钙离子内流并导致神经元膜电位去极化,进而直接激活冷觉信号通路[5,19]。
应用辣椒素后,男性CDT升高至1.51(0.97,2.29) ℃,女性CDT变化至0.90(0.65,1.24) ℃,提示辣椒素对凉觉敏感性的影响较弱。先前研究观察到[20],辣椒素处理后皮肤区域的凉觉敏感性有所下降,其机制可能与辣椒素降低hTRPM8转染HEK细胞中的冷诱导电流相关。此外,辣椒素能够引起缓激肽和前列腺素E等促痛及促炎介质释放[21],这些介质可抑制TRPM8的表达,从而降低凉觉敏感性。然而,在本研究中,可能由于所用辣椒素浓度较低,未能观察到其对CDT的显著影响。
最后,热痛觉主要通过C纤维传导,在分子水平上主要依赖于TRPV1通道的介导。TRPV1在小直径感觉神经元上高度表达,并可被超过40 ℃的高温及辣椒素激活[5,22]。
应用薄荷醇后,男性HPT由39.97(38.62,41.71) ℃升高至40.45(38.43,42.57) ℃,女性HPT由39.34(38.36,40.93) ℃升高至39.88(38.12,41.81) ℃,提示热痛觉敏感性降低。研究表明[20],薄荷醇对TRPV1通道的调控具有浓度依赖性。高浓度薄荷醇通过激活TRPM8通道并抑制hTRPV1通道电流,从而间接影响HPT。
应用辣椒素后,男性HPT降低至38.67(37.49,40.29) ℃,女性HPT降低至38.66(37.47,40.12) ℃(P<0.05),辣椒素作为TRPV1特异性激活剂,能够与TRPV1胞内N端的香草酰胺结合位点结合,促使通道构象发生变化,导致Na+和Ca2+内流,引发神经元去极化,对热痛刺激的敏感性增强[23-24]。
然而,本研究亦存在一定局限。首先,未纳入冷痛觉阈值测量,可能影响对凉觉及痛觉敏感性变化的全面评估。其次,未进行皮肤温度诱发电位[24]等神经电生理检测,难以进一步探讨观察到的温度觉差异是否与神经传导功能相关。后续研究可引入CPT与皮肤温度诱发电位等电生理指标,增强温度觉功能评估的完整性。
综上所述,本研究结果表明,性别和TRP通道激动剂对温度觉检测结果具有一定影响。女性在凉觉和热痛觉测试中表现出相对更高的敏感性,可能与女性皮肤温度调节特点以及温度感受器密度有关。薄荷醇通过激活TRPM8通道增强凉觉敏感性。辣椒素则通过激活TRPV1通道增强热痛觉敏感性,且表现出一定的性别差异,提示雌激素可能参与调节TRPV1功能。此外,QTT结合TRP通道激动剂可作为动态评估健康人温度觉敏感神经纤维功能状态的方法,为临床温度觉功能评估提供一定参考。
利益冲突声明 所有作者声明不存在利益冲突。
作者贡献说明 董世红: 实验操作、论文撰写;巩伟伟: 数据分析、论文撰写;曾颜毓: 实验操作;胡国炯: 实验操作;许纲: 研究指导。
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