综述：哺乳动物伤害性热感觉的神经元和离子通道机制：感觉生理学与药理学的难题

瞬态受体电位香草素亚家族1型（TRPV₁）是首个被发现的伤害性热敏感通道。在啮齿类动物中，其在多模式伤害性感受器（polymodal nociceptors）细胞体的热反应中作用显著，但在皮肤外周末梢中的作用却出乎意料地小。TRPV₁对热阈值的贡献取决于解剖学定位，在小鼠尾巴中普遍存在，而在后爪中缺失。在啮齿类动物的行为测试中，TRPV₁在较低温度下作用微不足道，但在较高温度下作用显著。与基础热反应相反，炎症性热痛觉过敏/触觉过敏（inflammatory heat hyperalgesia/allodynia）严重依赖于TRPV₁。与大鼠和小鼠相反，TRPV₁受体拮抗剂会提高人类的热痛觉阈值（heat pain threshold），可能导致烫伤并妨碍其临床应用。TRPM3和anoctamin 1（ANO1）是其他热敏感通道，在啮齿类动物的伤害性热反应性中作用有限。冷和热激活的TRPA1通道在热感觉中的功能尚有争议。相比之下，TRPV2、TRPV3、TRPV4和TRPM2通道不太可能是伤害性热感觉的主要决定因素。在小鼠中联合遗传敲除TRPV₁、TRPA1和TRPM3导致热反应几乎完全减少；然而，热阈值保持不变。然而，在人类中，联合药理学阻断这三种TRP通道仅将皮肤的伤害性热阈值提高1°C。TRPV₁似乎是唯一已知的热传感器，在热痛觉感觉中具有已确立但有限的作用；因此，其他热传感器也必须参与。

伤害性热反应性对生物体的生存至关重要，因为引发的疼痛可通过诱导回避反应来防止组织损伤。类似其他感觉模式，伤害性热刺激的强度与反应幅度之间存在关系。该刺激-反应关系有两个特征参数：激活阈值（activation threshold）和伤害性热转导的增益（gain）。激活阈值定义为伤害性热刺激引发可测量反应的最低温度。该关系在炎症或神经病理条件下外周敏化（peripheral sensitisation）时发生变化，热敏感神经末梢变得高反应性，激活阈值可能降低（导致触觉过敏），增益增加（导致痛觉过敏）。

测量伤害性热反应性的方法包括膜片钳实验（patch-clamp）、Ca²⁺成像（Ca²⁺ imaging）、神经肽释放检测、单纤维记录（single-fibre recording）以及行为回避反应测试（如甩尾试验、热板试验）。行为测试通常测量撤回反应的潜伏期（latency time），该时间与反应幅度成反比。然而，潜伏期方法存在局限性，例如难以跨设备比较结果，且无法检测热阈值变化。因此，发展了基于热阈值的行为测试，如升温热板（increasing-temperature hot plate）和升温水浴（increasing-temperature water bath），用于测量最低引发伤害性反应的温度。

伤害性热激活阈值通过电生理实验或人类心理物理研究确定。刺激-反应关系的参数（激活阈值和转导增益）并非紧密耦合，一个参数变化可能不影响另一个。例如，角叉菜胶（carrageenan）处理大鼠后，经典热板试验中潜伏期缩短，但升温热板测得的阈值不变，表明仅疼痛增加更快。加热速率影响热阈值，涉及热感觉、反应时间和组织热惯性等因素。此外，TRPV₁电流的热失活可能参与阈值依赖。缓激肽（bradykinin）等致痛物质可通过敏化降低热阈值，导致热触觉过敏甚至持续性疼痛。

支配皮肤和粘膜的初级感觉神经元的细胞体位于背根神经节（dorsal root ganglia, DRG）、三叉神经节和迷走神经节。多模式伤害性感受器（也称为机械-热敏感 [MH] 伤害性感受器）在检测伤害性热刺激中起主导作用。这些神经元包括无髓鞘C纤维（C-MH单位）和薄髓鞘Aδ纤维（A-MH单位）。它们需要较高温度（>40–47°C）激活，并编码热刺激增益至60°C。相比之下，C纤维温觉感受器激活温度较低（>34°C），但在44°C以上放电率急剧下降。

基于神经化学特性，小直径伤害性初级感觉神经元可分为两个亚群：肽能神经元（表达P物质和/或降钙素基因相关肽 [CGRP]）和非肽能神经元（表达植物多糖异凝集素B4 [IB4] 结合位点）。IB4阳性和阴性神经元各占约50%，在神经营养因子依赖性和脊髓投射模式上不同。另一个分类依据是辣椒素（capsaicin）敏感性，TRPV₁受体在两类神经元中均有表达。Mrgprd（Mas-related G protein-coupled receptor）表达于约75%的非肽能IB4阳性神经元中，与IB4表达有重叠。

初级感觉神经元细胞体的热诱导离子电流研究表明，约56%的小直径神经元对伤害性热敏感，激活阈值约42°C。这些神经元分为低阈值（45°C，辣椒素敏感）和高阈值（51°C，辣椒素不敏感）群体。IB4阴性和阳性神经元群体中均有约一半对热敏感，但IB4阴性神经元表现出更大的热诱导电流。神经生长因子（NGF）可增加热敏感伤害性感受器数量但不改变阈值。

通过消融技术评估神经元亚群参与度。辣椒素处理选择性消融表达TRPV₁的多模式伤害性感受器，导致热反应迟钝。NGF剥夺耗尽IB4阴性神经元，减少热反应。IB4-saporin偶联物消融IB4阳性神经元降低热和机械反应性。Mrgprd表达神经元遗传消融对热敏感性无影响，但与TRPV₁神经元消融结合导致热反应几乎完全丧失。选择性破坏TRPV₁表达神经元完全阻止40–50°C范围的行为反应，提示其他热传感器贡献。

热激活离子通道/受体包括TRPV₁、TRPV₂、TRPV₃、TRPV₄、TRPA1、TRPM₂、TRPM₃和ANO1。激活阈值受膜电压、pH等因素影响。TRP通道在热刺激下开放概率平滑上升，Q₁₀值可达100以上。神经元的表现阈值由所有通道共同决定，包括温度敏感的K⁺通道如TRAAK和TREK-1。

TRPV₁于1997年被克隆，由四个亚基组成同源四聚体，形成非选择性阳离子通道，可通透Na⁺、Ca²⁺和K⁺。表达于小至中型伤害性神经元，包括C和Aδ纤维，以及背角和脑干。TRPV₁可被伤害性热、辣椒素、RTX、内源性脂质和炎性介质敏化。在啮齿类动物中，TRPV₁在细胞体的热反应中几乎排他性，但在外周末梢作用小，可能因通道冗余。行为测试显示，TRPV₁在较低温度下作用边缘，在较高温度下作用显著，且解剖学定位影响其参与（如尾巴与后爪）。TRPV₁在炎症性热痛觉过敏中不可或缺。

TRPV₂响应温度高于53°C，但TRPV₂敲除小鼠对热刺激反应正常，表明其不主要参与热感觉。TRPV₃响应温暖温度（>33°C），敲除小鼠结果不一，可能不主要决定伤害性热阈值。TRPV₄响应25–34°C，敲除小鼠热痛觉测试无显著差异。TRPA1最初被描述为冷激活通道，但后续研究显示其可被冷和热激活，呈U型刺激-反应曲线。TRPA1敲除小鼠对热敏感性影响不一，但参与某些热痛觉过敏模型。

TRPM₂表达于IB4阳性神经元，响应34–42°C温暖刺激，但敲除不影响伤害性热反应。TRPM₃响应温度高于30°C，在小鼠中敲除导致热反应潜伏期延长和CFA诱导热痛觉过敏缺失。ANO1是Ca²⁺激活Cl⁻通道，响应温度高于44°C，与TRPV₁共表达。敲除或抑制ANO1损害热感觉和炎症性痛觉过敏。

联合遗传敲除TRPV₁、TRPA1和TRPM₃的小鼠几乎完全丧失伤害性热敏感性，但热阈值不变。在人类中，联合药理学阻断TRPV₁、TRPA1、TRPM₃和ANO1仅部分降低热痛觉强度和提高阈值，效应主要由TRPV₁介导。TRPV₁拮抗剂仅将热痛觉阈值提高1°C，提示其他热传感器参与。

总之，伤害性热敏感通道包括TRPV₁、TRPM₃和ANO1在啮齿类动物中起作用，但TRPV₁是人类中唯一已知的有限作用热传感器，物种差异显著。TRPV₁在热感觉中的作用取决于神经元内定位、解剖学位置、刺激强度、组织状态和物种。这些发现对开发外周作用镇痛药有启示，如靶向热敏化而非基础TRPV₁功能可能避免烫伤风险。