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离子通道瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1）的激活是痛觉的组成部分，导致通道宽度的扩大，促进阳离子和大分子有机分子的通过。然而，由于缺乏合适的研究水动力学的工具，TRPV1通道对水的渗透率仍然不确定。
2024年11月21日，新加坡国立大学刘小钢、耶鲁-新加坡国立大学学院Zhuang Bilin、北京大学Chang Chao共同通讯在Nature Biomedical Engineering（IF=26.8）在线发表题为“Solvent-mediated analgesia via the suppression of water permeation through TRPV1 ion channels”的研究论文。该研究表明通过TRPV1离子通道抑制水渗透的溶剂可以介导镇痛。瞬时受体电位（TRP）通道是响应多种生理刺激的细胞整合体。在这些通道中，TRPV1因其作为伤害感受器的作用而成为一个重要的成员。TRPV1对炎症因子和其他疼痛诱导药物高度敏感，使其成为疼痛管理的一个有吸引力的靶点。TRPV1是一种非选择性阳离子通道，在其离子渗透途径上有两个收缩位点。第一个收缩部位是靠近细胞外侧的上选择性过滤器；第二个是位于细胞质部分附近的下栅极。与传统的电压门控钾通道不同，TRPV1具有尺寸受限的选择性过滤器，它在激活后具有显著的孔扩张特性。广泛的功能和结构研究调查了阳离子作为通过TRPV1渗透的电荷载体的作用。它的宽孔能够容纳单价、二价甚至大的有机阳离子（约9 Å）通过通道。尽管水在生物过程中起着至关重要的作用，但尚不清楚水分子（直径为2.75 Å并与离子溶质共存）是否可以通过TRPV1渗透。先前的研究表明，质子可以通过TRPV1流动，这暗示了水可能通过通道渗透。尽管TRPV1亚态的高分辨率结构已经捕获了通道激活后孔隙区域周围水聚集的现象，但仍然不清楚水是否真的可以通过气孔运输。鉴于溶剂化在许多细胞过程中起着至关重要的作用，阐明溶剂对TRPV1活性和相关生理过程的影响至关重要。H2O和D2O的不同渗透速率有利于溶剂介导的TRPV1功能的调节（图源自Nature Biomedical Engineering）该研究通过在单细胞和单分子水平上监测活化TRPV1的水渗透性，并将单通道电流测量与分子动力学模拟相结合，利用上转换纳米磷光体区分H2O和D2O，发现水分子流过TRPV1，并揭示了水迁移、阳离子流动和TRPV1功能之间的直接联系。研究人员还在急性或慢性炎症性疼痛的小鼠模型中表明，给药氘化水可以抑制TRPV1的活性，阻断疼痛信号的传递，减轻疼痛，而不影响其他神经反应。溶剂介导的镇痛可能激发疼痛管理的替代方案。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41551-024-01288-2
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