利用光致变色离子通道阻断剂对角膜冷觉神经末梢冲动活动进行光化学调控

《British Journal of Pharmacology》：Optochemical modulation of corneal cold nerve terminal impulse activity with a photochromic ion channel blocker

　　光响应化合物DENAQ调控角膜冷神经末梢自发活动的研究，发现其通过P2X3通道进入末梢，蓝光照射显著降低自发活动而不影响冷诱发反应，为干眼症治疗提供新思路。

　　在眼科领域，研究者一直致力于理解角膜冷感受器的功能组织及其在维持角膜表面健康中的作用。角膜冷感受器是三叉神经节（TG）神经元的外周轴突，专门用于感知温度变化。这些感受器通过表达TRPM8离子通道，对温度下降具有高度敏感性，同时对渗透压变化也具有反应性。在干燥环境下，由于泪液蒸发，这些冷刺激和渗透压变化会自然发生，从而导致角膜冷感受器的活动增强。这种增强的活动可能与干眼症相关的不适和疼痛密切相关。因此，研究角膜冷感受器的活动模式，有助于开发新的治疗方法，以缓解这些症状。

本研究中，科学家使用了一种称为DENAQ的光异构化小分子，探索其对角膜冷感受器活动的调控能力。DENAQ是一种合成的光致变色阻断剂，其结构包含二乙胺-偶氮苯-季铵盐，能够通过光刺激改变其构型。在实验中，DENAQ被应用于未经处理和慢性泪液缺乏的豚鼠角膜，通过蓝光照射来调节其活动。这一研究不仅揭示了DENAQ在角膜冷感受器中的作用机制，还探讨了其在干眼症治疗中的潜在应用价值。

DENAQ的作用机制主要依赖于其与P2X通道的相互作用。P2X通道是一类由ATP激活的离子通道，在多种感觉神经末梢中广泛存在。在本研究中，豚鼠角膜冷感受器主要通过P2X3通道进入DENAQ。在黑暗条件下，DENAQ以“trans”构型存在，能够阻断Kv通道和HCN通道，从而减少角膜冷感受器的自发活动。然而，当DENAQ在蓝光照射下发生构型变化，变为“cis”构型时，其对Kv通道的阻断作用被部分解除，导致自发活动的减少。这一现象在正常角膜和慢性泪液缺乏的角膜中均观察到，表明DENAQ对角膜冷感受器的调控具有普遍性。

值得注意的是，DENAQ对冷刺激引发的反应并不产生影响。即使在光照射下，冷刺激仍然能够引发角膜冷感受器的活动，且其频率和阈值与黑暗条件下的表现无明显差异。这表明DENAQ的作用主要集中在调控自发活动，而非直接干扰冷刺激引发的神经反应。此外，当使用P2X受体阻断剂（如TNP-ATP和purotoxin-1）处理角膜时，DENAQ的光调控效应被部分抑制，进一步验证了P2X通道在DENAQ进入神经末梢中的关键作用。

除了对角膜冷感受器的自发活动进行调控，DENAQ还被用于调节热刺激引发的眨眼反射。在麻醉大鼠中，通过局部滴注DENAQ并结合蓝光照射，研究者发现冷刺激引发的眨眼反射增强，而热刺激引发的反射则未受到明显影响。这表明DENAQ可能对冷敏感神经末梢具有特定的调控能力，而对热敏感神经末梢的影响较小。这种选择性可能与冷感受器和热感受器在神经结构和功能上的差异有关。

本研究还涉及了一系列实验方法，包括电生理记录、免疫组织化学分析和统计学处理。电生理记录用于测量角膜冷感受器的自发神经末梢冲动（NTI）频率和冷刺激引发的反应。通过将DENAQ应用于角膜后，使用蓝光照射并记录NTI的变化，研究者能够评估DENAQ的光调控效果。同时，免疫组织化学分析确认了DENAQ在角膜冷感受器中对P2X2和P2X3受体的识别，进一步支持了其通过这些通道进入神经末梢的假设。

此外，研究还发现，DENAQ的光调控效应可能部分依赖于Kv通道。在光照射下，Kv通道的阻断作用被解除，从而促进了神经末梢的超极化，减少了自发活动。这一效应在使用Kv通道阻断剂（如cilobradine）处理后依然存在，表明Kv通道在DENAQ光调控中起着重要作用。然而，研究者也指出，这一效应可能受到多种因素的影响，包括DENAQ的浓度、光的波长以及实验条件等。

在临床意义方面，DENAQ的光调控能力为干眼症的治疗提供了新的思路。干眼症患者常常经历角膜冷感受器的异常活动，这可能导致不适、疼痛和眨眼频率的改变。通过光调控DENAQ，可以有效地减少这种异常活动，从而缓解症状。同时，DENAQ作为一种光致变色分子，其进入神经末梢的能力依赖于P2X通道，这使得它能够选择性地作用于特定的神经结构，而不会对其他细胞产生广泛影响。这种特性使其成为一种潜在的精准治疗工具。

研究还指出，DENAQ的使用可能涉及多种机制。一方面，它通过阻断Kv通道和HCN通道，减少神经末梢的自发活动；另一方面，其在光照射下部分解除对Kv通道的阻断，促进神经活动的调节。这些机制的发现，不仅有助于理解角膜冷感受器的生理功能，还为开发新的药物提供了理论基础。

在实验过程中，研究人员还探讨了DENAQ在不同动物模型中的效果。例如，在豚鼠角膜中，DENAQ的光调控效应显著，而在大鼠中，其对眨眼反射的调控也显示出一定的潜力。这些结果表明，DENAQ可能在多种动物模型中具有广泛的适用性，但其具体效果可能因物种和实验条件的不同而有所变化。

综上所述，DENAQ作为一种光致变色分子，具有调节角膜冷感受器自发活动的能力。其通过P2X3通道进入神经末梢，并在光照射下部分解除对Kv通道的阻断，从而减少神经活动。这一发现不仅为理解角膜冷感受器的功能提供了新的视角，还为开发治疗干眼症的新型药物提供了理论依据。未来的研究可以进一步探索DENAQ在不同疾病模型中的应用，以及其对其他感觉神经末梢的潜在影响。