TRPV4（瞬时受体电位香草素4）在重复多变应激（Repeated Variate Stress, RVS）诱导的雄性和雌性小鼠排尿频率增加及躯体感觉过敏中的作用

《Journal of Molecular Neuroscience》：The Role of TRPV4 in Repeated Variate Stress-Induced Increases in Voiding Frequency and Somatic Sensitivity in Male and Female Mice

　　

摘要：心理压力是下尿路（Lower Urinary Tract, LUT）功能障碍的已知诱发因素，并可加剧盆腔疼痛，但其潜在机制尚不完全清楚。瞬时受体电位香草素4（Transient Receptor Potential Vanilloid 4, TRPV4），一种表达于LUT组织及相关传入通路的感觉机械性离子通道，被认为可将应激相关信号偶联至排尿功能改变。本研究验证TRPV4是重复多变应激（RVS）引发膀胱功能障碍所必需的，并参与应激相关的躯体感觉过敏及焦虑样行为。研究人员对雄性和雌性野生型（Wild-Type, WT）及Trpv4敲除（Knockout, KO）小鼠实施RVS，采用清醒膀胱测压（Conscious Cystometry）、排点试验（Void Spot Assay, VSA）、机械敏感性测试（盆腔及后爪）及行为学检测（开场实验、高架十字迷宫）。结果显示RVS引起LUT组织中Trpv4mRNA呈性别和组织特异性调控。WT小鼠经RVS后两性均出现膀胱过度活动，表现为排尿频率增加及排尿间歇期（Intermicturition Interval, IMI）缩短；上述应激诱导的变化在Trpv4KO小鼠中消失，证明TRPV4是应激诱发膀胱功能障碍所必需。膀胱压力指标揭示WT小鼠存在性别依赖性效应而Trpv4KO小鼠无此现象。VSA识别出性别特异的自发排尿变化，且与膀胱测压结果并非完全一致，表明激发与非激发检测具有互补敏感性。尽管Trpv4KO小鼠对抗应激相关膀胱功能障碍，但RVS后仍表现出盆腔及后爪机械敏感性增加。行为学检测显示存在性别依赖的应激韧性差异。研究结果表明TRPV4是应激诱导膀胱过度活动的关键介导因子，并在Trpv4KO小鼠中显示出内脏膀胱功能与牵涉性机械痛觉结局的分离现象。

论文解读：TRPV₄在重复多变应激诱导小鼠膀胱功能障碍及躯体感觉改变中的作用

本文发表于《Journal of Molecular Neuroscience》。下尿路（LUT）功能障碍如膀胱过度活动症（OAB）及间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征（IC/BPS）常被心理应激所诱发或恶化，但连接心理应激与排尿功能改变的神经生物学机制尚未阐明。瞬时受体电位香草素4（TRPV₄）是一种机械敏感性非选择性阳离子通道，广泛表达于膀胱尿路上皮、黏膜下神经丛、逼尿肌及背根神经节（Dorsal Root Ganglion, DRG），参与膀胱充盈时的牵张感受、ATP释放及传入神经兴奋性调节。既往研究表明RVS可改变LUT中Trpv₄转录水平，且膀胱内给予TRPV₄拮抗剂可减轻应激诱导的膀胱功能障碍，提示TRPV₄可能介导应激相关的LUT功能紊乱，但其确切作用及在雌雄两性中的差异尚待在全局Trpv₄敲除（Trpv₄^-/-）模型中系统验证。此外，应激常伴发盆腔牵涉性躯体痛觉过敏，TRPV₄在此过程中的角色亦不明确。为此，研究人员假设TRPV₄是RVS诱导排尿频率增加及躯体感觉过敏的中介，并通过雄雌WT及Trpv₄KO小鼠全面评估排尿功能、躯体敏感性、焦虑样行为及Trpv₄mRNA表达变化。

主要关键技术方法：

研究人员使用4–5月龄雄性及雌性C57BL/6野生型（WT）小鼠和同背景全局Trpv₄敲除（Trpv₄^-/-）小鼠，随机分为对照组与14天重复多变应激（RVS，含震荡、足电击、站立平台、强迫游泳、束缚交替）组。主要检测方法包括：（1）实时荧光定量RT-PCR检测膀胱尿路上皮、逼尿肌、腰骶段脊髓（L₁, L₂, L₅, L₆, S₁）及DRG（L₁, L₂, L₅, L₆, S₁）中Trpv₄mRNA表达；（2）清醒、开放出口、持续灌注膀胱测压（Conscious Cystometry）评估排尿间歇期（IMI）、灌注容量（功能性膀胱容量）、阈值压、最小/平均/最大膀胱压；（3）视频监测排点试验（Void Spot Assay, VSA）于4小时内记录自发排尿斑点数及体积；（4）von Frey纤维丝测痛法检测基线及RVS后盆腔（下腹部）和后爪（足底）机械性感觉过敏（计算最大可能反应百分比）；（5）开场实验（Open Field Test）及高架十字迷宫（Elevated Plus Maze, EPM）评估运动活性及焦虑样行为，分别于RVS前及RVS过程中多点检测。统计学采用多因素ANOVA及适当的事后检验，非正态数据用Kruskal–Wallis检验。

研究结果：

Sex and LUT tissue specific changes in TrpV4 mRNA expression in WT mice following RVS

RVS引起WT小鼠下尿路Trpv₄转录本呈性别与组织特异性改变：雌性WT小鼠尿路上皮Trpv₄mRNA在2周及4周RVS后显著下调，雄性无变化；雄性WT小鼠逼尿肌Trpv₄mRNA在4周RVS后显著上调，雌性无变化。脊髓段L₁在雌性WT 2周RVS后下调，L₅在雄性WT 4周RVS后上调，S₁在两性4周RVS后均上调。DRG中L₂、L₆、S₁在雌性WT 4周RVS后上调，雄性DRG无变化。表明心理应激通过区域化、性别依赖性方式重塑TRPV₄相关感觉通路。

Baseline Sex- and Genotype-Dependent Differences in Open Field Behavior

开场实验基线显示WT雄性比WT雌性表现出更多外周僵住及更少中心区活动（提示基础焦虑水平差异）。Trpv₄KO雌鼠总移动距离降低、中心区活动时间减少、外周僵住增加；Trpv₄KO雄鼠总移动距离及最大速度降低。表明TRPV₄缺失降低两性自发活动，且基因型与性别共同影响基础行为。

RVS induces time-dependent and sex-specific changes in elevated plus maze behavior in Trpv4 KO mice

高架十字迷宫显示两性Trpv₄KO小鼠RVS后开放臂停留时间减少、闭合臂增加（焦虑样行为增加）。雌性Trpv₄KO在RVS第3天开放臂时间未较基线下降（急性应激韧性），而雄性Trpv₄KO第3天即下降；早期间性别差异在RVS持续至第7天后消失。提示TRPV₄缺失背景下雌性对急性应激具短暂韧性，且TRPV₄可能调节中枢应激回路。

TRPV4 is required for stress-induced alterations in cystometric parameters

清醒膀胱测压显示WT小鼠RVS后两性IMI缩短、灌注容量（功能性膀胱容量）减少（膀胱过度活动），而Trpv₄KO小鼠RVS前后IMI及容量均无显著变化，即TRPV₄缺失完全阻断应激诱导的膀胱过度活动，且该保护效应无性别差异。基线Trpv₄KO小鼠较WT有更长IMI及更大容量（与既往报道一致）。

Sex- and Genotype-Dependent Changes in Bladder Pressure Following RVS

RVS使雄性WT阈值压显著降低，雌性WT无变化；两性Trpv₄KO阈值压不受RVS影响。平均压雌性WT高于雌性KO，最大压雌性WT RVS后降低。表明膀胱压力动态受性别及TRPV₄存在与否的双重调节。

Effects of RVS on voiding patterns assessed by void spot assay

VSA显示雌性WT小鼠RVS后4小时内≥3次排尿事件比例增加，雄性WT无此自发排尿频次增加；Trpv₄KO两性RVS后排尿频次分布无增加。说明VSA捕获到雌性应激相关尿频但与膀胱测压存在性别部分分离，反映两检测法分别反映自然行为与强制充盈下的不同维度。

Sex- and strain-dependent effects of RVS on pelvic and hindpaw somatic sensitivity

von Frey测试显示：WT雌性RVS后盆腔敏感性显著增加，WT雄性无变化；Trpv₄KO两性RVS后盆腔及后爪机械敏感性均显著增加（KO未获保护反而等于或超过WT变化）。WT雄性RVS后后爪敏感性反而降低。表明RVS诱导躯体敏感存在性别及基因型差异，且TRPV₄缺失不能防止、甚至共存于应激诱发的躯体机械性过敏，提示膀胱排尿功能与牵涉性躯体痛由不同机制介导。

讨论与结论翻译总结：

研究人员发现RVS引起LUT及感觉通路中Trpv₄转录本呈性别与组织特异性可塑性。功能上，Trpv₄全局缺失消除了两性小鼠RVS诱导的排尿频率增加及IMI缩短，证实TRPV₄是心理应激引发膀胱过度活动所必需。与之分离的是，Trpv₄KO小鼠并未被保护免受RVS诱发的盆腔及后爪机械性 hypersensitivity，反而表现出明显敏感化，提示膀胱充盈传导与躯体痛觉处理涉及不同TRP通道或代偿机制（可能涉及TRPV₁上调）。行为学上雌性Trpv₄KO在急性RVS时表现高架十字迷宫开放臂探索相对维持（应激韧性），提示TRPV₄参与中枢焦虑相关环路。本研究确立TRPV₄为心因性应激致膀胱功能紊乱的关键介质，支持以TRPV₄为靶点干预伴尿频、容量减少的应激相关性膀胱疾病（如OAB及IC/BPS），并揭示内脏与躯体应激结局在TRPV₄缺失模型中的解离现象。