余冬梅 綜述,陳 明審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科 400016)

瞬時(shí)感受器陽(yáng)離子通道(transient receptor potential,TRP)是位于細(xì)胞膜上的一種非選擇性陽(yáng)離子通道跨膜蛋白質(zhì),當(dāng)其被激活時(shí),允許包括鈣離子在內(nèi)的陽(yáng)離子進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。哺乳類(lèi)T RP是在1995～1996年在研究由刺激磷脂酶-C(PLC)受體信號(hào)通道引起的細(xì)胞內(nèi)持續(xù)增加的鈣離子流發(fā)生機(jī)制時(shí)被發(fā)現(xiàn)。到目前為止,在哺乳動(dòng)物中已克隆了33個(gè)TRP亞型,根據(jù)同源性不同,T RP分為7個(gè)亞族,分別是TRPC、T RPV、T RPM、T RPP、TRPA、TRPM L及 T RPN。T RPC與果蠅的TRP同源性最高。TRPC家族包括7個(gè)亞族成員(T RPC1～7),廣泛表達(dá),涉及功能廣泛,參與多種疾病的病理生理過(guò)程。TRPC功能異?？赡軙?huì)導(dǎo)致人類(lèi)各系統(tǒng)功能的異?！，F(xiàn)將T RPC的最新研究進(jìn)展綜述如下。

1 T RPC的結(jié)構(gòu)

TRPC蛋白由6個(gè)跨膜a螺旋組成,第5、6跨膜結(jié)構(gòu)域共同構(gòu)成發(fā)卡通道結(jié)構(gòu),這是T RPC蛋白的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),其氨基端和羧基端均在細(xì)胞內(nèi)。氨基端同源性較高,多含有2～4個(gè)保守的錨蛋白(ankyrin)樣重復(fù),與通道蛋白的細(xì)胞膜錨定有關(guān),錨蛋白與T RPC相互作用可形成功能性的同聚或異聚四聚體,從而在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。羧基端變異性較大,與TRPC的自身調(diào)節(jié)有關(guān)[1]。T RPC結(jié)構(gòu)的多樣性表明,它們與細(xì)胞功能的多樣性相關(guān)。

2 T RPC的激活機(jī)制

TRPC的激活受滲透壓、pH值、機(jī)械力及一些內(nèi)、外源性配體和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子等多種因素的調(diào)節(jié)。盡管TRPC的激活機(jī)制存在爭(zhēng)議,但目前,有研究認(rèn)為,被PLC耦聯(lián)的膜受體激活T RPC是其主要的激活機(jī)制。受體操控理論認(rèn)為,神經(jīng)遞質(zhì)和生長(zhǎng)因子等分別作用于G蛋白耦聯(lián)受體和受體酪氨酸激酶,激活磷脂酰肌醇信號(hào)通路,產(chǎn)生兩個(gè)第2信使:肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油(DAG)。IP3作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)IP3受體引起鈣庫(kù)鈣釋放和鈣庫(kù)清空,而DAG可被代謝為花生四烯酸和亞麻酸等。目前認(rèn)為,這兩個(gè)信號(hào)通路都可以激活T RP。鈣庫(kù)清空誘發(fā)T RP激活所導(dǎo)致的鈣離子內(nèi)流為鈣庫(kù)依賴(lài)性鈣內(nèi)流(SOCE),負(fù)載的通道為鈣庫(kù)操縱性鈣離子通道(SOCC);而DAG及其脂質(zhì)代謝物激活TRP所導(dǎo)致的鈣離子內(nèi)流為受體操縱性鈣離子流(ROCE),負(fù)載的通道為受體操縱性鈣離子通道(ROCC)。

3 TRPC的功能

TRPC家族的細(xì)胞功能具有普遍性和多樣性。TRPC作為非選擇性陽(yáng)離子通道,參與轉(zhuǎn)錄因子的激活、細(xì)胞凋亡、血管收縮、血小板激活以及心肌肥厚等多種生理病理過(guò)程。因此,TRPC也可能是許多藥理干預(yù)的作用靶點(diǎn)。

3.1 TRPC1 TRPC1是第 1個(gè)被克隆的最短的哺乳類(lèi)TRP,與果蠅T RP有40%左右的同源性,廣泛分布于腦、心臟、腎、肺、骨骼肌、睪丸、卵巢、唾液腺,少量分布于肝臟和腎上腺。TRPC1能夠和其他的TRPC亞基形成異聚體。有研究表明,在海馬細(xì)胞上,T RPC1和TRPC5形成一種異聚體通道,該通道的激活不依賴(lài)胞內(nèi)鈣庫(kù)的耗竭。提示TRPC結(jié)構(gòu)的多樣性與細(xì)胞功能的多樣性相關(guān)。

TRPC1與心肌肥厚有一定聯(lián)系,可能是心肌肥厚病理生理過(guò)程的一種重要的調(diào)節(jié)劑。Ohba等[2]發(fā)現(xiàn),大鼠心肌細(xì)胞表達(dá)T RPC1、3、5、6,而肥大心肌細(xì)胞僅T RPC1蛋白表達(dá)顯著增加。用內(nèi)皮素-Ⅰ(ET-Ⅰ)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)和去甲腎上腺素誘導(dǎo)大鼠心肌細(xì)胞肥大,心肌細(xì)胞TRPC1高表達(dá)及SOC開(kāi)放,采用siRNA抑制TRPC1基因的表達(dá),能明顯減弱上述方法誘導(dǎo)的心肌肥大。用膜片鉗技術(shù)發(fā)現(xiàn),壓力負(fù)荷過(guò)重時(shí)大鼠心肌細(xì)胞 TRPC1的表達(dá)上調(diào),而TRPC1(-/-)小鼠在壓力負(fù)荷過(guò)重和神經(jīng)激素刺激下,并未顯示心肌肥大的證據(jù)[3];小干擾RNA敲除T RPC1基因可以抑制活化T細(xì)胞核因子(NFAT)的激活,并且抑制5-羥色胺(5-HT)誘導(dǎo)的心肌肥厚反應(yīng)[4]。提示T RPC1調(diào)節(jié)異?？赡軐?dǎo)致心肌肥厚。

3.2 TRPC2 TRPC2在人類(lèi)是偽基因,在小鼠可能作為信息素感受體以及參與精子頂體反應(yīng)。敲除此基因?qū)е滦∈蟮男詣e識(shí)別障礙和雄性攻擊行為消失,提示該基因可能對(duì)動(dòng)物的性和社會(huì)行為有特殊影響[5]。

3.3 TRPC3 TRPC3在腦、卵巢、結(jié)腸、小腸、前列腺、胎盤(pán)和睪丸中廣泛分布。T RPC3在調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子濃度及其功能上扮演著重要角色。有研究發(fā)現(xiàn),原發(fā)性高血壓大鼠(SHR)單核細(xì)胞 TRPC3的表達(dá)水平增高[6-7]。也有研究發(fā)現(xiàn),SHR血管平滑肌TRPC3高水平表達(dá)[8],AngⅡ受體阻斷劑在降低血壓的同時(shí)使T RPC3的表達(dá)下調(diào),氨氯地平則無(wú)此作用[9]。Thilo等[10]研究證明,收縮壓的高低與 TRPC3、白介素-1β(IL-1β)以及腫瘤壞死因子α(TNF-α)的 mRNA 水平存在正相關(guān),提示原發(fā)性高血壓與TRPC3和炎癥反應(yīng)存在潛在的關(guān)系。心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的紊亂是觸發(fā)心肌細(xì)胞肥大相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的始動(dòng)因素。Bush等[11]研究發(fā)現(xiàn),胸主動(dòng)脈縮窄及去甲腎上腺素刺激SHR的心臟,TRPC3蛋白表達(dá)明顯增加。心臟低水平過(guò)表達(dá)T RPC3的轉(zhuǎn)基因小鼠出現(xiàn)心肌肥厚,高水平過(guò)表達(dá)T RPC3的小鼠心臟重量明顯增加,存活率降低[12]。選擇性T RPC3受體阻斷劑吡唑類(lèi)復(fù)合物2-氨基-3-甲基-5-氰基吡啶(Pyr3)能消除PLC依賴(lài)的鈣離子內(nèi)流,減弱NFAT的活性及大鼠乳鼠心肌細(xì)胞肥厚的增長(zhǎng)及體外壓力負(fù)荷介導(dǎo)小鼠心肌細(xì)胞的心肌肥厚[13]。因此,TRPC3介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的改變?cè)谛募〖?xì)胞肥大的病理生理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

3.4 T RPC4 TRPC家族成員在各種來(lái)源的內(nèi)皮細(xì)胞中廣泛表達(dá),其中TRPC4最主要的作用是調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的功能,調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞收縮性、血管緊張度和通透性。TRPC4(-/-)小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的鈣枯竭誘導(dǎo)的SOCC消失,NO合成受損,對(duì)鑭離子敏感的血管舒張也大大消減[14]。提示TRPC4可能通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)皮源性NO的產(chǎn)生而參與血管張力調(diào)節(jié)。有研究發(fā)現(xiàn),早期 SHR的心臟 T RPC4、5表達(dá)上調(diào),提示 T RPC4、5可能是高血壓性心肌肥厚早期心臟表達(dá)的T RPC的主要亞型,參與左心室收縮功能不全的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程[15]。

此外,TRPC4可以因外側(cè)膝狀體神經(jīng)元表達(dá)的5-HT2aR的激活而開(kāi)放,引起細(xì)胞內(nèi)鈣的升高,最終導(dǎo)致胞體本身γ-氧基酸(GABA)釋放增強(qiáng),從而間接參與視覺(jué)傳遞的調(diào)節(jié)和整合[16]。TRPC4還參與嗜鉻細(xì)胞和PC12細(xì)胞的組胺誘導(dǎo)的細(xì)胞分泌以及腸Cajal間質(zhì)細(xì)胞的節(jié)律性調(diào)節(jié)等[17-18]。

3.5 T RPC5 T RPC5主要在神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)并發(fā)揮作用,參與調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)元的功能及其分化。在體、內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均證實(shí),T RPC5蛋白主要集中表達(dá)于海馬神經(jīng)元及生長(zhǎng)錐。在高血壓患者的單核細(xì)胞中 TRPC5的表達(dá)增高并伴隨著Ca2+內(nèi)流的增加[8]。有研究發(fā)現(xiàn),擴(kuò)張性心肌病終末期患者心肌細(xì)胞中T RPC5、6基因表達(dá)顯著上調(diào)[10,19]。盡管不少研究開(kāi)始報(bào)道T RPC5的作用,但TRPC5的生理功能大多數(shù)尚未清楚。

3.6 T RPC6 T RPC6參與了受體介導(dǎo)以及機(jī)械敏感性血管收縮的調(diào)節(jié),也參與了肺動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞(PASMC)的增殖,與特發(fā)性肺動(dòng)脈高壓(IPHA)的發(fā)生相關(guān)。與肺主動(dòng)脈相比,肺小動(dòng)脈對(duì)缺氧更加敏感,更多的參與了對(duì)肺血管緊張度的調(diào)節(jié)[20]。有研究報(bào)道,T RPC6基因啟動(dòng)子的功能性二等位基因-254(C G)單核苷酸會(huì)增加促炎性細(xì)胞因子核因子κB(NF-κ B)介導(dǎo)的啟動(dòng)子活性,刺激肺動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞 TRPC6的表達(dá),使個(gè)體患IPAH的風(fēng)險(xiǎn)增加,抑制NF-κ B的活性可以降低攜帶該等位基因患者PASMC中TRPC6的表達(dá),減弱激動(dòng)劑介導(dǎo)的 Ca2+離子內(nèi)流[21]。對(duì)米蘭高血壓大鼠(MHS)的研究中發(fā)現(xiàn),MHS大鼠動(dòng)脈的TRPC6及鈉-鈣交換體1(NCX1)表達(dá)的上調(diào),并且增強(qiáng)了鈣離子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),而這種強(qiáng)化的鈣離子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可能導(dǎo)致了MHS大鼠血管收縮增加并進(jìn)一步引起血壓升高[22]。這一結(jié)果提示T RPC6在高血壓發(fā)病中的重要作用。T RPC6參與了心肌肥厚與心室重構(gòu)的過(guò)程。用ET-Ⅰ[23]、鈣神經(jīng)素或過(guò)度壓力負(fù)荷刺激小鼠和人的心肌細(xì)胞,TRPC6蛋白表達(dá)顯著上調(diào)[19]。因此,進(jìn)一步證實(shí)過(guò)表達(dá)T RPC6的轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)生心肌肥厚,對(duì)心臟壓力負(fù)荷反應(yīng)性增強(qiáng)及依賴(lài)NFAT的轉(zhuǎn)錄活力增加,更易發(fā)生心力衰竭,生存率下降。因此,TRPC6可能參與了Ca2+-鈣神經(jīng)素-NFAT信號(hào)通路的正反饋機(jī)制,而該信號(hào)通路在心肌細(xì)胞過(guò)度激活時(shí)會(huì)引起病理性心室重構(gòu)。而磷酸化或者功能性抑制TRPC6是通過(guò)抑制5型磷酸二酯酶途徑防止病理性心肌肥厚的基礎(chǔ)[24]。TRPC6是心臟心鈉肽/腦鈉肽-鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶A(ANP/BNP-GC-A)信號(hào)通路介導(dǎo)的抗肥大作用的關(guān)鍵靶點(diǎn),阻斷T RPC6很可能是防止病理性心室重構(gòu)的有效治療方法[25]。

3.7 TRPC7 TRPC7能夠被多種激素和神經(jīng)遞質(zhì)受體激活,廣泛表達(dá)于各種組織:孕期子宮、體外培養(yǎng)的角蛋白細(xì)胞等。然而,TRPC7在這些細(xì)胞和組織中參與其功能調(diào)節(jié)的具體內(nèi)容及機(jī)制尚不明確。有研究認(rèn)為,TRPC7參與細(xì)胞凋亡的調(diào)控。細(xì)胞凋亡是心臟疾病發(fā)生、發(fā)展的促成因素。同時(shí),細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的增加是前列腺素E2(PGE2)和AngⅡ介導(dǎo)的凋亡的始動(dòng)因素[26]。體外實(shí)驗(yàn)中乳鼠心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)染T RPC7基因后,基礎(chǔ)及AngⅡ誘導(dǎo)的凋亡均增加,T RPC受體阻斷劑1-{2-(4-甲氧基)-2-[3-(4-甲氧基苯基)丙氧基]乙基}咪唑(SKF96365)和鈣神經(jīng)素阻斷劑他克莫司(FK506)均可以阻斷AngⅡ介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的發(fā)生[27]。對(duì)人白血病細(xì)胞研究也提示,TRPC7在細(xì)胞凋亡中有一定的作用[28]。然而,T RPC7參與凋亡的機(jī)制尚不明確,有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

哺乳類(lèi)T RPC自發(fā)現(xiàn)以來(lái)一直是研究的熱點(diǎn),盡管許多學(xué)者已經(jīng)開(kāi)始鑒別這些通道特征和體內(nèi)生理功能,但對(duì)于T RPC的研究也還剛剛起步,目前,尚無(wú)一致結(jié)論。TRPC作為主要的非選擇性的陽(yáng)離子通道,具有廣泛的病理生理意義,大量研究已經(jīng)證實(shí) TRPC在體內(nèi)多種細(xì)胞組織中發(fā)揮作用。然而,TRPC的激活調(diào)節(jié)具體機(jī)制存在鈣庫(kù)和脂質(zhì)第 2信使(DAG和其代謝產(chǎn)物)依賴(lài)性的爭(zhēng)議,但是被與PLC偶聯(lián)的膜受體所激活是不爭(zhēng)的事實(shí)。因此,有望成為ROCC的分子實(shí)體基礎(chǔ),受到廣泛重視。TRPC也是多種復(fù)雜疾病的危險(xiǎn)因素。因此,TRPC還可能成為許多疾病治療的新的藥物作用靶點(diǎn),尋找TRPC特異性的拮抗劑和激動(dòng)劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的發(fā)展前景,將為臨床治療多種疾病開(kāi)辟新的途徑。

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