封彩云 趙菊梅

【摘要】鉀離子通道是一種特殊的蛋白質(zhì)孔道，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的作用。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞上具有多種鉀離子通道，和腫瘤的發(fā)生進(jìn)展關(guān)系密切。本文首先介紹了鉀離子通道的結(jié)構(gòu)和類型，然后分析了鉀離子通道和腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡的關(guān)系，以供參考。

【關(guān)鍵詞】鉀離子通道;腫瘤細(xì)胞;增殖;凋亡;關(guān)系;影響

在細(xì)胞膜上的離子通道中，鉀離子通道分布廣、種類多，不僅影響細(xì)胞膜電位的形成，還和激素水平、基因表達(dá)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)進(jìn)一步發(fā)展，研究鉀離子通道成為一個(gè)熱點(diǎn)。結(jié)合相關(guān)研究成果，使用鉀離子通道阻滯劑，可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖，但作用機(jī)制尚不清晰。深入了解鉀離子通道的結(jié)構(gòu)和特征，能為腫瘤的防治提供科學(xué)依據(jù)。

1鉀離子通道的結(jié)構(gòu)和類型

鉀離子通道存在于細(xì)胞膜上，自身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在不同細(xì)胞中的功能也不同。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，鉀離子通道主要分為3個(gè)類型：一是電壓門控式鉀離子通道Kv，含有6個(gè)跨膜區(qū)單孔;二是內(nèi)向整流式鉀離子通道Kir，含有2個(gè)跨膜區(qū)單孔三是鈣離子激活式鉀離子通道Kca，含有4個(gè)跨膜區(qū)雙孔。

1.1Kv鉀離子通道

在哺乳動(dòng)物中，Kv鉀離子通道家族龐大，在細(xì)胞膜復(fù)極化、調(diào)節(jié)靜息電位上具有突出作用。Kv鉀離子通道共計(jì)有12個(gè)亞家族，分別是Kvl～Kvl2，具體如下：①Kvl亞家族包括7個(gè)成員;②Kv2亞家族包括3個(gè)成員;③Kv3亞家族包括4個(gè)成員;④Kv4亞家族包括3個(gè)成員。其中，Kvl、Kv4亞家族，可形成功能性的鉀離子通道;Kv5～Kv9亞家族則和Kvct構(gòu)成異聚體，可以調(diào)節(jié)通道功能，促進(jìn)鉀離子表達(dá)。

1.2Kir鉀離子通道

Kir鉀離子通道分為4個(gè)家族：①經(jīng)典通道Kit2②GTP結(jié)合蛋白激活通道Kit3③ATP依賴通道Kirl、Kit4④ATP敏感性通道Kir6。

1.3Kca鉀離子通道

根據(jù)生物學(xué)特征、阻滯劑敏感性的不同，Kca鉀離子通道分為三種：①高電導(dǎo)通道BKCa，a亞單位是從哺乳動(dòng)物、果蠅中克隆得到，通過(guò)和β亞單位結(jié)合，從而形成不同的通道，包括β1～β4。②中電導(dǎo)通道IKCa，以人類IKCa為例，是由1個(gè)離子區(qū)、6個(gè)跨膜區(qū)組成，其中編碼基因位于19號(hào)染色體。③低電導(dǎo)通道SK，和人類IKCa的結(jié)構(gòu)類似，也是由1個(gè)離子區(qū)、6個(gè)跨膜區(qū)組成，包括SKl～SK3。

2鉀離子通道和腫瘤細(xì)胞增殖的關(guān)系

2.1Kv對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖的影響

在多個(gè)腫瘤細(xì)胞膜上，均有Kv表達(dá)。有學(xué)者研究顯示，在前列腺癌細(xì)胞中，低侵襲性、高侵襲性細(xì)胞均表達(dá)Kv。采用MTT法，可見(jiàn)Kv阻滯劑會(huì)降低AT-2細(xì)胞的增殖速度，因此Kv是前列腺癌細(xì)胞增殖中不可缺少的要素。結(jié)合相關(guān)實(shí)踐，分析Kvl.1鉀離子通道的特異性阻滯劑，對(duì)MCF-7細(xì)胞增殖的影響，結(jié)果顯示：lnm0l/L阻滯劑，對(duì)細(xì)胞增殖的抑制率為20%;10nm0l/L阻滯劑，對(duì)細(xì)胞增殖的抑制率為30%。

2.2Kca對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖的影響

顱腦腫瘤細(xì)胞中廣泛存在BK通道，例如腦膜瘤細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞，隨著細(xì)胞膜去極化，鈣離子濃度升高，此時(shí)會(huì)激活BKCa。有學(xué)者研究顯示，采用全細(xì)胞電壓鉗法，對(duì)人神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤進(jìn)行研究，參數(shù)設(shè)置如下：鉗制電壓為0mV，去極化測(cè)試電壓為-100mV～+100mV，間隔時(shí)間為5s，刺激時(shí)程為400ms，能引出BK通道電流。使用BK通道開(kāi)放劑根皮素，可以顯著降低細(xì)胞遷移速率。分析其原因，可能是使用BK通道開(kāi)放劑后，導(dǎo)致鉀離子外流，此時(shí)膜電位下降，鈣離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，會(huì)提高細(xì)胞內(nèi)的鈣離子水平，繼而影響細(xì)胞遷移。

2.3KATP對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖的影響

ATP敏感性鉀離子通道KATP，最早是在豚鼠心肌細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)，此后在骨骼肌細(xì)胞、胰腺p細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、腦部神經(jīng)細(xì)胞中，均可見(jiàn)KATP。有學(xué)者研究指出，使用全細(xì)胞電壓鉗，可見(jiàn)MCF-7細(xì)胞也存在KATP，會(huì)對(duì)細(xì)胞周期產(chǎn)生調(diào)控作用。在人膀胱癌細(xì)胞中，KATP會(huì)影響細(xì)胞增殖，原因在于KATP阻滯劑對(duì)鉀離子電流產(chǎn)生抑制作用，可避免細(xì)胞周期通過(guò)G1期，繼而阻止細(xì)胞增殖。

2.4通道電流對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖的影響

改變鉀離子通道電流，會(huì)影響腫瘤細(xì)胞的增殖，但作用機(jī)制尚不明確。部分學(xué)者認(rèn)為，改變鉀離子通道電流后，會(huì)調(diào)整膜電位，此時(shí)鈣離子內(nèi)流，因營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量增加，最終影響腫瘤細(xì)胞的增殖。也有學(xué)者的研究中，利用熒光指示劑測(cè)定細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度，結(jié)果顯示鉀離子通道阻滯劑的應(yīng)用，會(huì)阻礙鈣離子內(nèi)流，導(dǎo)致細(xì)胞周期從G1期轉(zhuǎn)變?yōu)閟期，因此認(rèn)為Kv是通過(guò)調(diào)整鈣離子的內(nèi)流，來(lái)影響細(xì)胞的增殖。另外部分學(xué)者的研究中，改變鉀離子電流，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞體積變化，尤其是細(xì)胞內(nèi)和DNA合成相關(guān)的蛋白濃度改變，繼而影響細(xì)胞增殖。

結(jié)合具體案例，國(guó)外學(xué)者以小鼠為研究對(duì)象，利用10mm0l/L鉀離子通道阻滯劑四乙胺，對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞進(jìn)行阻斷，結(jié)果顯示細(xì)胞體積增大15.4%，增殖抑制率為17.5%。由此可見(jiàn)，是細(xì)胞體積變化，引起細(xì)胞增殖變化，且兩者具有反比關(guān)系，和細(xì)胞膜電位沒(méi)有關(guān)聯(lián)。分析作用機(jī)制，一是隨著細(xì)胞體積變化，和細(xì)胞周期相關(guān)的蛋白表達(dá)也發(fā)生變化;二是細(xì)胞體積變化后，細(xì)胞骨架的排列順序也會(huì)改變，繼而影響蛋白激酶、磷酸酶的功能作用。

2.5通道抑制劑對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖的影響

鉀離子通道抑制劑，會(huì)對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖產(chǎn)生影響，分析其調(diào)控作用，包括兩個(gè)方面：第一，細(xì)胞外信號(hào)。以生長(zhǎng)因子為例，會(huì)影響細(xì)胞基因的表達(dá)，首先細(xì)胞外信號(hào)會(huì)激活轉(zhuǎn)錄因子，然后轉(zhuǎn)錄因子對(duì)DNA轉(zhuǎn)錄進(jìn)行激活或抑制，導(dǎo)致細(xì)胞周期和增殖發(fā)生變化。第二，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)。以細(xì)胞增值周期調(diào)控蛋白為例，隨著蛋白活性變化，會(huì)影響細(xì)胞調(diào)控作用，信號(hào)通路組分改變后，細(xì)胞增殖可能失控，繼而出現(xiàn)癌變。結(jié)合臨床實(shí)踐，使用藥物阻斷鉀離子通道，是治療多種癌癥的有效手段，可以抑制癌細(xì)胞增殖，例如乳腺癌、前列腺癌、肺小細(xì)胞癌等。

3鉀離子通道和腫瘤細(xì)胞凋亡的關(guān)系

細(xì)胞凋亡的生理過(guò)程比較復(fù)雜，可以簡(jiǎn)單認(rèn)為是細(xì)胞主動(dòng)自殺，分析其生化特征，就是DNA分子降解為核苷酸片段。其中，ERKs在細(xì)胞的增殖、生存、分化上具有關(guān)鍵作用，線粒體是氧化物的來(lái)源之一，而氧化物又能激活ERK通路。在線粒體膜上，KATP通路開(kāi)放劑二氮嗪，可去極化膜電位，產(chǎn)生可逆性的呼吸鏈，釋放出細(xì)胞色素c，然后和Apaf-1、procaspase分子結(jié)合后，就會(huì)形成凋亡復(fù)合體，繼而引起細(xì)胞凋亡。隨著醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步，對(duì)凋亡分子的研究更加深入，通過(guò)腫瘤細(xì)胞凋亡，是治療腫瘤的有效手段。鉀離子通道抑制劑，可對(duì)靶細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用，繼而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。相關(guān)研究表明，腫瘤細(xì)胞凋亡過(guò)程中，不論是細(xì)胞皺縮、DNA裂解，還是死亡相關(guān)酶激活，均會(huì)消耗一定鉀離子。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從組成結(jié)構(gòu)來(lái)看，鉀離子通道主要分為Kv、Kir、Kca三種類型，在不同細(xì)胞組織中的功能作用也不同。文中結(jié)合以往研究成果，分析了鉀離子通道和腫瘤細(xì)胞增殖的關(guān)系，探討了鉀離子通道對(duì)腫瘤細(xì)胞凋亡的影響，希望為腫瘤的防治提供科學(xué)依據(jù)。

（通訊作者：趙菊梅）