陳景宇,孟 輝,馮 華

(第三軍醫(yī)大學(xué)附屬西南醫(yī)院神經(jīng)外科,重慶 400038)

瞬時(shí)受體電位通道(TRP)是位于細(xì)胞膜上的一類重要的非選擇性陽(yáng)離子通道超家族[1],能通過(guò)的離子主要是鈉離子、鈣離子和鎂離子,分為:TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TRPP和 TRPML 6個(gè)亞家族。其中 TRPC通道在哺乳動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中有很高的表達(dá)[2],主要參與細(xì)胞膜受體激活磷脂酶 C所介導(dǎo)的鈣離子進(jìn)入,參與了帕金森病等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病過(guò)程。

1 TRPC通道的結(jié)構(gòu)、分型和調(diào)節(jié) TRPC通道具有疏水的6次跨膜結(jié)構(gòu),以及位于胞內(nèi)的氮(N)末端和碳(C)末端。TRP通道的 S5與S6之間片段內(nèi)嵌構(gòu)成孔道。S4片段卻缺乏通常正電荷氨基酸殘基,因此TRPC通道是非電壓依賴性的。TRPC家族包括 TRPC 1～7共 7個(gè)亞型,分為四個(gè)亞群:TRPC1、TRPC2、TRPC4/5、TRPC3/6/7,其中 TRPC2只表達(dá)于大鼠和小鼠,在人類是偽基因,其余在人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)中均有表達(dá),其中TRPC3主要表達(dá)于少突膠質(zhì)細(xì)胞的膜相結(jié)構(gòu)[3]。G蛋白偶聯(lián)的受體 GPCRs,或受體酪氨酸激酶(TRKs)分別通過(guò)激活磷脂酶 PLCβ和 PLCγ來(lái)繼發(fā)激活TRP通道。PLC水解 4,5二磷酸磷脂肌醇(PIP2),生成肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油(DAG),IP3水平的升高,使得細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)釋放,細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)清空可開(kāi)放TRPC通道[4],此外TRPC1可能被機(jī)械牽張激活,H irsch ler-Laszkiewicz等[5]發(fā)現(xiàn)TRPC6通過(guò)促紅細(xì)胞生成素激活 TRPC3。

2 TRPC通道的功能 G蛋白偶聯(lián)受體或 TRKs通過(guò)激活磷脂酶 C繼而激活 TRPC通道亞家族。磷脂酶 C激活后水解 PIP2生成 IP3和 DAG,細(xì)胞內(nèi) IP3水平的升高使得 IP3敏感的鈣庫(kù)釋放,而細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)清空可激活 TRPC亞家族通道,從而使得鈣離子再次流入細(xì)胞內(nèi),填充鈣庫(kù)[6],TRPC亞家族通道此時(shí)起著鈣庫(kù)操縱的通道(SOC)的作用;也有研究報(bào)道 TRPC通道并非 SOC,而是直接由 DAG及其代謝物激活,稱之為受體操縱的通道(ROC)。但可以確定的是這些TRPC通道都是由PLC介導(dǎo)的通路所激活,使得鈣離子內(nèi)流。

TRPC亞家族不同成員分布很廣,通道激活后發(fā)揮多種不同的功能。TRPC1在腦、心臟、腎臟、肺、骨骼肌、前列腺、皮膚、睪丸和卵巢都檢測(cè)到其高水平表達(dá)。作為最早被發(fā)現(xiàn)的哺乳動(dòng)物 TRP通道,TRPC1公認(rèn)的功能是參與受體介導(dǎo)的、鈣依賴的平滑肌及腺體的分泌和收縮功能。TRPC2在人類是偽基因,在小鼠可能作為信息素感受體(信息素是同類種群個(gè)體之間用于相互交流、產(chǎn)生特定行為的必備化學(xué)物質(zhì),屬于兩大多基因族:V 1r和V 2r,在嚙齒類動(dòng)物中已發(fā)現(xiàn)其受體)以及參與精子頂體反應(yīng)。TRPC3主要分布于腦、胎盤、心臟、骨骼肌和平滑肌,參與的功能包括腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子(BDNF)介導(dǎo)的神經(jīng)分化、血管收縮、氣道調(diào)節(jié)和抗原刺激引起的淋巴細(xì)胞免疫反應(yīng)。最近還有報(bào)道 TRPC3和體內(nèi)另一種重要的鈣調(diào)節(jié)器,鈉鈣交換體(NCX)偶聯(lián),鈉離子通過(guò) TRPC3通道進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),激活NCX的反向轉(zhuǎn)運(yùn),從而增加胞內(nèi)鈣離子濃度[7,8]。TRPC4分布于腦、睪丸、胎盤、腎上腺和內(nèi)皮細(xì)胞,參與血管收縮、微血管滲透以及外側(cè)膝狀體谷氨酸(GABA)能神經(jīng)的輸入。TRPC4基因敲除小鼠呈現(xiàn)出主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的鈣內(nèi)流消失,一氧化氮(NO)合成受損,以及血管舒張功能減退。有研究者在建立的大鼠大腦中動(dòng)脈阻塞性腦缺血(MCA 0)模型上,觀察到 TRPC4mRNA在紋狀體、海馬中有強(qiáng)表達(dá),而在皮層中有弱表達(dá)。缺血組同側(cè)紋狀體TRPC4mRNA表達(dá)與對(duì)照組相比顯著增加,提示可能與急性期腦損傷有一定關(guān)系[9]。TRPC5主要分布于腦、肺、睪丸和胎盤,可能參與生長(zhǎng)錐的形成和腦的發(fā)育。TRPC6分布于肺、心臟、腦和肌肉,可能參與血管收縮和血小板聚集。TRPC7分布于心臟、肺、眼、腦、脾臟和睪丸,現(xiàn)在對(duì)其參與的功能還不太了解[10]。

3 TRPC通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究現(xiàn)狀

3.1 TRPC與神經(jīng)元保護(hù) Montell等[11]首先發(fā)現(xiàn) TRPC 3在大鼠的腦橋神經(jīng)元中有表達(dá),并且可以被一個(gè)重要的神經(jīng)生長(zhǎng)因子——BDNF激活,引起內(nèi)向的電流,提示 TRPC和神經(jīng)生長(zhǎng)因子的上下游關(guān)系。此后Li等[12]發(fā)現(xiàn)TRPC通道介導(dǎo)了 BDNF引起的小腦顆粒細(xì)胞軸突導(dǎo)向的作用,提示TRPC參與了神經(jīng)元發(fā)育和可塑性的過(guò)程。BDNF等神經(jīng)生長(zhǎng)因子可以激活 TRPC通道,它們的作用十分廣泛,不僅參與了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育,而且對(duì)于維持神經(jīng)元的正常存活也起到至關(guān)重要的作用。Jia等[13]使用 BDNF受體TrkB的阻斷劑 K 252a可以抑制這種保護(hù)作用。而TRPC通道的阻斷劑 SKF96365,可以非常明顯地削弱 BDNF的保護(hù)作用。

鈣離子對(duì)神經(jīng)元的存活和凋亡非常重要,谷氨酸細(xì)胞毒性及細(xì)胞內(nèi)鈣超載假說(shuō)是目前較為公認(rèn)腦損傷后引起神經(jīng)元死亡的重要機(jī)制。具有谷氨酸受體的神經(jīng)元,對(duì)腦損傷的刺激特別敏感,谷氨酸受體激活通過(guò)細(xì)胞膜配體門控性和電壓依從性離子通道,促進(jìn)鈣離子內(nèi)流導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和死亡,細(xì)胞內(nèi)鈣離子的增加可誘導(dǎo)蛋白激酶的過(guò)分激活及自由基的形成增加,繼而損傷神經(jīng)元。阻止細(xì)胞內(nèi)鈣的增加以及減少自由基的生成,都能保護(hù)神經(jīng)元抵御損傷。Huang等[14]證明了 TRPC3和 TRPC6對(duì)于 BDNF引起的小腦顆粒細(xì)胞軸突生長(zhǎng)錐中的鈣信號(hào)增加是非常重要的,細(xì)胞中控制存活的蛋白一般存在于胞體中,BDNF可以在培養(yǎng)的小腦顆粒細(xì)胞胞體上引起顯著的鈣離子濃度增加,而TRPC3和 TRPC通道的阻斷劑 SKF96365,以及它們的 siRNA,都可以顯著地抑止BDNF在神經(jīng)元胞體引起的鈣離子水平的增加[15]。BDNF對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用主要是通過(guò)磷酸化蛋白激酶 B(AKT)、細(xì)胞調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和 CREB(cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,研究結(jié)果顯示,BDNF可以在小腦顆粒細(xì)胞上引起AKT、ERK和CREB磷酸化的增加。無(wú)論是 TRPC的阻斷劑SKF96365,還是特異性針對(duì)TRPC的 siRNA,都可以明顯地抑止 BDNF引起的ERK和CREB的磷酸化。而 AKT的磷酸化并沒(méi)有受到影響。BDNF引起的 ERK和 CREB的磷酸化依賴于 TRPC3和 TRPC6的開(kāi)放,從而起到保護(hù)神經(jīng)元的作用[11]。此外,Kim等[16]研究提示腦損傷后 BNDF調(diào)節(jié)半胱氨酸蛋白酶caspase 3的活性發(fā)揮治療作用,Henry等[17]發(fā)現(xiàn)顱腦損傷后 BDNF通過(guò)作用于內(nèi)源性神經(jīng)祖細(xì)胞來(lái)增強(qiáng)神經(jīng)的再生功能。趙志英等[18]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò) hBDNF基因修飾的神經(jīng)干細(xì)胞移植較單獨(dú)神經(jīng)干細(xì)胞移植療效好。以上研究均提示 TRPC通道可能參與了BDNF對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用。

3.2 TRPC與神經(jīng)元凋亡 目前關(guān)于 TRPC和細(xì)胞凋亡的關(guān)系的研究存在爭(zhēng)議。Bollimuntha等[19]發(fā)現(xiàn)在人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞SH-SY 5Y中激活或過(guò)表達(dá) TRPC 1可減輕MPP+誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,Marasa等[20]發(fā)現(xiàn)在小腸內(nèi)皮細(xì)胞中 TRPC1介導(dǎo)的鈣離子內(nèi)流抑制 NF-κB的激活誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Shan等[21]發(fā)現(xiàn)在心肌細(xì)胞中,TRPC3的過(guò)表達(dá)可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的凋亡。盡管上述研究結(jié)論不一致,但已證實(shí)的是細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度與細(xì)胞損傷密切相關(guān),TRPC可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化[22]。如果鈣離子濃度增高,將會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞凋亡機(jī)制[23]。已有研究證實(shí)TRPC通道阻斷劑可顯著減輕體外培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元的凋亡;也有研究以 MPP+為工具藥,建立多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞系細(xì)胞(MN9D細(xì)胞)損傷模型,證實(shí) TRPC3可拮抗 MPP+對(duì)細(xì)胞的毒性損傷,提示作為鈣通道的 TRPC3的下調(diào)可能參與了某些退行性疾病如帕金森的病理生理變化。

此外,Mwanjewe等[24]研究發(fā)現(xiàn)鐵離子通過(guò)TRPC6進(jìn)入具有神經(jīng)表型的PC12細(xì)胞內(nèi),出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)鐵離子聚集。He等[25]發(fā)現(xiàn)給腦室內(nèi)注射鐵離子后星型膠質(zhì)細(xì)胞自嗜增加,而給予鐵離子螯合劑去鐵敏治療后 LC3-Ⅱ和組織蛋白 D表達(dá)下降;新近又有研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)腦室內(nèi)注射鐵離子可以引起慢性腦積水的發(fā)生[26]。

綜上所述,TRPC通道是一類重要的非選擇性陽(yáng)離子通道超家族,具有多種功能。而帕金森病、顱腦損傷、癲癇、腦積水等多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病都與鈣離子和鐵離子通道有密切關(guān)系。隨著研究的深入,TRPC通道的更多功能會(huì)被認(rèn)識(shí),可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生與其有關(guān)。

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