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(中南大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)系，湖南 長沙 410078)

·小專論·

瞬時受體電位離子通道與血管衰老

朱子祥，王覓，張政*

(中南大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)系，湖南 長沙 410078)

衰老是多種心血管疾病的危險因素，如高血壓、腦卒中及腹主動脈瘤。人口老齡化伴隨衰老相關(guān)血管病發(fā)病率升高使得闡明血管衰老機制十分迫切。內(nèi)皮細胞一氧化氮(NO)生成障礙在血管衰老中發(fā)揮重要作用，與一氧化氮合酶(eNOS)表達下降及調(diào)控異常密切相關(guān)。瞬時受體電位(TRP)通道是一大類陽離子通道，對維持細胞穩(wěn)態(tài)十分關(guān)鍵。近年來有研究表明瞬時受體電位通道調(diào)控內(nèi)皮細胞一氧化氮生成而維持正常血管功能，而衰老時瞬時受體電位通道表達及功能障礙。本文綜述瞬時受體電位通道與內(nèi)皮細胞一氧化氮合成間的關(guān)系以及二者調(diào)控失常在血管衰老中的作用。

瞬時受體電位通道； 血管衰老； 一氧化氮； 鈣離子

隨著人口老齡化，衰老相關(guān)心血管病發(fā)病率逐年升高，加強衰老研究極其重要。血管衰老(Vascular aging)的分子機制研究已有進展，離子穩(wěn)態(tài)失衡被認為是重要機制之一。瞬時受體電位(Transient receptor potential，TRP)通道是一種重要的離子穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)通道，近年來發(fā)現(xiàn)其在血管衰老中發(fā)揮重要作用。

1 血管衰老與疾病

衰老是指隨著年齡增長到一定階段，機體內(nèi)的分子、細胞、組織出現(xiàn)損傷并導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)失衡，使得機體功能退化或?qū)е录膊“l(fā)生。血管作為人體的營養(yǎng)輸送通道，在維持正常生理功能過程中發(fā)揮重要作用。血管衰老能夠引起多種慢性疾病，例如冠心病、2型糖尿病、腫瘤等。進入老年期后，血管衰老成為誘發(fā)心血管疾病的獨立危險因素。近年來中國心血管病患病人數(shù)呈持續(xù)快速增長趨勢，因心血管病死亡占城鄉(xiāng)居民總死亡人數(shù)的40%以上且老齡人比例更高，超過惡性腫瘤等疾病[1]。血管衰老主要表現(xiàn)為內(nèi)皮功能紊亂、血管舒張障礙、血管壁增厚僵硬等[2]。目前對于血管衰老的認識尚處于初級階段，為應(yīng)對老齡化社會帶來的挑戰(zhàn)亟需更深入地探索研究血管衰老的規(guī)律和機制。

2 血管衰老機制

2.2瞬時受體電位通道概述瞬時受體電位通道是一類非選擇性陽離子通道，包括28個成員，共6種亞家族(TRPA,TRPC,TRPM,TRPV,TRPP,TRPML)。TRP通道大多具有相似的拓撲結(jié)構(gòu)：6個跨膜結(jié)構(gòu),N-端和C-端均位于胞漿，第5、6個跨膜結(jié)構(gòu)形成孔徑區(qū)；TRPC和TRPV家族成員的N-端均含有多個錨蛋白結(jié)合重復(fù)區(qū)；所有TRP通道的N-端和C-端均有磷酸化的位點；大部分通道含有PI3K識別結(jié)構(gòu)域(YXXM模序)；鈣調(diào)素結(jié)合區(qū)存在于大多數(shù)TRPC通道亞型和TRPV6亞型。據(jù)報道，絕大部分TRP通道均在內(nèi)皮細胞中表達，但不同物種、不同部位的內(nèi)皮細胞中，TRP表達譜不同。表達于內(nèi)皮細胞的TRP發(fā)揮多種作用，如調(diào)節(jié)血管張力、調(diào)控血管通透性、調(diào)節(jié)膜電位、血管新生和重構(gòu)、感受機械刺激和溫度刺激等[10]。

2.3瞬時受體電位通道、內(nèi)皮一氧化氮合酶與一氧化氮釋放內(nèi)皮一氧化氮合酶的結(jié)構(gòu)包括N-端氧化酶和C-端還原酶。N-端氧化酶包含十四?；杀欢罐Ⅴ；揎棧揎椇骵NOS主要定位于細胞膜。十四酰基是決定eNOS細胞定位的唯一基團，突變后使eNOS變?yōu)榭扇苄缘鞍锥嬖谟诩毎麧{中。eNOS膜定位對于其催化活性具有重要影響：首先，其催化底物精氨酸、催化輔因子BH4均存在于細胞膜小凹內(nèi)；定位于膜上的eNOS在空間上更接近其底物和輔因子而有利于NO生成[11]。其次，eNOS的活性受棕櫚酰化修飾調(diào)控，N-端第15位和第26位組氨酸可被棕櫚酰化[12]；eNOS必須先被豆蔻?；揎椂ㄎ挥诩毎ず蟛拍馨l(fā)生棕櫚酰化修飾，棕櫚化也進一步穩(wěn)定eNOS膜定位。此外，eNOS膜定位有助于其接近跨膜Ca2+通道并受Ca2+調(diào)控。

胞漿Ca2+升高主要依賴于細胞膜上Ca2+通道介導(dǎo)細胞外Ca2+內(nèi)流[13]，eNOS催化活性受Ca2+調(diào)控。研究表明Ca2+可從多個層面調(diào)控eNOS活性。首先，eNOS的N-端氧化酶和C-端還原酶的交界區(qū)包含與鈣調(diào)素結(jié)合的位點。胞漿內(nèi)游離Ca2+升高后結(jié)合鈣調(diào)素，Ca2+-鈣調(diào)素結(jié)合到eNOS而直接調(diào)控其活性促進NO生成。其次，Ca2+-鈣調(diào)素可以調(diào)控eNOS棕櫚化修飾，增強緩激肽等物質(zhì)激活eNOS的作用[14]。第三，緩激肽、胰島素、血管內(nèi)皮生長因子等物質(zhì)激活A(yù)kt信號通路，磷酸化eNOS第1 177位絲氨酸而促進NO生成[15]，但這一過程受Ca2+調(diào)控。

因此，內(nèi)皮細胞中Ca2+通道可通過調(diào)控NO生成而影響血管衰老。TRP通道是血管內(nèi)皮中主要的Ca2+通透性通道。內(nèi)皮細胞TRP通道可直接介導(dǎo)Ca2+內(nèi)流或者改變細胞膜電位而調(diào)控Ca2+內(nèi)流驅(qū)動力，從而影響細胞漿內(nèi)游離Ca2+濃度。在血管內(nèi)皮細胞中與NO生成密切相關(guān)的是瞬時受體電位陽離子(Transient receptor potential cation，TRPC)通道和瞬時受體電位香草素(Transient receptor potential vanilloid，TRPV)通道亞家族的部分成員。

TRPC通道亞家族包含7個成員。TRPC3通道N-端4個重復(fù)錨蛋白和卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域形成一個“螺旋—環(huán)—螺旋-β-發(fā)夾/環(huán)”的結(jié)構(gòu)域，可與多種蛋白相互作用形成多聚體。TRPC3通道可形成同源四聚體或與其它TRPC通道形成異聚體，內(nèi)皮細胞中可與TRPC4或TRPC6通道結(jié)合。TRPC3主要介導(dǎo)Ca2+內(nèi)流，pCa/pNa大約為1.6[16]。TRPC3被認為是內(nèi)皮細胞氧化還原狀態(tài)的感受器。TRPC3 C-端含有鈣調(diào)素結(jié)合位點、N-端具有小凹蛋白結(jié)合位點，這些結(jié)構(gòu)域使得TRPC3介導(dǎo)的Ca2+信號、鈣調(diào)素以及小凹中的eNOS在空間上非常接近[16]。TRPC3介導(dǎo)Ca2+內(nèi)流后迅速與鈣調(diào)素結(jié)合，Ca2+-鈣調(diào)素結(jié)合到eNOS而促進NO生成。TRPC3抑制劑SKF96365和Pyr3可抑制NO釋放。 此外，TRPC3受蛋白激酶G(PKG)的調(diào)節(jié)，PKG激活后磷酸化TRPC3的絲/蘇氨酸而抑制通道功能[17]。血管衰老時PKG活性增加而抑制TRPC3的活性，TRPC3介導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流降低而導(dǎo)致NO生成減少。

TRPV家族包含6個成員。TRPV4是非選擇性陽離子通道，只能形成同源四聚體，主要介導(dǎo)Ca2+內(nèi)流，介導(dǎo)Ca2+內(nèi)流的能力大約是Na+內(nèi)流5～10倍[18]。TRPV4參與NO的持續(xù)釋放，TRPV4-/-小鼠內(nèi)皮細胞NO釋放受損，是目前TRPV4參與調(diào)節(jié)NO釋放最強有力的證據(jù)[19]。

3 展 望

近年來報道TRPM家族成員可能通過調(diào)節(jié)Ca2+內(nèi)流驅(qū)動力而影響內(nèi)皮細胞NO釋放[20]。盡管絕大部分TRP通道家族成員在內(nèi)皮中表達，但這些通道調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞eNOS活性及NO生成的機制并不清楚，在血管衰老中發(fā)揮的作用更有待進一步闡明。因此，需要從TRP通道轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯后調(diào)控及修飾、通道門控調(diào)節(jié)等多角度，結(jié)合體外血管培養(yǎng)、血管內(nèi)皮特異性敲除小鼠等多層次進行更深入的研究。

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2017.04.026

2017-04-03；

2017-06-18

*通訊作者，E-mail：zzhang@csu.edu.cn.

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