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TRPM家族研究進(jìn)展

2021-03-08 13:31:10于水純
科學(xué)與財富 2021年1期
關(guān)鍵詞:腫瘤

摘 要:TRPM家族是瞬時受體電位(TRP)通道的重要亞家族之一,包括TRPM1-TRPM8八個成員,在人體中廣泛表達(dá)。目前越來越多的研究表明,TRPM通道可以作為一個有效切入點(diǎn),為癌癥等不易治療的疾病提供新的治療思路和更安全的治療手段。本文綜述了TRPM家族各成員的研究進(jìn)展,對其生理功能以及在各種疾病中所發(fā)揮的作用進(jìn)行了整理歸納,為多種癌癥和其他疾病的治療提供相關(guān)理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:瞬時受體電位陽離子通道;鈣離子;腫瘤;潛在治療靶點(diǎn)

在哺乳動物中,瞬時受體電位(TRP)通道家族由TRPC、TRPV、TRPM、TRPML、TRPP和TRPA六個亞家族組成,與癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲、細(xì)胞死亡和血管生成等密切相關(guān)。目前,國內(nèi)外有許多有關(guān)TRP家族各個亞家族的研究,表明其參與了各種生理功能的調(diào)節(jié),并為多種疾病的治療方法提供了新的可能性。在本文中筆者對其亞家族之一TRPM家族近年來的主要科研結(jié)果進(jìn)行了簡要整理和展望。

1? TRPM家族概況

TRPM家族是TRP通道家族的亞家族之一,在幾乎所有細(xì)胞類型中普遍存在,參與人體的生理和病理生理過程。TRPM家族共包括TRPM1-TRPM8八種蛋白,它們在哺乳動物中都具有六個跨膜結(jié)構(gòu)域。

TRPM通道蛋白在人體的多種器官中都有表達(dá),它們在細(xì)胞發(fā)育過程中以及許多急需解決的疾病中起著重要的作用。例如,TRPM4和TRPM5是味覺細(xì)胞的調(diào)節(jié)劑,TRPM8在冷感覺中十分重要,TRPM7與哺乳動物體內(nèi)穩(wěn)態(tài)有關(guān),等等。因此,許多科學(xué)家對TRPM家族產(chǎn)生了興趣并對其功能和結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了科學(xué)研究。

2? TRPM家族各成員研究進(jìn)展

2.1? TRPM1(瞬時受體電位陽離子通道M1)

TRPM家族的第一個成員TRPM1是一個Ca2+可滲透的離子通道。其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通常在良性黑素細(xì)胞增殖中表達(dá),但在發(fā)展為浸潤性和轉(zhuǎn)移性疾病期間,TRPM1表達(dá)逐漸喪失。這說明TRPM1在黑色素瘤進(jìn)展過程中表達(dá)降低,是轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的潛在預(yù)后標(biāo)志物。在非癌性人類組織中,TRPM1僅存在于腦、黑色素細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和心臟中[1],而且含量都很低。

盡管TRPM1是TRPM家族的第一個成員,但對其功能性質(zhì)和細(xì)胞功能知之甚少。目前尚不清楚TRPM1是否在其他惡性腫瘤中發(fā)揮致癌作用,有待進(jìn)一步的探索與研究。

2.2? TRPM2(瞬時受體電位陽離子通道M2)

TRPM2是一個對Ca2+、Mg2+和一價陽離子具有滲透性的非選擇性陽離子通道。它可感應(yīng)并響應(yīng)細(xì)胞中的氧化應(yīng)激水平,在例如核心體溫調(diào)節(jié)、免疫應(yīng)答和細(xì)胞凋亡等多種生理過程中具有重要作用[2]。

研究發(fā)現(xiàn),TRPM2既有致癌作用也有潛在的抑癌作用,這取決于癌癥類型,因此在將TRPM2視為癌癥治療的實際靶標(biāo)時需要格外小心。長非編碼RNA(lncRNA)TRPM2-AS是TRPM2的反義轉(zhuǎn)錄物,其在黑色素瘤、乳腺癌、前列腺癌和非小細(xì)胞肺癌等各種人類癌細(xì)胞中過量表達(dá)。TRPM2-AS表達(dá)升高與生存期顯著降低相關(guān)。因此,對TRPM2-AS的特異性抑制劑進(jìn)行研究可能有助于與TRPM2-AS相關(guān)的癌癥治療。

2.3? TRPM3(瞬時受體電位陽離子通道M3)

TRPM3是可滲透Ca2+、Zn2+和Mn2+的非選擇性陽離子通道,在體感神經(jīng)元中充當(dāng)傷害感受器通道檢測有害熱量,并通過從皮膚神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)肽引起疼痛。

miR-204是從人類TRPM3基因的6號內(nèi)含子表達(dá)的,因此它們都具有共同的調(diào)節(jié)機(jī)制。其在多種惡性腫瘤中具有抑癌作用,包括胃癌、頭頸部以及其他部位的腫瘤。此外,也有數(shù)據(jù)表明TRPM3具有腫瘤抑制作用。在重新分析基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)集的生物信息學(xué)驅(qū)動的方法中,TRPM3轉(zhuǎn)錄物表達(dá)的增加與膀胱癌、乳腺癌和甲狀腺癌風(fēng)險降低相關(guān)。

2.4? TRPM4(瞬時受體電位陽離子通道M4)

TRPM4和TRPM5通道都是僅可滲透一價離子(K+和Na+)的非選擇性陽離子通道,可通過提高細(xì)胞質(zhì)Ca2+的濃度而被激活。TRPM4在廣泛的人類組織中表達(dá),并參與T細(xì)胞活化、肌源性血管收縮、過敏反應(yīng)和神經(jīng)毒性[3] 等多種生理過程。

在惡性腫瘤中,目前TRPM4被確定為與雄激素非依賴性前列腺癌有關(guān)的五個候選驅(qū)動基因之一。與非惡性或良性前列腺組織相比,在前列腺癌組織中TRPM4的mRNA水平和蛋白質(zhì)水平均過表達(dá)。TRPM4蛋白表達(dá)的增加也與前列腺癌患者較高風(fēng)險的生化復(fù)發(fā)顯著相關(guān),其具體相關(guān)情況還需要通過更進(jìn)一步的研究證實。

2.5? TRPM5(瞬時受體電位陽離子通道M5)

TRPM5可介導(dǎo)味覺和其他化學(xué)感覺細(xì)胞中的信號傳導(dǎo),是對甜味、苦味和鮮味產(chǎn)生響應(yīng)的味覺信號受體。此外,TRPM5還存在于胰腺細(xì)胞中,可促進(jìn)胰島素分泌。TRPM5 SNPs與糖尿病前表型增加有關(guān),包括胰島素分泌缺陷和胰島素敏感性降低等[4]。

在腎母細(xì)胞瘤和橫紋肌肉瘤中TRPM5的mRNA高表達(dá)。在公開的數(shù)據(jù)庫中,TRPM5 mRNA的高表達(dá)與黑色素瘤和胃癌患者的較短生存時間顯著相關(guān)。此外,在小鼠黑素瘤細(xì)胞中其沉默降低了細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)的細(xì)胞伸長成纖維狀,而向黑素瘤細(xì)胞中注射過表達(dá)的TRPM5小鼠肺轉(zhuǎn)移增加。用半數(shù)抑制濃度的TRPM5抑制劑三苯基氧化膦(TPPO)治療的荷瘤小鼠,其NF-kB活性以及與EMT相關(guān)的基因表達(dá)量降低,自發(fā)性肺轉(zhuǎn)移減少,表明靶向TRPM5預(yù)防黑色素瘤轉(zhuǎn)移的潛力。

2.6? TRPM6(瞬時受體電位陽離子通道M6)

TRPM6和TRPM7是既具有離子通道活性又具有蛋白激酶活性的獨(dú)特通道,它們都具有滲透Mg2+、Zn2+和Ca2+的能力。研究表明,缺乏TRPM6或TRPM7會導(dǎo)致胚胎致死,并且?guī)追N與鎂有關(guān)的疾病均與這兩個通道的突變有關(guān)。

TRPM6轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在人的神經(jīng)母細(xì)胞瘤中表達(dá),而siRNA介導(dǎo)的TRPM6下調(diào)抑制了神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系的增殖。此外,在一小部分乳腺癌患者中TRPM6的突變影響其朝向細(xì)胞質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域[5]。不過,其在乳腺癌細(xì)胞中的作用尚不明確,目前并不清楚TRPM6突變是功能獲得性突變還是功能缺失性突變。

2.7? TRPM7(瞬時受體電位陽離子通道M7)

TRPM7在人體中普遍表達(dá),與TRPM6一樣,參與鎂穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié),TRPM6參與腸道對鎂的攝取以及腎臟對鎂的重吸收,而TRPM7則調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鎂的穩(wěn)態(tài)。

在所有TRPM家族成員中,TRPM7的致癌作用有著最廣泛的記錄。通過siRNA抑制TRPM7會降低人類惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞(A172)的增殖、遷移和侵襲能力;而用TRPM7的藥理激活劑處理膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞(U87),則增強(qiáng)了U87細(xì)胞的遷移和侵襲能力;在乳腺癌中,較高水平的TRPM7 mRNA與無復(fù)發(fā)生存率和無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移生存率顯著降低有關(guān),等等。總之,TRPM7在許多癌癥中起著多種致癌作用,尤其是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移,因此其有望成為腫瘤的治療靶點(diǎn)。

2.8? TRPM8(瞬時受體電位陽離子通道M8)

TRPM8是可滲透Ca2+、Na+和K+的非選擇性陽離子通道。它是人體的冷感受器,可通過低溫和諸如薄荷醇的化學(xué)激動劑直接激活,與疼痛感覺、溫度調(diào)節(jié)、膀胱功能和癌癥有關(guān)[6]。TRPM8在前列腺組織中高度表達(dá),說明它在調(diào)節(jié)雄激素反應(yīng)中發(fā)揮作用,其在肝臟中也有著較高水平的表達(dá)。

TRPM8在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中具有重要功能,是新興的治療靶標(biāo)。在雄激素非依賴性前列腺癌細(xì)胞中,TRPM8通道通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡從而負(fù)調(diào)控細(xì)胞增殖和遷移。在人膀胱癌細(xì)胞中,TRPM8可以通過改變線粒體膜的通透性導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在黑色素瘤中,通過激活的TRPM8通道進(jìn)行的鈣運(yùn)輸可以抑制人黑素瘤細(xì)胞的細(xì)胞活力,為治療性干預(yù)提供了新途徑。

3 總結(jié)與展望

隨著越來越多有關(guān)TRPM家族的研究,其各家族成員所參與的生理及病理過程以及相關(guān)功能也慢慢被人們所發(fā)現(xiàn),在例如體溫調(diào)節(jié)、免疫應(yīng)答、接受味覺嗅覺信號、胰島素分泌、鎂穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)以及冷感覺等過程中,均有TRPM家族相關(guān)成員的參與,并發(fā)揮了重要的作用。另外,TRPM家族與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系。TRPM1是腫瘤抑制因子和轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的潛在預(yù)后標(biāo)志物;TRPM2的反義轉(zhuǎn)錄物TRPM2-AS在黑色素瘤、乳腺癌、前列腺癌和非小細(xì)胞肺癌等各種人類癌細(xì)胞中過量表達(dá);TRPM3轉(zhuǎn)錄物表達(dá)的增加與膀胱癌、乳腺癌和甲狀腺癌風(fēng)險降低相關(guān);TRPM4是雄激素非依賴性前列腺癌有關(guān)的五個候選驅(qū)動基因之一;TRPM5轉(zhuǎn)錄物在腎母細(xì)胞瘤和橫紋肌肉瘤中高表達(dá),并與黑色素瘤和胃癌患者較短的生存時間顯著相關(guān);TRPM6轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在人的神經(jīng)母細(xì)胞瘤中過表達(dá);TRPM7在人類惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞、乳腺癌以及前列腺癌等許多癌癥中起著多種致癌作用,尤其是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移;TRPM8在人膀胱癌、黑色素瘤中具有抗腫瘤活性。

總之,TRPM通道是治療多種癌癥以及其他疾?。ɡ缪仔蕴弁础⑸窠?jīng)退行性疾病、心血管疾病和糖尿病等)的潛在靶點(diǎn)。相信通過更深入的研究與探索,可以為許多疾病的治療提供新的思路與方法。

參考文獻(xiàn):

[1] Fonfria E, Murdock PR, Cusdin FS, et al.Tissue distribution profiles of the human TRPM cation channel family[J].J Recept Signal Transduct Res,2006,26(3):159-178.

[2] Tan C H, McNaughton P A.The TRPM2 ion channel is required for sensitivity to warmth[J].Nature,2016,536:460-463.

[3] Cho CH, Lee YS, Kim E, et al.Physiological functions of the TRPM4 channels via protein interactions[J].BMB Rep,2015,48(1):1-5.

[4] Vennekens R, Mesuere M, Philippaert K.TRPM5 in the battle against diabetes and obesity[J].Acta Physiologica,2018,222:2.

[5] Stephens P J, Tarpey P S, Davies H, et al.The landscape of cancer genes and mutational processes in breast cancer[J].Nature,2012,486(7403):400-404.

[6] Liu Z, Wu H, Wei Z, et al.TRPM8: a potential target for cancer treatment[J].J Cancer Res Clin Oncol,2016,142(9):1871-1881.

作者簡介:

于水純(1996—),女,遼寧大連人,碩士研究生(在讀),職稱:無,研究方向:海洋動物發(fā)育與進(jìn)化.

(遼寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院? 遼寧? 大連? 116081)

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