细胞内游离钙离子(Ca2+)与肿瘤关系密切, 直接参与调控肿瘤的生长、侵袭、转移和分化。瞬时感受器电位(TRP)是细胞膜上的一种非选择性阳离子通道,且被认为是最可能的钙库操纵性钙通道和受体操纵性钙通道的分子基础。TRP通道C亚族蛋白(TRPC)在多种细胞中表达。近年研究多发现调控Ca2+进入细胞的TRPC6通道与多种癌症的发生和浸润转移有关。如果能阻遏此过程,可能对肿瘤的治疗提供一个新的思路。现对近年来TRPC6通道与肿瘤的关系的相关研究作一综述。
引用本文: 白莉平, 郭清民, 王慧, 郑艾. 瞬时感受器电位C亚族蛋白6通道与肿瘤发生的研究进展. 华西医学, 2015, 30(1): 175-178. doi: 10.7507/1002-0179.20150053 复制
细胞内游离钙离子(Ca2+)水平与肿瘤细胞增殖具有相关性。瞬时感受器电位C亚族蛋白6(TRPC6)是细胞膜上的一种非选择性阳离子通道。近年来关于TRPC6通道与肿瘤的关系的研究逐渐增多。现对其研究进展作一综述。
1 Ca2+与TRPC6通道
Ca2+是细胞内的第二信使,并与其信号通路在细胞增殖、分化、凋亡等生命活动中起作用,广泛存在于从细菌到特殊神经元等各类细胞中[1-2]。在所有真核细胞中,Ca2+对于细胞增殖都是必需的[3-4]。正常情况下,细胞膜离子通道对Ca2+进出细胞发挥主要作用;当离子通道出现异常时,Ca2+浓度在细胞内异常可造成细胞损害,可能出现细胞运动性增加、血管生成、DNA损伤、基因转录异常、端粒酶活性增加、细胞分化异常等使细胞侵袭能力增加[5-6]。
细胞内Ca2+与肿瘤的关系亦很密切,能直接参与调控肿瘤的生长、侵袭、转移和分化[5, 7-9]。细胞内的游离Ca2+水平与肿瘤细胞增殖具有明确的相关性[7]。细胞内Ca2+浓度受多种机制的调节,如离子通道、内质网钙ATP酶、质膜钙泵与线粒体的Ca2+交换[7]。在非兴奋细胞和部分可兴奋细胞中,钙库操纵性Ca2+内流(SOCE)是一种重要机制[10]。
1986年,SOCE或者叫做库容性钙内流作为一种钙内流的机制被提出。其开放与关闭完全由内质网中Ca2+贮量来调控,称其为钙库操纵性通道或钙释放激活的Ca2+通道(CRAC)[11]。SOCE参与多种细胞功能,如基因转录[12]、细胞氧化应激[13-14]、细胞免疫[15]等。瞬时感受器电位(TRP)通道被认为是最可能的钙库操纵性钙通道和受体操纵性钙通道的分子基础在多种细胞中表达[16-17]。TRPC亚家族包括TRPC1-7,共7个亚型,根据序列的同源性及功能的相似性可以分为4个组,即TRPC1、TRPC4/5、TRPC3/6/7、TRPC2,他们均为钙离子通道家族成员。TRPC6广泛表达于肺组织和各种平滑肌组织[18-20]。已发现TRPC6参与急性肺损伤过程[21-22]、神经元的保护[23-24]、血小板的功能调节[25]、成纤维细胞的转化[26]、血管内皮对组胺的高通透改变[27]等诸多生理过程。
2 TRPC6与肿瘤
肿瘤与许多离子通道的表达异常有关,在TRP通道超家族中,与肿瘤关系研究报道较多的有TRPM1、TRPM8、TRP和TRPV6等[28-36]。研究发现trpm1可能是一种恶性黑色素瘤的抑癌基因,并可能作为肿瘤标记物供临床参考[28-31]。TRPM8被认为是在前列腺癌诊断中前列腺特异性抗原的有力竞争者[32-33]。TRPV6与前列腺癌的侵袭进展有关[34-36]。
近年,有关TRPC6在肿瘤发生、生长、浸润转移中的研究逐渐增多。2009年Cai等[37]报道TRPC6可能参与胃癌的发生发展过程:免疫组织化学分析胃癌及癌旁组织发现TRPC6在胃癌组织的表达高于癌旁组织;原位分子杂交检测其mRNA有相同发现,提示胃癌组织中TRPC6的表达被上调。应用TRPC通道抑制剂SKF96365作用于胃癌细胞系AGS、MKN45后,细胞生长会被阻滞在G2/M期,同时其在裸鼠体内的成瘤性也受到抑制。
在食道癌中,食道癌组织中TRPC6的蛋白及mRNA的表达均较正常食道组织显著升高[38]。阻滞TRPC6通道后,食道癌细胞系Eca109和TE1细胞内Ca2+浓度峰值及Cdc2激酶水平被抑制,同时细胞被阻滞在G2/M期,细胞生长周期受到抑制[38-39]。在裸鼠体内住宿食管鳞状细胞癌细胞的同时阻滞TRPC6通道,其成瘤性降低[38]。中山大学肿瘤研究中心对172例食道癌切除手术后的新鲜冰冻标本进行了研究[40]。该研究表明与癌旁组织相比,食道癌组织中TRPC6 mRNA及蛋白的表达均增高。并且TRPC6 mRNA的表达水平与患者的PT状态、病理分期相关。TRPC6 mRNA水平高的患者的5年生存率明显低于低水平的患者。Cox多因素回归分析显示,TRPC6 mRNA的高水平是影响食道癌预后的独立危险因素。
TRPC6表达较正常组织增高的情况也发现于前列腺癌组织中。并且这种表达异常与组织学分级、格里森评分、是否有前列腺外的转移相关[41]。更高级别的病变组织中有更多TRPC6通道的定位[41]。在前列腺癌细胞中,TRPC6能够激活Ca2+依赖的转录因子和激活T细胞的核因子并且能够促进细胞增殖[42]。
在非小细胞肺癌样本中,TRPC6的表达与分化程度相关[43]。在A549细胞中,利用通道抑制剂抑制TRPC6通道可抑制细胞增殖,而使TRPC6过表达则促进癌细胞增殖。用孔隙封闭抗体抑制TRPC6通道可以抑制非小细胞肺癌A549细胞的有丝分裂,并且这种作用在被全反式维甲酸治疗过的细胞中更明显[43]。
在肾细胞癌1932、ACHN细胞系中可检测到TRPC6的表达[44]。在73.3%(44/60)的肾细胞癌样本中可检测到TRPC6蛋白,而在正常肾组织样本中为30%(3/10),差异有统计学意义(P<0.05);且TRPC6的表达水平与肾细胞癌Fuhrman分级有关(P<0.01);在ACHN细胞中,抑制TRPC6的表达可以延长G2/M期的过渡时间[44]。
TRPC6在头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)细胞中也有高表达[45]。siRNA基因敲除TRPC6后,可显著抑制HNSCC细胞的侵袭[45]。
TRPC6的表达增高也发现于脑胶质瘤组织及细胞系,TRPC6通过介导Ca2+内流增强肿瘤细胞的侵袭能力。抑制TRPC6通道的表达后,脑胶质瘤细胞的生长、侵袭、血管生成均受到抑制[46-47]。
目前TRPC6通道与妇科肿瘤的关系的相关研究还较少,主要集中于卵巢癌和宫颈癌[48-53]。
在卵巢癌组织中同样发现有TRPC6的高表达,用siRNA沉默TRPC6后能观察到细胞增殖受到抑制,过度表达的TRPC6能促进卵巢癌细胞克隆增殖[48]。相较于正常乳腺组织,在乳腺癌组织中TRPC6表达增高[49-50]。但尚未发现这种高表达与肿瘤分期、雌激素受体的表达、淋巴结转移的相关性[49-50]。TRPC6在正常人的肝组织中表达微乎其微,但在肝癌患者的肝组织中有较高的表达[51]。
我们的前期研究结果显示,TRPC6在宫颈癌组织中较正常宫颈组织明显升高[52]。宫颈癌HeLa细胞中也有TRPC6基因及其蛋白表达。免疫组织化学分析石蜡切片标本发现,TRPC6高表达与宫颈癌淋巴脉管浸润具有明显相关性(P<0.05),与国际妇产科联盟分期、患者年龄、盆腔淋巴结转移无明显相关性(P>0.05)。用非选择性的Ca2+通道拮抗剂维拉帕米作用于HeLa细胞后,HeLa细胞的增殖及迁移均受阻[53]。因此我们推测TRPC6的表达增高可能与宫颈癌的淋巴脉管转移有关。TRPC6可能有介导宫颈癌浸润转移的作用。
3 TRPC6与肿瘤发生机制
TRPC6在促进肿瘤发生发展中的具体机制还有待进一步研究。目前有研究报道在胶质瘤中trpc6通道的表达与肿瘤相关因子表皮细胞生长因子(egf)、血管内皮生长因子(vegf)、血小板衍生生长因子(pdgf)等有关[46, 54-58]。
血管形成是肿瘤生长转移的重要步骤。肿瘤微环境能够产生亲血管因子,如VEGF、PDGF。多项研究表明trpc6通道的表达受egf、vegf、pdgf调控[55-58]。EGF作用于人肝癌细胞系HGF/SF中能够上调trpc6的表达,trpc6表达增高能够增加钙内流,从而使细胞增殖率增高。TRPC6在VEGF介导的血管形成中有重要作用[56-57]。在脐静脉内皮细胞中,用药理学及遗传学方法抑制TRPC6的表达后,发现细胞周期被阻滞在G2/M期,细胞增殖受到抑制,并且VEGF介导的血管形成作用受到抑制。同样PDGF也能够上调TRPC6的表达[58]。并且观察到TRPC6使得细胞内有持续较高的Ca2+浓度,耦合激活T细胞核抗原NFAT[46]。另外,p53基因直接结合在TRPC6启动子的反应元件上,增加TRPC6 mRNA及蛋白的表达水平,并与细胞内Ca2+水平增高相关[59]。并且在膀胱癌的研究中发现,TRPC6基因的表达受macroH2A1的调节[60]。
综上可见TRPC6在诸多实体肿瘤中有表达的增高,并在肿瘤细胞生长及浸润转移中起到一定的作用。但是目前的研究中尚未发现TRPC6通道在肿瘤发生发展中是始动因素。相反,TRPC6的表达异常更可能是肿瘤发生发展中的一个变化环节。尽管如此,如果能阻遏此过程,可能对肿瘤的治疗提供一个新的思路。
细胞内游离钙离子(Ca2+)水平与肿瘤细胞增殖具有相关性。瞬时感受器电位C亚族蛋白6(TRPC6)是细胞膜上的一种非选择性阳离子通道。近年来关于TRPC6通道与肿瘤的关系的研究逐渐增多。现对其研究进展作一综述。
1 Ca2+与TRPC6通道
Ca2+是细胞内的第二信使,并与其信号通路在细胞增殖、分化、凋亡等生命活动中起作用,广泛存在于从细菌到特殊神经元等各类细胞中[1-2]。在所有真核细胞中,Ca2+对于细胞增殖都是必需的[3-4]。正常情况下,细胞膜离子通道对Ca2+进出细胞发挥主要作用;当离子通道出现异常时,Ca2+浓度在细胞内异常可造成细胞损害,可能出现细胞运动性增加、血管生成、DNA损伤、基因转录异常、端粒酶活性增加、细胞分化异常等使细胞侵袭能力增加[5-6]。
细胞内Ca2+与肿瘤的关系亦很密切,能直接参与调控肿瘤的生长、侵袭、转移和分化[5, 7-9]。细胞内的游离Ca2+水平与肿瘤细胞增殖具有明确的相关性[7]。细胞内Ca2+浓度受多种机制的调节,如离子通道、内质网钙ATP酶、质膜钙泵与线粒体的Ca2+交换[7]。在非兴奋细胞和部分可兴奋细胞中,钙库操纵性Ca2+内流(SOCE)是一种重要机制[10]。
1986年,SOCE或者叫做库容性钙内流作为一种钙内流的机制被提出。其开放与关闭完全由内质网中Ca2+贮量来调控,称其为钙库操纵性通道或钙释放激活的Ca2+通道(CRAC)[11]。SOCE参与多种细胞功能,如基因转录[12]、细胞氧化应激[13-14]、细胞免疫[15]等。瞬时感受器电位(TRP)通道被认为是最可能的钙库操纵性钙通道和受体操纵性钙通道的分子基础在多种细胞中表达[16-17]。TRPC亚家族包括TRPC1-7,共7个亚型,根据序列的同源性及功能的相似性可以分为4个组,即TRPC1、TRPC4/5、TRPC3/6/7、TRPC2,他们均为钙离子通道家族成员。TRPC6广泛表达于肺组织和各种平滑肌组织[18-20]。已发现TRPC6参与急性肺损伤过程[21-22]、神经元的保护[23-24]、血小板的功能调节[25]、成纤维细胞的转化[26]、血管内皮对组胺的高通透改变[27]等诸多生理过程。
2 TRPC6与肿瘤
肿瘤与许多离子通道的表达异常有关,在TRP通道超家族中,与肿瘤关系研究报道较多的有TRPM1、TRPM8、TRP和TRPV6等[28-36]。研究发现trpm1可能是一种恶性黑色素瘤的抑癌基因,并可能作为肿瘤标记物供临床参考[28-31]。TRPM8被认为是在前列腺癌诊断中前列腺特异性抗原的有力竞争者[32-33]。TRPV6与前列腺癌的侵袭进展有关[34-36]。
近年,有关TRPC6在肿瘤发生、生长、浸润转移中的研究逐渐增多。2009年Cai等[37]报道TRPC6可能参与胃癌的发生发展过程:免疫组织化学分析胃癌及癌旁组织发现TRPC6在胃癌组织的表达高于癌旁组织;原位分子杂交检测其mRNA有相同发现,提示胃癌组织中TRPC6的表达被上调。应用TRPC通道抑制剂SKF96365作用于胃癌细胞系AGS、MKN45后,细胞生长会被阻滞在G2/M期,同时其在裸鼠体内的成瘤性也受到抑制。
在食道癌中,食道癌组织中TRPC6的蛋白及mRNA的表达均较正常食道组织显著升高[38]。阻滞TRPC6通道后,食道癌细胞系Eca109和TE1细胞内Ca2+浓度峰值及Cdc2激酶水平被抑制,同时细胞被阻滞在G2/M期,细胞生长周期受到抑制[38-39]。在裸鼠体内住宿食管鳞状细胞癌细胞的同时阻滞TRPC6通道,其成瘤性降低[38]。中山大学肿瘤研究中心对172例食道癌切除手术后的新鲜冰冻标本进行了研究[40]。该研究表明与癌旁组织相比,食道癌组织中TRPC6 mRNA及蛋白的表达均增高。并且TRPC6 mRNA的表达水平与患者的PT状态、病理分期相关。TRPC6 mRNA水平高的患者的5年生存率明显低于低水平的患者。Cox多因素回归分析显示,TRPC6 mRNA的高水平是影响食道癌预后的独立危险因素。
TRPC6表达较正常组织增高的情况也发现于前列腺癌组织中。并且这种表达异常与组织学分级、格里森评分、是否有前列腺外的转移相关[41]。更高级别的病变组织中有更多TRPC6通道的定位[41]。在前列腺癌细胞中,TRPC6能够激活Ca2+依赖的转录因子和激活T细胞的核因子并且能够促进细胞增殖[42]。
在非小细胞肺癌样本中,TRPC6的表达与分化程度相关[43]。在A549细胞中,利用通道抑制剂抑制TRPC6通道可抑制细胞增殖,而使TRPC6过表达则促进癌细胞增殖。用孔隙封闭抗体抑制TRPC6通道可以抑制非小细胞肺癌A549细胞的有丝分裂,并且这种作用在被全反式维甲酸治疗过的细胞中更明显[43]。
在肾细胞癌1932、ACHN细胞系中可检测到TRPC6的表达[44]。在73.3%(44/60)的肾细胞癌样本中可检测到TRPC6蛋白,而在正常肾组织样本中为30%(3/10),差异有统计学意义(P<0.05);且TRPC6的表达水平与肾细胞癌Fuhrman分级有关(P<0.01);在ACHN细胞中,抑制TRPC6的表达可以延长G2/M期的过渡时间[44]。
TRPC6在头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)细胞中也有高表达[45]。siRNA基因敲除TRPC6后,可显著抑制HNSCC细胞的侵袭[45]。
TRPC6的表达增高也发现于脑胶质瘤组织及细胞系,TRPC6通过介导Ca2+内流增强肿瘤细胞的侵袭能力。抑制TRPC6通道的表达后,脑胶质瘤细胞的生长、侵袭、血管生成均受到抑制[46-47]。
目前TRPC6通道与妇科肿瘤的关系的相关研究还较少,主要集中于卵巢癌和宫颈癌[48-53]。
在卵巢癌组织中同样发现有TRPC6的高表达,用siRNA沉默TRPC6后能观察到细胞增殖受到抑制,过度表达的TRPC6能促进卵巢癌细胞克隆增殖[48]。相较于正常乳腺组织,在乳腺癌组织中TRPC6表达增高[49-50]。但尚未发现这种高表达与肿瘤分期、雌激素受体的表达、淋巴结转移的相关性[49-50]。TRPC6在正常人的肝组织中表达微乎其微,但在肝癌患者的肝组织中有较高的表达[51]。
我们的前期研究结果显示,TRPC6在宫颈癌组织中较正常宫颈组织明显升高[52]。宫颈癌HeLa细胞中也有TRPC6基因及其蛋白表达。免疫组织化学分析石蜡切片标本发现,TRPC6高表达与宫颈癌淋巴脉管浸润具有明显相关性(P<0.05),与国际妇产科联盟分期、患者年龄、盆腔淋巴结转移无明显相关性(P>0.05)。用非选择性的Ca2+通道拮抗剂维拉帕米作用于HeLa细胞后,HeLa细胞的增殖及迁移均受阻[53]。因此我们推测TRPC6的表达增高可能与宫颈癌的淋巴脉管转移有关。TRPC6可能有介导宫颈癌浸润转移的作用。
3 TRPC6与肿瘤发生机制
TRPC6在促进肿瘤发生发展中的具体机制还有待进一步研究。目前有研究报道在胶质瘤中trpc6通道的表达与肿瘤相关因子表皮细胞生长因子(egf)、血管内皮生长因子(vegf)、血小板衍生生长因子(pdgf)等有关[46, 54-58]。
血管形成是肿瘤生长转移的重要步骤。肿瘤微环境能够产生亲血管因子,如VEGF、PDGF。多项研究表明trpc6通道的表达受egf、vegf、pdgf调控[55-58]。EGF作用于人肝癌细胞系HGF/SF中能够上调trpc6的表达,trpc6表达增高能够增加钙内流,从而使细胞增殖率增高。TRPC6在VEGF介导的血管形成中有重要作用[56-57]。在脐静脉内皮细胞中,用药理学及遗传学方法抑制TRPC6的表达后,发现细胞周期被阻滞在G2/M期,细胞增殖受到抑制,并且VEGF介导的血管形成作用受到抑制。同样PDGF也能够上调TRPC6的表达[58]。并且观察到TRPC6使得细胞内有持续较高的Ca2+浓度,耦合激活T细胞核抗原NFAT[46]。另外,p53基因直接结合在TRPC6启动子的反应元件上,增加TRPC6 mRNA及蛋白的表达水平,并与细胞内Ca2+水平增高相关[59]。并且在膀胱癌的研究中发现,TRPC6基因的表达受macroH2A1的调节[60]。
综上可见TRPC6在诸多实体肿瘤中有表达的增高,并在肿瘤细胞生长及浸润转移中起到一定的作用。但是目前的研究中尚未发现TRPC6通道在肿瘤发生发展中是始动因素。相反,TRPC6的表达异常更可能是肿瘤发生发展中的一个变化环节。尽管如此,如果能阻遏此过程,可能对肿瘤的治疗提供一个新的思路。