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瞬时受体电位通道与神经系统疾病的研究进展

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万方数据
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阻塞性脑缺血(MCA0)模型上,观察到TRPCA mRNA在纹状 体、海马中有强表达,而在皮层中有弱表达。缺血组同侧纹 状体TRPCA mRNA表达与对照组相比显著增加,提示可能与 急性期脑损伤有一定关系归J。TRPC5主要分布于脑、肺、睾 丸和胎盘,可能参与生长锥的形成和脑的发育。TRPC6分布 于肺、心脏、脑和肌肉,可能参与血管收缩和血小板聚集。 TRPC7分布于心脏、肺、眼、脑、脾脏和睾丸,现在对其参与的 功能还不太了解¨…。
Key words:TRP;central nerve;cation
瞬时受体电位通道(TRP)是位于细胞膜E的一类重要 的非选择性阳离子通道超家族【lj。能通过的离子主要是钠离 子、钙离子和镁离子,分为:TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TR— PP和TRPML 6个亚家族。其中TRPC通道在哺乳动物的中 枢神经系统中有很高的表达旧j,主要参与细胞膜受体激活磷 脂酶C所介导的钙离子进入,参与了帕金森病等中枢神经系 统疾病的发病过程。 1 TRPC通道的结构、分型和调节TRPC通道具有疏水的 6次跨膜结构,以及位于胞内的氮(N)末端和碳(C)末端。 TRP通道的S5与s6之间片段内嵌构成孔道。S4片段却缺 乏通常正电荷氨基酸残基,因此TRPC通道是非电压依赖性 的。TRPC家族包括TRPCI一7共7个亚型,分为四个亚群: TRPCI、TRPC2、TRPC4/5、TRPC3/6/7,其中TRPC2只表达于 大鼠和小鼠,在人类是伪基因,其余在人类中枢神经系统中 均有表达,其中TRPC3主要表达于少突胶质细胞的膜相结 构"J。G蛋白偶联的受体GPCRs,或受体酪氨酸激酶 (TRKs)分别通过激活磷脂酶PLCl3和PLC’/来继发激活 TRP通道。PLC水解4,5二磷酸磷脂肌醇(PIP2),生成肌醇 三磷酸(IP,)和二酰甘油(DAG),IP3水平的升高,使得细胞 内钙库释放,细胞内钙库清空可开放TRPC通道L4 J,此外TR. PCI可能被机械牵张激活,Hirschler—Laszkiewicz等”1发现 TRPC6通过促红细胞生成素激活TRPC3。 2 TRPC通道的功能 G蛋白偶联受体或TRKs通过激活 磷脂酶C继而激活TRPC通道亚家族。磷脂酶C激活后水
TRPC亚家族不同成员分布很广,通道激活后发挥多种 不同的功能。TRPCI在脑、心脏、肾脏、肺、骨骼肌、前列腺、 皮肤、睾丸和卵巢都检测到其高水平表达。作为最早被发现 的哺乳动物TRP通道,TRPC!公认的功能是参与受体介导 的、钙依赖的平滑肌及腺体的分泌和收缩功能。TRPC2在人 类是伪基因,在小鼠可能作为信息素感受体(信息素是同类 种群个体之间用于相互交流、产生特定行为的必备化学物 质,属于两大多基因族:Vlr和V2r,在啮齿类动物中已发现 其受体)以及参与精子顶体反应。TRPC3主要分布于脑、胎 盘、心脏、骨骼肌和平滑肌。参与的功能包括脑源性神经生长 因子(BDNF)介导的神经分化、血管收缩、气道调节和抗原刺 激引起的淋巴细胞免疫反应。最近还有报道TRPC3和体内 另一种重要的钙调节器,钠钙交换体(NCX)偶联,钠离子通 过TRPC3通道进入细胞内,激活NCX的反向转运,从而增加 胞内钙离子浓度¨J J。TRPC4分布于脑、睾丸、胎盘、肾上腺 和内皮细胞,参与血管收缩、微血管渗透以及外侧膝状体谷 氨酸(GABA)能神经的输入。TRPC4基因敲除小鼠呈现出 主动脉内皮细胞的钙内流消失,一氧化氮(NO)合成受损,以 及血管舒张功能减退。有研究者在建立的大鼠大脑中动脉
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收稿日期:2009—06—05;修回日期:2009—10—12
解PIP2生成IP3和DAG,细胞内I^水平的升高使得IB敏 感的钙库释放,而细胞内钙库清空可激活TRPC亚家族通 道,从而使得钙离子再次流入细胞内,填充钙库旧J,TRPC亚 家族通道此时起着钙库操纵的通道(SOC)的作用;也有研 究报道TRPC通道并非SOC,而是直接由DAG及其代谢物 激活,称之为受体操纵的通道(ROC)。但可以确定的是这些 TRPC通道都是由PLC介导的通路所激活,使得钙离子内流。
综上所述,TRPC通道是一类重要的非选择性阳离子通 道超家族,具有多种功能。而帕金森病、颅脑损伤、癫痫、脑 积水等多种中枢神经系统疾病都与钙离子和铁离子通道有 密切关系。随着研究的深入,TRPC通道的更多功能会被认 识,可能会发现更多神经系统疾病的发生与其有关。
参考文献: [1]Clapham DE.TRP channels as cellular flellflOl-B[J].Nature,2003,
关键词:瞬时受体电位通道;中枢神经;阳离子 中图分类号:R 329 文献标识码:A
TRP channel and central nervous system diseases
CHEN jing—yu。MENG Hui.FENG Hua (Department of Neurosurgery,Southwest Hospital,Third Military Medical University。Chongqing 400038,China)
3 TRPC通道在中枢神经系统疾病中的研究现状 3.1 TRPC与神经元保护 MonteU等¨u首先发现TRPC3 在大鼠的脑桥神经元中有表达,并且可以被一个重要的神经 生长因子——BDNF激活,引起内向的电流,提示TRPC和神 经生长因子的上下游关系。此后Li等【12J发现TRPC通道介 导了BDNF引起的小脑颗粒细胞轴突导向的作用,提示TR- Pc参与了神经元发育和可塑性的过程。BDNF等神经生长 因子可以激活TRPC通道,它们的作用十分广泛,不仅参与 了中枢神经系统的发育,而且对于维持神经元的正常存活也 起到至关重要的作用。Jia等¨副使用BDNF受体TrkB的阻 断剂K252a可以抑制这种保护作用。而TRPC通道的阻断 剂SKF96365,可以非常明显地削弱BDNF的保护作用。
3.2 TRPC与神经元凋亡 目前关于TRPC和细胞凋亡的 关系的研究存在争议。Bollimuntha等¨引发现在人神经母细 胞瘤细胞SH—SY5Y中激活或过表达TRPCI可减轻MPP+ 诱导的细胞凋亡,Marasa等Ⅲ’发现在小肠内皮细胞中TR· PCI介导的钙离子内流抑制NF.xB的激活诱导细胞凋亡。 Shan等陋¨发现在心肌细胞中,TRPC3的过表达可诱导心肌 细胞的凋亡。尽管上述研究结论不一致,但已证实的是细胞 内钙离子浓度与细胞损伤密切相关,TRPC可导致细胞内钙 离子浓度的变化旧j。如果钙离子浓度增高,将会启动细胞 凋亡机制旧J。已有研究证实TRPc通道阻断剂可显著减轻 体外培养的海马神经元的凋亡;也有研究以MPP+为工具 药,建立多巴胺能神经元细胞系细胞(MN9D细胞)损伤模 型,证实TRPC3可拮抗MPP+对细胞的毒性损伤,提示作为 钙通道的TBPC3的下调可能参与了某些退行性疾病如帕金 森的病理生理变化。
此外,Mwanjewe等Ⅲ1研究发现铁离子通过TRPC6进入 具有神经表型的PCI2细胞内,出现细胞内铁离子聚集。He 等Ⅲo发现给脑室内注射铁离子后星型胶质细胞自嗜增加, 而给予铁离子螯合剂去铁敏治疗后LC3-II和组织蛋白D表 达下降;新近又有研究发现通过脑室内注射铁离子可以引 起慢性脑积水的发生mJ。
钙离子对神经元的存活和凋亡非常重要,谷氨酸细胞毒 性及细胞内钙超载假说是目前较为公认脑损伤后引起神经 元死亡的重要机制。具有谷氨酸受体的神经元,对脑损伤的 刺激特别敏感,谷氨酸受体激活通过细胞膜配体门控性和电 压依从性离子通道,促进钙离子内流导致神经元损伤和死 亡,细胞内钙离子的增加可诱导蛋白激酶的过分激活及自由 基的形成增加,继而损伤神经元。阻止细胞内钙的增加以及 减少自由基的生成,都能保护神经元抵御损伤。Huang等¨41 证明了TRPC3和TRPC6对于BDNF引起的小脑颗粒细胞轴 突生长锥中的钙信号增加是非常重要的,细胞中控制存活的 蛋白一般存在于胞体中,BDNF可以在培养的小脑颗粒细胞 胞体上引起显著的钙离子浓度增加,而TRPC3和TRPC通道 的阻断剂SKF96365,以及它们的siRNA,都可以显著地抑止 BDNF在神经元胞体引起的钙离子水平的增加¨“。BDNF对 神经元的保护作用主要是通过磷酸化蛋白激酶B(AKT)、细 胞调节蛋白激酶(ERK)和CREB(cAMP反应元件结合蛋白) 来实现的,研究结果显示,BDNF可以在小脑颗粒细胞上引起 AKT、ERK和CREB磷酸化的增加。无论是TRPC的阻断剂 SKF96365,还是特异性针对TRPC的siRNA,都可以明显地抑 止BDNF引起的ERK和CREB的磷酸化。而AKT的磷酸化 并没有受到影响。BDNF引起的ERK和CREB的磷酸化依 赖于TRPC3和TRPC6的开放,从而起到保护神经元的作 用¨11。此外,Kim等¨刮研究提示脑损伤后BNDF调节半胱 氨酸蛋白酶c鹊pme 3的活性发挥治疗作用,Henry等Ⅲ1发现 颅脑损伤后BDNF通过作用于内源性神经祖细胞来增强神 经的再生功能。赵志英等¨驯发现经过hBDNF基因修饰的 神经干细胞移植较单独神经干细胞移植疗效好。以上研究 均提示TRPC通道可能参与了BDNF对神经元的保护作用。
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