TRP离子通道家族和消化系统肿瘤相关性研究

吕小斌， 罗和生

武汉大学人民医院消化内科，湖北 武汉 430060

TRP通道涉及多种生理功能，范围从感觉(信息素信号传导，视觉、听觉、味觉传导，伤害感受和温度感觉)到运动(肌肉收缩和血管舒缩控制)。此外，TRP通道是调节肠蠕动，矿物质吸收，血液循环，膀胱和气道超敏反应，体液平衡，细胞生长和存活的主要参与者[1]。近年来，癌症与TRP通道间的关系一直是研究的热点。越来越多的研究表明，TRP通道可通过Ca2+信号传导功能障碍干扰关键的癌症信号传导途径，从而引起癌细胞增殖、凋亡、基因转录、血管生成[2-4]。其中，消化系统肿瘤更是研究热门，许多阻断或干扰TRP通道的药物试验已在国内外开展。

1 TRP通道概述

TRP通道包括28个家族成员，在哺乳动物中构成6个亚族：标准型(canonical，TRPC1～7)(其中TRPC2在人和猿猴中不表达)、香草家族(vanilloid，TRPV1～6)、褪黑素家族(melastatin，TRPM1～8)、多囊藻家族(polycystin，TRPP1～3)、黏蛋白家族(mucolipin，TRPML1～3)、锚蛋白型(ankyrin，TRPA1)。通常，TRP蛋白以6个跨膜结构域多肽亚基的形式存在于质膜中，需要4个亚基才能将同型或异型寡聚孔组装成功能性通道[5]。除对Ca2+具有特异性的TRPV5和TRPV6以及对一价阳离子具有高度选择性的TRPM4和TRPM5之外，TRP通道可渗透一价和二价离子。

许多疾病与TRP通道功能障碍有关，例如异常表达水平，细胞重定位或突变，表明其在体内稳态和疾病中的重要作用[6]。与消化系统肿瘤相关的TRP通道主要有TRPC1、TRPC5、TRPC6、TRPV1、TRPM2、TRPM6、TRPM7、TRPM8。

2 TRP通道配体

目前，TRP通道配体只是部分已知，尽管它们仅充当外源配体的多峰信号整合剂[7]。G蛋白偶联受体(G q/11；与PLCβ相连)和酪氨酸激酶受体(与PLCγ相连)增强了大多数TRP通道的信号传导和功能。磷脂酰肌醇信号通路的元素(特别是PIP2)，可以调节TRP通道。另外，细胞内Ca2+增加并调控所有TRP通道活性[8]。

3 TRP通道与消化系统肿瘤

3.1 TRP通道与食管癌食管癌是恶性肿瘤，在全世界消化系统恶性肿瘤的发病率和死亡率中排名第四[9]。在中国，食管癌在消化系统恶性肿瘤的发病率中排名第二，在死亡率中排名第三[10]。目前，食管癌的发病率不断上升，但食管癌的潜在机制仍然未知。TRP是非选择性阳离子通道，已经证实TRP通道在多种肿瘤的发生和发展中起关键作用。其中与食管相关的主要有TRPC6、TRPM7、TRPM8。Ding等[11]已证实了TRPC6通道在食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)中高度表达，抑制TRPC6通道可抑制癌细胞增殖并诱导G2/M期阻滞。

最近的一项研究[12]表明，TRPM7在食管癌组织和细胞系中显示出显著较高的水平，但TRPM7敲低有助于食管癌细胞的迁移和侵袭。ESCC中TRPM7的表达是术后生存良好的独立预后因素，而TRPV6下调与男性患者3年疾病特异性生存较差相关[13]。

Lan等[14]的研究表明，TRPM8能促进食管癌细胞的增殖，TRPM8过表达和TRPM8激动剂可降低CD8+T细胞对癌细胞的细胞毒性作用，而TRPM8拮抗剂可导致食管癌细胞的凋亡率显著提高。肿瘤细胞表达的细胞程序性死亡配体1(programmed death ligand 1，PD-L1)是肿瘤细胞逃避被CD8+T细胞杀死的关键介质[15]。Lan等[15]研究进一步证实了活化的T细胞3途径的钙调神经磷酸酶核因子(calcineurin-nuclear factor of activated T cells 3，NFATc3)有助于TRPM8过表达和TRPM8激动剂能通过TRPM8-钙调神经磷酸酶-NFATc3信号通路调控食管癌PD-L1的表达，这可能导致癌细胞免疫逃避。这些发现揭示了TRP通道在食管癌发病机理中的关键作用。

3.2 TRP通道与胃癌胃癌仍是肿瘤学领域的一个挑战，它在全球恶性肿瘤发病率中排第五，是癌症的第三大死亡原因[9]。其中中国是受影响最严重的国家，占全球发病的42.6%，占所有胃癌相关死亡的45%[16]。考虑到当前抗癌药物的疗效差，对化疗药物的耐药性增加以及晚期患者缺乏治疗选择，开发新型有效的治疗方法至关重要。在过去的10年中，TRP通道在癌症靶向治疗领域中获得了相当大的关注。其中与胃癌相关的有TRPM2、TRPM7、TRPC6。有研究[17]表明，TRPM2对于癌细胞的生存至关重要，但确切的机制仍不清楚。Almasi等[18]研究表明，TRPM2在胃癌细胞中功能性表达并充当阳离子通道。TRPM2通过c-Jun N末端激酶(JNK)依赖性和雷帕霉素(Rapamycin)非依赖性途径的机制靶标调节自噬。缺少TRPM2通道会下调JNK信号通路，并损伤自噬能力，最终导致受损线粒体的积累和胃癌细胞的死亡。另一项研究[19]证明，TRPM2能通过调控PTEN/Akt通路介导的上皮-间充质转换(epithelial-mesenchymal transition，EMT)促进胃癌迁移、侵袭、肿瘤生长。

TRPM7通道已被证明是人类胃腺癌细胞生长和存活的主要参与者。Kim等[20]注意到TRPM7信使RNA和蛋白质在胃癌细胞AGS中大量表达，胃癌细胞AGS是人类胃腺癌细胞最常用的细胞系，用La3+和氨基乙氧基二硼酸盐(aminoethoxydiphenyl borate，2-APB)阻断TRPM7通道或用siRNA沉默TRPM7表达时，癌细胞的生长和存活明显受到抑制。Kim等[20]进一步发现，人参皂苷Rg3可通过阻断TRPM7通道活性来抑制胃癌细胞的生长和存活。

有研究[21]表明，TRPC6在肝、食管、胃肿瘤中显示过表达，而其在相应正常组织中含量极低或无法检测。Ding等[22]研究显示，吡唑并[1，5-a]嘧啶(Pyrazolo [1, 5-a] pyrimidine)及其化合物[特异性抑制TRPC3/6/7(TRPC6>TRPC7>TRPC3，对其他通道无影响)]在小鼠移植模型中抑制了胃癌细胞AGS和MKN45的增殖以及胃肿瘤的生长。以上研究证明TRP通道可作为肿瘤治疗的新靶点。

3.3 TRP通道与结直肠癌(colorectal cancer，CRC)

CRC是一种极具破坏性的癌症，在中国恶性肿瘤发病率中排第三，其在癌症相关死亡率中排第五。因此，了解肿瘤迁移、侵袭、转移背后的机制对于寻找有助于降低相关死亡率的药物至关重要。TRP家族一直是研究的热点[23]。Perez-Riesgo等[24]通过下一代测序(RNA-seq)发现，在正常或肿瘤结肠细胞中，27种TRP内仅有11种表达。此外，只有6个显示差异表达(TRPC1、TRPV6、TRPM5、TRPML2、TRPP2、TRPA1)。其中TRPM5和TRPML2在癌细胞中表达显著降低，TRPP2和TRPA1只在正常结肠细胞中表达。TRPC1在结肠癌中表达稍增加，但差异不明显，TRPV6是CRC细胞中唯一显著增加的TRP通道。然而更多的研究[25-26]表明，TRPC1在CRC中的表达显著上调，其表达可促进转移，同时与预后不良相关。

另一项研究[27]表明，TRPM2在CRC细胞中表达上调，TRPM6表达显著降低，且TRPM2与TRMP7呈负相关。实际上，TRPM6和TRPM7与正常结肠上皮细胞中Mg2+的吸收有关。在阿霉素耐药的结肠癌细胞中可发现TRPM6和TRPM7水平较低。这说明Mg2+稳态可能在CRC的恶性转化过程中失衡。TRPM2可被胞质二磷酸腺苷核糖(ADP-ribose)和胞质Ca2+激活。此外，TRPM2的激活还诱导了转录因子的表达，例如缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor 1 alpha，HIF1α)和核因子E2相关因子2(nuclear factor-E2-related factor 2,Nrf-2)[28]。这些因子与CRC细胞的增殖、存活、化学抗性有关。这些说明了CRC恶性转化过程中可诱导TRPM2表达。

迄今为止，TRPV1和TRPV6已被公认与CRC致癌作用有关。有研究[29]发现，TRPV6在SW480大肠癌细胞系和结肠癌中的过表达与恶性细胞增殖的增强有关。TRPV1能通过负反馈调节抑制表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)信号传导，从而抑制肠道肿瘤发生[30]。首先，通过EGFR信号传导增强肠上皮细胞中TRPV1的细胞内激活。这导致磷脂酶Coγ-1(phospholipase Cγ-1，PLCγ-1)的活化和膜脂质磷脂酰肌醇-4，5-双磷酸酯(PIP2)的水解，随后由于TRPV1离子通道的打开而导致Ca2+流入。同时，通过Ca2+引发了负反馈回路[通过钙蛋白酶和蛋白酪氨酸磷酸酶(非受体1型)(protein tyrosine phosphatase， non-receptor type 1，PTP1B)]，紧接着逆转EGFR磷酸化，从而抑制其致癌和增生性下游效应子途径。后者包括STAT3、ERK1/2、PI3K途径等。

TRPC5与CRC的增殖、转移、耐药相关。P糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)是一种ATP依赖性膜转运蛋白，在癌细胞中的高表达被认为是多药耐药和化疗失败的主要原因。Wang等[31]证明，TRPC5在诱导P-gp介导的CRC细胞对5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil)的耐药中至关重要，潜在机制涉及由TRPC5触发的[Ca2+]i的增加促进β-catenin向核内的移位。Chen等[32]发现，TRCP5高表达的CRC患者无病生存率和总体生存率均显著降低，进一步研究发现了TRCP5能通过Ca2+/Wnt5a信号通路调节癌细胞分化的功能。

3.4 TRP通道与肝癌肝细胞癌(HCC)是最常见的原发性肝癌类型，也是全球与癌症相关死亡的第二大主要原因，与预后差，有效的疗法少以及对化疗和放疗的抵抗相关。尽管肝癌发病率不断增加，目前为止却只有一个小分子药物多吉美(Sorafenib)被批准用于晚期肝癌的治疗。TRP通道是近年研究的热点[33-35]。目前为止已证实与HCC相关的TRP通道有TRPC1、TRPC6、TRPV6。Selli等[36]研究发现，沉默TRPC1可抑制细胞增殖，而不会影响Huh7(人类肝癌细胞系)细胞中的迁移，提示TRPC1在肝癌细胞增殖中的调节作用。有研究[37]表明，肝癌组织中TRPC6和Na+/Ca2+交换子1(NCX1)的表达均显著增加，并且它们的表达水平与患者肝癌的进展呈正相关，TGF-β刺激TRPC6和NCX1表达上调，同时诱导TRPC6/NCX1复合物形成。该复合物介导TGF-β对HCC的迁移、侵袭、肝内转移，暗示TRPC6和NCX1可作为肝癌治疗的潜在靶标。

Anand等[38]研究发现，TRPC6和TRPV6是1MEA(肝癌)细胞中过表达的主要通道。同时发现替贝利蜗牛毒肽(Terebra variegata，Tv1)可选择性抑制小鼠HCC细胞的增殖，并显著降低Tv1处理的同系荷瘤小鼠的肿瘤大小。Tv1的作用机制涉及与过表达的TRP通道结合，从而导致由环氧化酶2(COX-2)下调引起的钙依赖性细胞凋亡。有研究[39]表明，TRPC6通道通过信号传导和STAT3的激活诱导EMT，而EMT造成HCC对阿霉素耐药。在HCC异种移植模型中,相对于对照，TRPC6沉默导致肿瘤细胞生长缓慢且对阿霉素的灵敏性更高。综上所述,肝癌中靶向TRPC6可能是一种新颖的抗肿瘤疗法，尤其是与化学疗法联合使用时。

另一项研究[40]表明，与正常肝细胞和心脏细胞不同，小鼠肝细胞癌(BNL1 ME)表达离子通道TRPV2。激活并打开TRPV2通道时促进了阿霉素进入BNL1 ME细胞，导致其在BNL1 ME细胞中大量积累。当阿霉素与TRPV2激活剂共同应用时，亚有效剂量的阿霉素(不会导致细胞死亡)变得有效且足以终止BNL1 ME细胞的增殖并诱导BNL1 ME细胞死亡。从而证明了大麻二酚类(either cannabidiol，ECBD)或2-APB可促进阿霉素进入癌细胞，并使其脱靶作用最小化，同时极大地减少了化疗药物的不良反应。

3.5 TRP通道与胰腺癌胰腺癌的预后不良，因为它进展迅速、早期转移，且胰腺癌患者通常在放疗和化疗过程中获得多药耐药性。基于上述原因，胰腺癌患者的5年生存率仅6%。因此，现迫切需要有助于胰腺癌患者个性化治疗并帮助其实现化学灵敏性的生物标志物。根据以前的研究，胰腺癌的发展可能受多种致癌和肿瘤抑制因子的影响，其详细功能和作为治疗靶标的临床用途尚不清楚。在这些因素中，离子通道，TRP家族成员广泛参与了恶性肿瘤的进展。但TRP在胰腺癌中的确切作用仍不清楚。现已证实与胰腺癌相关的TRP通道有TRPM2、TRPM7、TRPM8、TRPV6。

参与胰腺癌的主要TRPM通道是TRPM7。TRPM7蛋白表达与原发肿瘤的大小和恶性胰腺肿瘤的分期相关，并且在转移性肿瘤和原发性转移性肿瘤中的表达水平高于正常组织，其沉默降低了其侵袭能力[41]。有研究[42]表明，TRPM7在胰腺导管腺癌中(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)也过表达，其中原发性肿瘤中较高的TRPM7水平与较高的淋巴结转移相关。TRPM7通过调节蛋白水解轴Hsp90α/uPA/MMP-2途径增加PDAC细胞的侵袭。

与对照组相比，TRPM2与患者生存率也呈负相关。实际上，TRPM2在癌组织中表达越多，PDAC患者显示的生存时间越短。已经表明TRPM2的过表达与细胞增殖能力和侵袭能力的增加有关[43]。

TRPM8是胰腺癌细胞增殖和侵袭所必需的，并且与胰腺癌靶向药物吉西他滨灵敏性密切相关[44]。在胰腺癌细胞系中，TRCN8 RNA干扰介导的沉默后，癌细胞对吉西他滨的灵敏性增加，而增殖和侵袭被抑制。基于吉西他滨的化疗中TRPM8的机制是多药耐药相关蛋白(如P-gp)对TRPM8沉默反应的表达和活性降低的结果。此外，TRPM8基因敲低显著提高了人类平衡核苷转运蛋白1的蛋白水平和Bax/Bcl-2促凋亡率，同时降低了核糖核苷酸还原酶M1蛋白水平。

Song等[45]研究发现，胰腺癌中TRPV6通道蛋白水平升高与患者预后不佳相关，其生存期降低。用siRNA减少胰腺细胞系中TRPV6蛋白的产生，可减少增殖和侵袭，并可引发细胞凋亡和细胞周期阻滞。在一项TRPV6活性肽抑制剂的I期临床试验中，2例患有晚期胰腺癌的患者显示出肿瘤减小，其中1例患者的胰腺癌生物标志物CA19-9减少了55%[46]。在这项研究的23例患者中，经过2个疗程的治疗后病情稳定，未发生与药物相关的严重不良事件。

4 结语与展望

TRP离子通道家族致肿瘤机制尚未完全明确，其可通过改变Ca2+信号传导干扰关键的癌症信号传导通路，从而导致肿瘤的形成、增殖、凋亡、转移。其与食管癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌的关系密切，虽然具体机制仍未明确。TRP家族是肿瘤治疗的潜在靶点，其通路的抑制或激活可调控肿瘤凋亡、增殖、转移，同时可减少肿瘤对化疗的抵抗和药物毒副作用。相信随着研究的进一步展开，对TRP家族的进一步了解，可为癌症患者提供更佳的治疗策略，从而改善患者预后。