大电导钙激活钾通道与肿瘤.doc

大电导钙激活钾通道与肿瘤【关键词】 大电导钙激活钾通道；肿瘤 离子通道在正常组织和肿瘤组织中的差异性表达，成为了现在肿瘤研究的一个新的热点。近来，研究者将钾通道表达和已知的癌基因活性联系起来，认为某些钾通道与癌症的发生和进展直接相关。大电导钙激活钾通道（large-conductance Ca2+-activated K+ channels，BKCa）是钙激活钾通道（Ca2+-activated K+ channels， KCa）的家族成员之一，大量研究表明，BKCa选择性地表达于多种组织来源的肿瘤细胞，对肿瘤的生物学行为产生广泛的影响，与肿瘤细胞 增殖、凋亡、分化及侵袭密切相关，而在相应来源的正常细胞中不表达或弱表达，比如乳腺、前列腺等1-3。其在肿瘤中的选择性表达可能代表了肿瘤细胞生长和肿瘤发展的有利因素，具有潜在的重要临床应用价值。本文就BKCa在恶性肿瘤发生发展中的作用研究情况，及其在治疗中的应用情况作一综述。1 BKCa的结构及其在肿瘤中的表达 1991年研究人员从果蝇slowpork位点首先克隆出大电导钙激活钾通道(BK)的编码基因4。KCNMA1编码了BK通道的孔道亚单位，四个亚单位构成了钾离子微孔，并允许100-300pS的钾电流诱导产生细胞的超极化。KCNMA1位于染色体10q22上5，包括27个外显子。4个亚单位和不同的亚单位相结合，形成不同的BKCa通道，分别是1（KCNMB1）、2(KCNMB2)、3(KCNMB3)、4(KCNMB4) 6。当BK通道开放时，K离子外流，膜电位更负，调节许多重要的生理过程，在脑内，其参与神经递质释放的调节和病理生理状态下保护神经元避免钙超载；在平滑肌组织中，调节血管、 输尿管、子宫收缩及肾小球滤过率；在耳部，调节耳蜗毛细胞频率发放及神经递质的释放等7-9。 研究发现BKCa在许多肿瘤组织及来源于肿瘤的细胞系中均呈异常高表达，而在正常组织或细胞中却不表达或弱表达。它主要是通过对Ca2+信号的传递来改变细胞膜电位水平，导致胞外钙进入细胞内，从而影响细胞信号转导通路，对肿瘤细胞的发生发展有重要作用。大量的研究表明BKCa通道在组织中的异常表达可能会影响细胞的增殖和凋亡比例失调、细胞转移侵袭、肿瘤血管形成10，从而直接或间接导致恶性肿瘤的发生、发展1，2。2 BKCa调节肿瘤的增殖 BKCa是唯一将细胞内化学信号和电信号耦合的离子通道，细胞内钙离子增加和膜去极化都可激活BKCa通道。当BKCa通道开放时，K+外流增加，导致膜电位下降，钙离子通过非电压依赖的钙离子通道进入细胞内，使细胞内钙离子浓度增加，而钙离子作为第二信使，参与许多信号传导通路，在细胞增殖和凋亡中起着重要作用11。2.1 BKCa与细胞膜电位膜电位与细胞增殖存在密切关系，分化完全的细胞膜电位处于超极化状态，一般不再增殖；而分裂增殖的细胞（如肿瘤细胞），其膜电位异常去极化。细胞进入分裂周期，G1期是很重要的一期，是否能经过这期决定于细胞膜电位。一般终末分化细胞在G0期膜电位超极化，细胞处于静息状态；而肿瘤细胞膜电位绝对值平均值比正常细胞小，相对去极化，很少进入G0期，而是处于G1-M期。BKCa通道使细胞膜处于去极化状态，这样一方面使肿瘤细胞易通过G1期，另一方面其短暂的激活后使钾离子外流增加，细胞膜超极化，形成的胞内负电压吸引钙离子内流，胞内Ca2+浓度增加，促进细胞增殖。Ouadid-Ahidouch等12研究发现MCF-7人乳腺癌细胞大量的BK通道表达，并能被r-iberiotoxin（r-IbTX）和北非蝎毒素（ChTX）阻滞，BK电流密度在G1末期增大，G1早期降低。增高的电流密度和BK的mRNA水平呈正相关，用r-IbTX, ChTX阻滞钾通道或者使细胞停止在G1早期、G1末期、S期时都诱导产生轻微的去极化，并且在S期累积细胞，但没有诱导细胞增殖。因此，BK通道的表达依赖细胞周期，而且似乎S期多于G1期，但是这些钾通道细胞增殖没有影响，因为他们在膜电位中起较小的作用。相反，Basrai等13认为iberiotoxin在细胞外低钾时对星性细胞瘤细胞增殖无影响，但在细胞外高钾时，则能够完全抑制细胞增殖。2.2 BKCa与钙离子内流钙离子是与众多蛋白接触的第二信使，参与许多信号传导通路的调节。钙离子与细胞周期蛋白相结合，如S100A4蛋白，使控制细胞周期G1期到S期的抑制蛋白失活，向G2到M期转化，从而使细胞增殖。 Kraft等14采用全细胞电压钳技术研究1321N1人神经胶质瘤细胞，用内部灌流钙离子和外用BK通道的开放剂根皮素来代替BK通道电流的激活阈值，使其更接近膜的负电位约m30mV，即细胞静息电位，当膜电位去极化的时候，可引出BK通道电流。在经根皮素处理后，1321N1细胞内钙离子的浓度从235-19 nM升高至472-25 nM，但1321N1细胞的迁移速率自（22.22.1）mol/L下降至（11.71.2）mol/L。其机制可能是应用BK通道开放剂后，钾离子外流增加，导致膜电位下降，钙离子通过非电压依赖的钙离子通道进入细胞内，使细胞内钙离子浓度增加，细胞骨架发生改变，从而影响细胞的迁移。 Roger等15对不同的乳房上皮细胞的进行研究，使用iberiotoxin（一种特定的BKCa阻滞剂）并报道iberiotoxin敏感电流在人乳腺癌MCF-7、MDA-MB-231、MDA-MB-468、MDA-MB-435s细胞系和正常乳房上皮细胞的活性。Iberiotoxin和NS1619（一种BKCa的活性剂），在正常培养条件下，没有阻止细胞的增殖或者细胞侵袭。但是，细胞外的ATP将会诱导细胞内的钙离子浓度瞬间提高，显示在细胞增殖上Iberiotoxin的作用减少。总结出iberiotoxin敏感电流在基本的条件下和细胞增殖没有关联，但是当细胞内的钙离子密度增加时参与了细胞增殖。以上显示，BKCa对肿瘤细胞的增殖和凋亡具有调节作用，这为肿瘤的靶向治疗提供了一个新的作用靶点。3 BKCa与肿瘤细胞转移侵袭力 在关于脑转移的乳腺癌研究中，研究者发现阻止BKCa通道的作用可潜在地延迟或阻止乳腺癌转移到大脑。用Iberiotoxin抑制乳腺癌细胞BKCa通道，阻止了其侵袭人的大脑微血管内皮细胞的能力，并用Transendothelial migration (TEM)测定法检测，没有发生脑转移的乳腺癌细胞表现出低于发生脑转移的乳腺癌细胞65%70%的TEM，然而正常的乳腺癌细胞没有检测到TEM10。4 BKCa的药理相关性研究 实验证明有许多复合物可以直接激活BKCa通道，三苯氧胺16、硫化氢17能增加BKCa通道的活性。BKCa通道开放剂有Dehydrosoyasaponin-I,Maxikdiol,L-735 334,NS-4,NS-1608,NS-1619,Nitrendipine，BMS-20 4352,NS-8,CGS-7181及CGS-7184等18。 BKCa通道阻滞剂有四乙胺（TEA）、北非蝎毒素、iberiotoxin、粉防己碱（Tet）等。Guyllaume等16用膜片钳方法研究抗雌激素的三苯氧胺激活BK通道并刺激了MCF-7乳腺癌细胞的增殖，被四乙胺、北非蝎毒素、iberiotoxin阻止。总结出三苯氧胺作为BK通道的分子靶点和E2（17-estradiol）一样在细胞外分子水平中起作用，三苯氧胺的作用点可能是通道自己的附属调节亚单位。Han等19用MTT法和流式细胞计量术海拉癌细胞株和人卵巢癌细胞系用BK通道阻滞剂四乙胺（TEA）、粉防己碱Tet）和iberiotoxin (Ibtx)将细胞的增值阻止在G1期。5 展 望 综上所述，BKCa在多种组织来源的肿瘤细胞中表达或高表达，而在相应的正常组织不表达或低表达。国外研究表明BKCa在人黑色素瘤细胞中表现出增量调节，成为了人恶性肿瘤细胞的一个新机制20。BKCa通过改变细胞膜电位和细胞内钙离子浓度来引起细胞的增殖，并使其增殖出现在G1期。将BKCa阻滞剂用于离体培养的肿瘤细胞可以在很大程度上抑制肿瘤细胞的增殖。同时BKCa还可以作用于肿瘤细胞周围环境，通过改变血管的增生和渗透性等因素，促使肿瘤的复发和转移。虽然BKCa表达于大多数的恶性肿瘤组织中，但是在骨肉瘤中，KCNMA1编码的BKCa却表现出抗肿瘤的特性。研究指出KCNMA1可能在不同的种类的肿瘤中有不同的作用21，所以有关BKCa在恶性肿瘤组织中的表达还需进一步的研究。【参考文献】 Bloch, M., Ousingsawat, J., Simon, R., et al. 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