rp离子通道的分类及应用

rp离子通道的分类及应用

时间感受器（trp）是一个离子通道。TRP通道亚型(TRPV1、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPM8和TRPA1)为温度觉TRPs,并参与感知不同温度阈值(从冷到热),TRPV1-4为热敏感通道,而TRPM8和TRPA1为冷敏感通道。在脊椎和非脊椎动物的感觉神经元和皮肤上皮细胞上表达的TRP通道在感知皮肤温度改变中起主要作用。最新研究发现TRPM8不仅为冷知觉所必需,而且被低温或冷却剂激活后还可介导病理性疼痛的痛觉缺失,具有重要的临床和药理学研究价值,故本文予以介绍。1trpm8基因2001年,Tsavaler等用人类前列腺特异性互补DNA(cDNA)文库的方法鉴别出了一种新型的前列腺特异性基因,其主要分布在前列腺,而且在前列腺癌和其它恶性肿瘤中表达均增高。这种基因编码分子量约为130ku的蛋白,与TRP通道蛋白有高度同源性,被命名为TRP-p8。Tsavaler还提出TRP-p8可能是一种与癌基因或肿瘤启动子有关的Ca2+离子通道。因此根据TRP通道的统一命名方法,TRP-p8被分类到TRPM亚家族,命名为TRPM8。Julius等发现TRPM8是一种冷激活的温度觉TRP通道。McKemy等用克隆表达cDNA文库法从鼠三叉神经元中鉴别出薄荷醇受体。所鉴别出的cDNA克隆编码的Ca2+通道能够被冷刺激和薄荷醇、桉叶脑等冷却剂激活。这种被称为CMR1(冷和薄荷醇受体1)的通道也就是鼠内发现的TRP-P8(TRPM8)。2trpm8表达是通过性疾病人类编码TRPM8的基因位于染色体部位2q37.1,全长102.12kb,由25个外显子构成。它编码的mRNA可以翻译为含有1104个氨基酸的蛋白质。对已公布的基因组序列的分析说明TRPM8在所有被研究的恒温脊椎动物中均有表达。TRPM8的确切表达方式和组织分布仍不很清楚。Tsavaler等在首次试验中提出TRPM8基本上都分布在前列腺,在一些非前列腺的原发肿瘤如乳腺、结肠、肺和皮肤来源的肿瘤中也有表达。随后的研究发现TRPM8mRNA或蛋白存还在于背根神经节和三叉神经的感觉神经元,以及肠系膜迷走神经节、胃底、血管平滑肌、肝脏、膀胱上皮和男性生殖系统中。3trpm8通道TRPM8是一种非选择性的阳离子通道,可以通过单价或二价阳离子。单价阳离子的渗透率为Cs+>K+>Na+,但这些阳离子之间的区别非常小。Ca2+与Na+的相对渗透率范围为0.97～3.3。与其它大部分TRP通道相似,TRPM8通道是一种电导系数在40～83pS之间的单向通道。目前对TRPM8结构-功能的分析还不够深入,与相关的TRP家族成员相似,TRPM8通常被视为一种四聚体而发挥作用。最近研究发现TRPM8的活性可以被不同的化学因子调节,并证实了TRPM8通道和冷觉感受器之间的温度-反应性曲线有一定的波动性。4trpm8的门控制机制4.1trpm8的温度敏感性包括TRPM8在内的温度敏感性TRPs存在一个通道激活的温度阈值。温度阈值指温度感觉神经元开始诱发动作电位的特定温度。TRPM8在25℃以下时开始出现明显的内向电流,与感觉神经元典型的动作电位相一致,在Ca2+成像试验中获得了相似的温度阈值。TRPM8的温度敏感性主要依赖于跨膜电压:在去极化时,TRPM8的激活需要比生理性负电位更高的温度。与传统的电压门控K+、Na+和Ca2+通道相似,TRPM8是一种细胞膜去极化激活的电压门控通道,并且其电压灵敏度更低。凉爽引起一种从去极化电位到生理负电位阶梯分明的电压依赖性激活改变。因此,TRPM8的冷激活不应该作为一种阈值现象,而是一种电压敏感性的渐进性改变。温度觉TRPs(包括TRPM8)的温度依赖性可以在简单的两阶段电压依赖性通道模型中进行重现。与TRPM8通道关闭相比,其开放具有更低的温度依赖性,故冷刺激易引起通道的开放。热刺激而激活的温度觉TRPs如TRPV1,TRPM4、TRPM5内也有相似特点。4.2薄荷醇激活trpm8自然界的冷物质如桉叶脑、芳樟醇、香叶醇是较弱TRPM8激动剂。因为具有凉爽作用和令人愉悦的气味,薄荷醇及其衍生物(桉叶脑和芳樟醇等)被广泛应用到食品、制药和化妆品产业中。研究发现薄荷醇通过细胞膜电位的改变来激活TRPM8,且冷刺激和薄荷醇对电压依赖性激活曲线的影响有累加效应,这就解释了为什么低剂量的薄荷醇仅增加TRPM8内向电流的冷觉敏感性,而高剂量在37℃还可以诱导内向电流的发生。因此,严格地讲,薄荷醇应该是一种通道修饰剂而不是TRPM8的激动剂。目前还没有实验能够证实,其它的化学激动剂是否对通道的电压依赖性也存在相似的作用。Chuang等研究了Icilin对TRPM8更详细的作用方式,发现与冷或薄荷醇不同,Icilin只在细胞内Ca2+升高时才激活TRPM8。由此,TRPM8可以起到重合检测的作用,即在化学刺激物和细胞内Ca2+升高都存在时才起作用。Chuang还发现鸡TRPM8对冷刺激和薄荷醇敏感,而对Icilin不敏感。在对鼠-鸡TRPM8嵌合物和点突变体的研究中,发现Icilin残基可在TM3和TM2-TM3联结子内被激活。有趣的是夜香草复合物激活TRPV1和4α-PDD激活TRPV4也都是在这一区域,这说明TRP通道被化学激动剂激活开放的机制很稳定。值得注意的是不同浓度薄荷醇和低温实验显示,变异型的TRPM8确实仅对低温有反应,而对薄荷醇无反应。同时,作为一种电压敏感性的通道,变异型的TRPM8的电压敏感性并未发生改变。这些结果证明薄荷醇和低温激活TRPM8的途径是不同的。对与薄荷醇结构相似的icilin的研究发现,icilin激活TRPM8时也特异性地需要Y745H和L1009R参与。4.3trpm8抗剂目前,较强的TRPM8通道拮抗剂为BCTC及其衍生物硫代BCTC,它们可以抑制薄荷醇诱导的Ca2+内流。TRPV1拮抗剂也可以抑制TRPM8细胞内薄荷醇所诱导的Ca2+内流。迄今尚未发现TRPM8的高特异性拮抗剂。可以通过克隆细胞外TM5和TM6的N末端的抗体获得高特异性TRPM8拮抗剂。另一个TRPM8的拮抗剂为2-APB,它可以非特异性快速可逆地阻断薄荷醇诱导的TRPM8电流。2-APB最初被认为是一种膜通透性抑制剂,但后来研究发现它也可以直接阻断电压门控通道、内质网Ca2+-ATP酶泵、线粒体渗透性转换孔和其它离子通道如TRPC亚家族内的TRP通道。而另外一些研究证实2-APB可以激活和(或)敏感化TRPV1,TRPV2,TRPV3和TRPV6。此外,TRPM8的活性也可以在酸性pH下被抑制。一项研究证实了氢离子抑制冷诱导和Icilin诱导的TRPM8激活过程,而薄荷醇对TRPM8的激活作用对pH变化并不敏感。4.4trpm8指1实现ca2+依赖蛋白激酶c.g.plc12的激活PIP2和PKCTRPM8被冷、薄荷醇或Icilin激活后出现明显的通道脱敏作用,并且这种脱敏作用依赖于细胞外介质内Ca2+的出现。Rohacs发现磷脂酰肌醇4,5-二磷酸盐(PIP2)参与了这一过程。PIP2作为冷或薄荷醇通道敏感性的正相调控剂,并阻止了细胞上通道的减少,从而改变其膜电压激活的敏感性。Rohacs提出TRPM8引起的Ca2+内流导致Ca2+依赖性磷脂酶C的激活(e.g.PLCδ1),导致细胞内PIP2物质的衰竭和通道的脱敏作用。并发现TM6的C末端TRP区域内有正电荷残留,从而参与PIP2与离子通道之间的相互作用。TRPM8脱敏作用的旁路途径是通过激活Ca2+依赖性蛋白激酶C(PKC)而完成的。PKC的激活间接地导致TRPM8的脱磷酸化,从而抑制TRPM8活性。体内TRPM8对结合受体PLC高度敏感。PLC的激活通过减少细胞内PIP2水平和去酰基丙三醇激活PKC途径,对通道有双重抑制作用。PIP2和PKC对TRPM8激活的作用是相反的,PIP2衰竭和PKC激活都可以使通道对热刺激的敏感性提高。一些炎性介质导致了PIP2衰竭和PKC激活,这通过TRPV1通道敏感化来引起热痛觉过敏。热超敏性可以通过对TRPM8抑制而加重,单纯激活TRPM8可以产生一种凉爽而缓和的感觉。5病理生殖能力5.1trpm8冷觉电流与冷觉酶活性的关系TRPM8最主要的功能是作为躯体感觉系统的冷觉感受器。在哺乳动物中,冷感觉被认为通过传入感觉神经纤维Aδ和C亚型来介导。一些相似机制被提出以解释冷诱导的冷敏感神经元的去极化作用,包括Na+,K+-ATP酶的抑制作用、基础K+电流的阻断作用或冷依赖性去极化电流的激活作用。Reid等首次直接证实了冷诱导背根神经元内非选择性阳离子通道(TRPM8)的电流发生,在23℃～34℃之间可以通过薄荷醇激活一系列阳离子通道而产生。这些学者提出这种冷觉电流是激活冷觉受体的首要决定因素,而基础K+电流和Na+,K+-ATPase的激活则属于次要因素。对三叉神经元上TRPM8的观察中,Daniels等对TRPM8细胞内的电流和内源性冷激活的电流之间进行了对比,发现两种电流在离子选择性、冷和薄荷醇敏感性及表现的电流电压关系上完全相同。在这些结果的基础上,可以推测TRPM8与冷诱导的冷感觉细胞内的电流之间存在分子联系,这在敲除TRPM8基因的小鼠试验中亦获得证实。最近的研究提出TRPM8在膀胱上有着一种新型的作用,对膀胱内灌注冷水可以引起排尿反射从而避免进一步损伤,而在周围神经损伤或正常组织内并未发现这种反射现象。膀胱内的这种C感觉纤维最有可能是通过TRPM8激活途径传导冷反射的刺激作用。从膀胱上TRPM8的一系列功能中可见,薄荷醇对冷诱导的排尿反射有明显的致敏作用。5.2薄荷醇对lngap细胞ca2+水平的影响最近的研究结果表明TRPM8还是一种细胞内Ca2+释放通道。Zhang等用免疫荧光法证实了大约一半的TRPM8蛋白存在与质膜上,而另一半存在于内质网LNCaP细胞内。他们还发现细胞外Ca2+缺乏、冷刺激和高密度的薄荷醇(500μmol·L-1)导致LNCaP细胞内Ca2+水平的小幅度升高。Thebault等报道在同一LNCaP细胞系内,TRPM8在细胞外膜上完全缺失,且完全局限于细胞内膜上。这些研究者还报道薄荷醇导致LNCaP细胞内的内向电流,不是通过TRPM8起作用,而是通过薄荷醇激活储藏门控通道起作用。但需要更多的证据来证实TRPM8作为一种细胞内Ca2+释放通道的作用,并需要解决这些试验结果的差异。而对LNCaP细胞上TRPM8的细胞定位在上述两项研究中存在争议,这可能与所用受体的特异性有关,而决定TRPM8是存在胞质膜还是存在细胞内膜上的具体机制还不清楚。5.3trpm7通道与肿瘤细胞生长TRPM8在一些肿瘤细胞尤其在前列腺癌细胞中高表达,但在雄激素非依赖性肿瘤细胞中几乎没有表达。由此可以将TRPM8视为一种新型的前列腺癌生物标记物。TRPM8表达和疾病阶段之间的关系表明这种通道可能与肿瘤细胞存活和生长有关。Zhang和Barritt对雄激素依赖性前列腺癌细胞系LNCaP的病理生理进行了分析。他们发现TRPM8的激活和抑制都影响这些细胞的生存力。这些结果表明TRPM8激活对这些癌细胞的存活有益,但同时这种通道的过分刺激会对这些细胞产生毒害作用,可能的机制为引起细胞内钙超载。这种通道激活产生的细胞凋亡和细胞存活的双重作用可能与紧密相关的TRPM7通道有