TRPV5与特发性高钙尿症的研究进展
发表时间：2009-06-26 浏览次数：814次
作者：胡东亮
作者单位：华中科技大学同济医学院附属同济医院泌尿外科，湖北武汉 430030
【关键词】 TRPV5 特发性高钙尿症 尿钙
特发性高钙尿症(Idiopathic Hypercalciuria, IH)为一种常见的多因素、多系统参与的受遗传、环境、饮食影响的钙代谢紊乱，是指排除各种已知疾病，24h尿钙排泄量>0.1mmol/kg或者男性≥7.5mmol、女性≥6.25mmol。它是泌尿系结石形成的最危险因素。尿石的形成是由多因素引起的[1]，目前的泌尿系结石约有80%以上为含钙结石，而对于钙性结石，其中40%-50%是由高钙尿引起的。IH的发病率与死亡率逐年升高，成为威胁人类健康的重要疾病之一。在美国，每1000例住院患者中就有7-10例是泌尿系结石患者。但IH具体发病机制还不甚清楚，国内外主要集中在胃肠道钙吸收、1，25(OH)2D3和其受体VDR的研究上，临床上也没有有效的治疗方法。近年来，对IH的研究已逐步拓展到肾脏、骨骼等其他可能参与发病的部位，而TRPV5作为肾脏远曲小管尿钙重吸收的上皮通道，决定着Ca2+ 的最终排泄，同时又受其他多种因素的影响与调节，正逐步成为研究IH的发病机制和临床治疗的热点。
1 TRPV家族的简述 1969年，Cosens和Manning在验证果蝇视觉信号传导的研究中首先发现并命名了瞬时感受器电位(transient receptor potential, TRP)蛋白。1989年，Montell等首次成功克隆了TRP基因。随后的研究证明TRP基因具有编码钙通透性阳离子通道的功能[2]。目前为止，TRP已被划分为TRPC、TRPV、TRPM、TRPP、TRPML、TRPN共6个亚家族[3]，分别具有不同的分布、不同的激活途径以及不同的功能，其中TRPV是第一个被命名的哺乳动物类亚家族，共有6个成员：TRPV1-TRPV6，其中与钙代谢及调控有关的是TRPV5和TRPV6[45]。本文主要讨论TRPV5。
2 TRPV5的分子生物学特征 TRPV5(以前也称为ECaC1)最早从兔集合小管上皮细胞原代培养中克隆获得[4]。在人类，TRPV5定位于染色体7q35，由15个外显子组成，共2772个bp，其中有2187个bp为开放读码框，编码729个氨基酸组成的多肽，分子质量约为83ku[6]。在TRPV5的5'端上游启动子区域没有发现经典的TATA盒和CAAT盒，但发现4个可能参与调控的1，25(OH)2D3反应元件。在1，25(OH)2D3存在的情况下，这些反应元件很可能是1，25(OH)2D3调控TRPV5的转录结合点，通过结合及一系列的调控、转导进而刺激TRPV5的mRNA表达，促进其生物学活性的表达。另外，在启动子区域还发现一些转录激活因子结合部位，如激活蛋白1(AP1)、激活蛋白2(AP2)、刺激蛋白1(SP1)。 TRPV5的蛋白结构由6次跨膜所组成，N、C端均位于胞浆内，其中在跨膜区5与跨膜区6之间有一段短小的疏水区，在N、C端有丰富的调控元件，包括6个磷酸化的蛋白激酶C序列、3个锚蛋白重复序列和1个PDZ区域。PDZ是个非常重要的蛋白—蛋白结合作用区域，它可能在调控TRPV5的蛋白运输上起着关键作用[7]。随着对TRPV5研究的不断深入，发现越来越多在TRPV5的核苷酸水平、氨基酸水平上的调控靶点及作用靶点：Dimitra等[8]发现80KH作为第一个参与TRPV5对钙调控的蛋白，其作用靶点是定位于TRPV5的C端598到608之间的氨基酸序列上；Jean等[9]证实TRPV5的D542天冬氨酸残基是决定TRPV5亲钙性的关键部位；Suzuki等[10]研究发现TRPV5的第579个氨基酸变异可以直接影响胞内Ca2+对其的灭活性。由此看来，TRPV5的分子生物学特征直接决定着它的功能。对TRPV5结构、氨基酸序列、基因等方面的深入研究有望发现更多的未知功能与调控机制。
3 TRPV5的组织分布与生理功能
3.1 TRPV5的分布 TRPV5的分布具有种属特异性和组织特异性，各家报道很难完全统一。在人类，TRPV5主要表达在一些对1，25(OH)2D3敏感的上皮细胞与组织。Hoenderop等[11]应用免疫组化的方法证实了在肾脏远曲小管(DCT)、集合小管(CNT)以及十二指肠中有TRPV5的表达，同样应用免疫组化，Janssen等[12]证实了TRPV5在胰腺β细胞中有表达。另外，国外学者还应用Northern杂交与RTPCR方法证实了在前列腺、胎盘、结肠、直肠也有TRPV5的表达。以上所有组织的表达中，以肾脏的表达最强、最占优势。同时，研究还发现TRPV5在以上的许多组织中都是和其他钙主动重吸收蛋白共存在、共表达的，如钙结合蛋白、Na/Ca交换蛋白、CaATP蛋白等。
3.2 TRPV5的生理功能 在肾脏，进一步精确定位发现TRPV5主要表达于远曲小管的后半段(DCT2)和CNT[13]，而DCT2和CNT又是尿钙主动重吸收的关键部位。TRPV5位于上皮细胞管腔侧，通过结合尿液中Ca2+并重吸收入机体，进而维持机体钙平衡。同时，DCT2和CNT又是多种钙调节激素的作用部位，TRPV5对尿钙的重吸收是受激素调节的。在胰腺，TRPV5分布于β细胞胞浆分泌粒中，一方面调控胞内钙浓度稳定，另一方面介导胰岛素分泌及胞吐作用[13]。在胃肠道，Van等[14]通过定量mRNA测定TRPV6远远高于TRPV5的表达，TRPV6在胃肠道的优势表达决定并证明了它对饮食钙的吸收作用，而TRPV5的作用可能是微小的，具体机制仍然在探讨之中。在骨骼，仅仅从小鼠股骨中发现TRPV5的mRNA表达，但是具体作用仍然不清楚[15]。在胎盘、前列腺应用RTPCR法测得TRPV6>TRPV5，但是具体作用仍然不是很清楚。
4 TRPV5与特发性高钙尿症 目前，越来越多的研究与报道证实IH为一种多因素、多系统参与的钙代谢紊乱疾病，传统的IH分类是：肠吸收型(aIH)和肾漏型(rIH)，认为高钙尿是由胃肠道对钙的吸收过多、肾脏重吸收缺陷或者骨钙丢失过多所引起。但是大量的国内外文献主要集中在对胃肠吸收、1,25(OH)2D3及其受体VDR的研究。作为钙代谢系统的重要组成部分，TRPV5对尿钙的重吸收直接影响着IH的发病及治疗。
4.1 尿钙重吸收通道 尽管肾远曲小管和集合小管只重吸收约15%的肾小球滤出钙[16]，但它是主动的、耗能的重吸收，同时也是尿钙调节激素作用的部位。而TRPV5就是DCT2和CNT上皮细胞的非电压门控性的亲钙通道，被称作尿钙重吸收的“守门人”。尿钙的主动重吸收区别于电荷及浓度驱动性的被动重吸收，它分为3步：从管腔跨越TRPV5进入胞浆；与胞浆钙结合蛋白结合被运输到细胞基底外侧膜；被基底外侧膜上的钙泵泵出胞内。Joost等[17]用TRPV5基因敲除(TRPV5-/-)的小鼠研究发现TRPV5-/-小鼠除尿量增多、尿磷酸排泄增多、尿液酸性外，还发现其尿钙排泄量比正常对照组高出6倍，但是肾小球滤过率(GFR)没有明显变化[(0.31±0.01)mL/min；(0.30±0.01)mL/min, n=6, P>0.05]。这提示高钙尿发生、钙重吸收障碍及尿钙排泄增多不是由肾小球滤过所引起，而是TRPV5的本身缺陷所致，这也说明TRPV5具有单独引起IH发病的可能性。
4.2 钙调节激素的作用靶点 凡是调节钙代谢的激素均对TRPV5有调节作用，目前经典的钙调节激素有1,25(OH)2D3、降钙素及甲状旁腺素(PTH)。作为1,25(OH)2D3敏感性靶蛋白，单独用1，25(OH)2D3处理过的小鼠，定量PCR显示在肾脏TRPV5的表达比未行1，25(OH)2D3处理的对照组要高3倍，而在十二指肠TRPV6的表达则比对照组增加6倍[18]。相反，在TRPV5-/-小鼠，血浆1,25(OH)2D3浓度增高以代偿TRPV5的不足。降钙素在肾脏的作用以及对TRPV5的直接调控尚未见详细报道，KatoS等[19]研究发现在转录水平上，降钙素能激活并增强1α羟化酶的基因表达，而1,25(OH)2D3本身却对1α羟化酶的基因表达起负调节作用，具体机制仍然不清楚。PTH对钙的调节是多系统，多途径的，就肾脏而言，除了通过磷酸化蛋白激酶C(PKC)和磷酸化蛋白激酶A(PKA)外，Van等发现甲状旁腺切除的大鼠，血浆PTH水平是下降的，肾脏TRPV5的表达也是下降的，而给以PTH补偿疗法则恢复了肾脏的尿钙重吸收。这提示PTH刺激尿钙的重吸收是通过增加尿钙转运蛋白的表达来实现的，包括增加TRPV5的表达。此外，Monique等[20]发现17β雌二醇处理后的大鼠TRPV5 mRNA表达水平比正常对照组高出2.5倍，而这种作用是17β雌二醇独立引起的，是不依赖1,25(OH)2D3的。这个研究证实了雌激素对钙代谢、对TRPV5的作用，与临床上妇女绝经前少见钙丢失、少见骨质疏松、IH发病少于男性的现实是相符合的。
4.3 与其他钙转运蛋白的关系 TRPV5与钙结合蛋白及钠钙交换泵NCX、钙﹣ATP酶泵PCMA1b的表达是互相关联、互相影响的。在肾脏的DCT2和CNT中，这些蛋白是一个有机联系的转运过程，任何一个转运蛋白表达异常都可以直接或间接影响尿钙的重吸收。对TRPV5-/-小鼠研究还发现，其钙结合蛋白和NCX1的mRNA表达水平也是下降的，而且在给以1,25(OH)2D3刺激后，仍然不能增加其表达[17]。这不仅提示TRPV5对CalbindinD28k和NCX1的表达有关联作用，而且也提示TRPV5在尿钙重吸收中可能起主要作用。
4.4 TRPV5与IH的治疗 目前，对IH无有效的治疗方法，除了饮食调节外，药物治疗包括枸橼酸盐及噻嗪类利尿剂等。其中噻嗪类利尿剂药物的应用最有效、最广泛。噻嗪类药物可以抑制DCT氯化钠的吸收，增加尿钙重吸收，具体详细机制各类文献报道不一。最近研究证实[21]，以25mg/kg或50mg/kg剂量对小鼠注射噻嗪类药物氯噻嗪4h后，肾脏TRPV5基因表达明显上升，但是以100mg/kg的剂量处理则TRPV5基因表达不能增强，同时，单独盐疗法也能使TRPV5表达上升。这提示噻嗪类药物对TRPV5有影响。随着研究的深入，TRPV5可能成为IH治疗的分子基础，有望使IH的预防与治疗找到新的突破点。
5 展望 随着对IH发病的深入研究，目前的研究方向已经开始由传统的胃肠道高吸收向肾脏、骨骼等其他系统转移。TRPV5作为肾脏对尿钙重吸收的重要通道，其作用机制、调节机制也是受全身系统调节的。随着分子生物学技术及基因治疗等各个环节的逐步完善，TRPV5有望成为一个新的研究IH发病与治疗的靶点，进而更好地防止IH及泌尿系结石的发生。
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