中电导钙激活钾离子通道在肿瘤中的作用

恶性肿瘤是一类以分化障碍为特征的异常病理增生性疾病，其中细胞的过分化、增殖、肿瘤细胞的迁徙与新生血管生成等是恶性肿瘤生长、转移的重要原因之一。近年来研究发现作为钾离子通道超家族的重要成员之一中电导钙激活钾离子通道(Intermediate-conductance Ca2+-activated K+ channel，IKCal)可以通过改变细胞内钙离子浓度及膜电位水平参与细胞间信号传递、基因表达与调控，在维持机体的内环境稳态、细胞的分化增殖等过程中起积极重要的作用，然而其数量、结构及功能的改变常常导致一些疾病的发生，甚至恶性肿瘤的形成。本文就IKCal生物学特性及其在肿瘤中的作用予以综述。1IKCal的生物学特性

1.1分子结构IKCal由KCNN4或IK1编码的钙激活钾通道家族重要成员之一，位于染色体19q13上，其结构与功能与钙激活钾通道超家族其他成员不完全一致，缺乏连续精氨酸残基而不具有电压门控特性。IKCal的电导值一般为32-39ps，可以被克霉唑Clotrimazole及甲氨蝶呤Methotrexate等药物所阻断[1]，具有6个跨膜片段域(S1-S6)，其中S5-S6跨膜结构域包含具有K+选择性的氨基酸序列GYG，C末端包含钙调蛋白结合结构域，对胞内的钙高度敏感，并可以被其识别激活而促进信号传递;而亮氨酸拉链结构是蛋白激酶及酪氨酸磷酸化位点，在胞内N末端具有内质网所识别的信号，并且参与通道的组装与转运。

1.2生物学功能及调控机制IKCal通道在人体内广泛分布，主要分布在T淋巴细胞、内皮细胞以及平滑肌细胞。在人体外周组织，如唾液腺、乳腺、气管及脾脏等均有分布，参与神经递质的释放、神经肌肉接头兴奋的传递、细胞膜电位形成、免疫功能的调节等，在维持机体正常生理功能及内环境稳态中起积极重要的作用。此外IKCal还参与了血压稳定性的调节及淋巴细胞的免疫性调节[2]，促进细胞周期进展及细胞的有丝分裂、增殖等。然而其功能异常表达常常导致多种疾病的发生，甚至促进肿瘤的形成。钙调蛋白及通道磷酸化相互作用使IKCal通道充分激活，诱发细胞膜电位超极化，使膜内外电化学梯度增加，促进胞内Ca2+经钙释放激活钙通道(Ca2+-release-activated Ca2+ channels，CRAC)内流，促进肿瘤细胞的增殖IKCal;能够增加细胞周期基因蛋白的表达，推动细胞分裂周期向前进程;此外IKCal可被酪氨酸蛋白激酶受体所激活，从而促进Ras/ERK等信号传导通路的信息传递。2IKCal在肿瘤中的研究现状

2.1IKCal与肿瘤的关系及作用IKCa1通道在不同类型的癌细胞周期进程及增殖过程中有积极的调控作用[3]，目前研究证明，人类的多种恶性肿瘤，如结肠癌、胰腺癌、前列腺癌、黑色素瘤等均发现IKCa1通道明显增加，先前的实验运用微吸管钙缓液(1microM)在人原位胰腺癌BxPC-3和MiaPaCa-2等癌细胞株中检测出大约1200种功能不同的IKCa1，在人类乳腺癌细胞株MCF-7及前列腺癌细胞株PC-3 的G1和S分裂周期中,其IKCal通道表达及电流密度均明显上调，用亚细胞片段蛋白质印迹技术在人类结肠癌细胞中发现IKCa1定位于线粒体内膜，适度增加线粒体基质钙离子浓度会使IKCa1通道打开促进信号传递[4]。Sassi N等[5]应用生化及电生理方法在人结肠癌细胞株HCT116细胞质膜及线粒体中也发现IKCal有高水平的表达，电生理记录数据显示通道具有不同的传递状态及机动模式，此外IKCa1可与线粒体外部的促进凋亡的膜插入蛋白相互作用调节细胞的分化过程。Lysophosphatidylinositol (LPI) 是内皮细胞IKCa1潜在的激活剂，既可以作为细胞外媒介与G蛋白受体GPR55相偶联，还可以作为细胞内信使直接影响一些离子通道的活动，在内皮细胞的修饰片段试验中LPI可以加强IKCa1通道的功能，从而调节血管内皮电生理活动，促进内皮细胞的分化及血管的生成[6]，IKCa1通道缺陷的小鼠则出现中度大红细胞症，细胞容积调节功能受损[7]。此外，在血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和成纤维细胞生长因子(Basic fibroblast growth factor，bFGF)处理过的肿瘤相关的内皮细胞内，IKCa1的mRNA水平明显升高，在体液调节下IKCa1通道可能通过增加Ca2+内流调节内皮细胞的膜电位、促进VEGF和bFGF的活性，从而加强内皮细胞的有丝分裂和迁移，促进毛细血管的形成[8]。Haren N等[9]运用免疫组织化学、逆转录聚合酶链反应技术及蛋白质印迹技术分别对30例乳腺癌标本(BC)及培养的人乳腺癌上皮细胞(hBCE)检测，结果发现BC 、hBCE 中有IKCa1通道增多并且出现明显的基因复制及蛋白的表达，应用膜片钳技术在hBCE细胞中研究发现IKCa1通道的活性与肿瘤临床病理分型、肿瘤的分级之间有重要的关系，其mRNA及其蛋白的表达率在乳腺癌Ⅲ期明显高于Ⅱ、Ⅰ期，进一步证明了IKCa1在乳腺癌发生发展及侵袭中有非常重要的作用;Roy等[10]的研究也证实了人乳腺癌基底细胞中有IKCal存在，并且与乳腺癌基底细胞增殖、扩散密切相关。给予特异性抑制剂TRAM-34阻断IKCal后可有效抑制MCF-7基底细胞的增殖。Wang ZH[11]等在13例正常子宫内膜标本和25例子宫内膜癌标本检测出子宫内膜癌IKCa1 mRNA表达率及蛋白表达水平分别为80%、84%，均高于正常子宫内膜8%、15%，通过抑制IKCa1通道，子宫内膜癌细胞HEC-1A的数量、扩散程度均有明显下降并且抑制了肿瘤的发展。

2.2IKCal，肿瘤治疗的新靶点大量资料已经证实，在人类多种肿瘤细胞中均可见IKCal的表达上调，而使用IKCal通道特异性抑制剂能明显减慢肿瘤细胞的增殖与肿瘤组织的生长[12]。目前认为可能的作用机制[13]主要有以下几点：(1)促进细胞膜电位去极化，降低胞内外电化学梯度，使胞内Ca2+浓度降低，抑制肿瘤细胞的增殖;(2)降低细胞分裂周期蛋白D1和E的表达，使细胞在G0/G1期分裂受阻;(3)抑制肿瘤细胞增生所必需的生长因子的合成与分泌;(4)抑制肿瘤周围的血管形成。在良性前列腺增生小鼠及人的试验中[14] 用TRAM-34阻断IKCal通道后肿瘤细胞生长速度减慢，瘤体缩小。Loganathan A [15]等通过在体研究发现IKCal通道阻断剂TRAM-34能特异性阻断在多种趋化因子的作用下癌细胞的迁移，有效地抑制这些肿瘤细胞的增殖，并能缓解异种移植到裸鼠的人类肿瘤细胞如HEC-1-A子宫内膜癌、MM-RU黑色素瘤及MiaPaCa-2胰腺癌细胞的增生。而TRAM-34对细胞的作用依赖药物浓度，在低浓度(3-10 μM)时可以促进细胞的分化、增殖，然而在较高的浓度(20-100 μM)可使细胞增殖速度明显减低。另外发现TRAM-34能够激活雌激素受体，增加孕酮受体mRNA表达的作用，雌激素受体拮抗剂ICI182,780和三苯氧胺可以阻断TRAM-34增殖效应[10]，Chou[16]在异种移植胰腺癌MiaPaCa-2细胞株的裸鼠模型中将肿瘤化疗药吉西他滨与IKCa1阻断剂联合应用能明显促进肿瘤组织发生退变，并且降低化疗药物治疗剂量和毒性反应。因此，IKCal通道极有可能成为肿瘤新的治疗靶点，并且与其他抗肿瘤药物联合应用于临床。对IKCa1功能及数量的检测还可作为临床肿瘤治疗及预后评估的标志。

3展望

3.1亟待解决的问题IKCa1的研究对恶性肿瘤的发生发展提供了新的思路及理论，也为肿瘤的治疗提供了新的方向，然而IKCa1仅仅是肿瘤发生过程中复杂网络上的某一环节，仅仅阻断这一环节，依然不能取得良好的疗效，另外，阻断IKCa1治疗肿瘤的同时也干扰了IKCa1的正常生理功能。

3.2未来研究与发展IKCa1在人体内有没有器官特异性，不同的肿瘤之间有没有特异性的靶点，对这些问题的进一步研究有望对肿瘤的诊断与治疗开辟新的天地。

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