西装搭配女钙库调控性钙通道与肠道炎性疾病的研究进展
对细胞内信号转导的研究,其中,对不同的Ca2+通道调控机制的研究,一直是人们极为关注的前沿研究领域。对Ca2+通道作用机制的进一步了解,将为人们对正常细胞功能的调控的认识以及防治有关人类所面临的疑难性疾病提供重要的靶点。钙库调控性钙通道(SOC)是至今研究最多、最受重视的一种受体操纵性通道(ROC)的亚型。本文从SOC的分子实质、激活机制、其与平滑肌紧张性调节等方面综述了钙库调控性钙通道与肠道炎性疾病的研究进展。
标签:钙库调控性钙通道;分子实质;肠道;炎性疾病
钙离子(Ca2+)是细胞信号传导过程中最常见的第二信使 [1],细胞内Ca2+的变化主要来源于两个方面:细胞内贮存钙的释放及细胞外液中钙的内流,后者主要依赖于细胞膜上Ca2+通道介导的Ca2+内流[2,3]。短暂性的胞内钙库释放Ca2+后, 细胞兴奋状态的维持还需要细胞外Ca2+的持续内流[1],1986年,Putney[4]发现了钙库调控性钙通道(store-operated caclcium channels , SOC)。SOC位于细胞膜表面, 其活性受内质网中钙离子浓度的调控[5]。早期研究认为SOC仅存在于非兴奋性细胞中[6],但近期研究还表明, SOC也广泛存在
于电兴奋性细胞如平滑肌细胞和神经元上[7,8],尤其在平滑肌细胞,SOC的作用不仅是再充盈耗竭的胞内钙库,而且是作为触发平滑肌收缩的激活信号Ca2+的来源[6]。
1.SOC的生物学意义
钙离子(Ca2+)作为细胞信号传导过程中的第二信使,许多蛋白质直接或间接与之结合后被活化[1]。Ca2+在肌肉收缩、神经递质释放、突触适应、细胞分化和死亡等多种形式的细胞活动中起重要作用[9,10,11,12]。游离Ca2+的分布及转移是形成细胞Ca2+信号的基础,细胞内游离Ca2+浓度([Ca2+] i)的变化是影响细胞生理功能的重要因素, 也是多种受体激活后信号转导途径的关键,细胞内Ca2+稳态失控会直接影响细胞的生长、分化并导致多种疾病的产生(如心、脑血管疾病、肿瘤、肾脏疾病及消化系统疾病等)[13,14,15,16]。1986年Putney提出SOC通道的激活途径[17],当钙库耗竭,促使细胞膜上SOC开放而引发胞外Ca2+内流。SOC通道与电压依赖性Ca2+通道(voltage-operated Ca2+ channel, VOCC)不同之处在于其开放与关闭主要由内质网中Ca2+贮量来调控[18]。近年来的研究证明,这一通道广泛存在于兴奋型细胞上,并参与多种细胞功能,如细胞收缩、增殖以及突触可塑性等功能的调控[19,20],在兴奋性细胞, SOC通过与兴奋不相关
的途径(“ excitatio n-independent” pathway)对细胞的生理功能起着不可替代的作用,如平滑肌的收缩、内分泌细胞激素的分泌、神经递质的产生等[1]。非兴奋细胞内的SOC是调节细胞外Ca2+内流的主要方式[1]。Fanger 等[21]发现钙离子通过SOC通道进入T细胞,是T细胞产生免疫应答的关键因素。就短期效果而言,SOC可调节细胞分泌、化学毒性、趋向性和收缩;在长期过程中,SOC可调控细胞生长、分化以及凋亡[1]。
ps批量处理2.SOC通道的分子实质
对于SOC通道,虽称其为通道,目前尚未能分离纯化出构成SOC的通道蛋白。现阶段对于SOC分子结构的认识主要建立在对果蝇复眼光传导通道的研究基础上。果蝇复眼中发现了对光反射的基因,即短暂性受体电压(transient receptor po tential, TRP)及其蛋白表达(TRP蛋白通道) [1]。目前已在许多组织结构中,发现果蝇瞬时TRP蛋白家族中的成员(TRPC1-7)是组成SOC通道的候选分子[22],发现它具有SOC的特点。目前TRP蛋白家族已扩展到约20名成员,三个主要亚族,这些亚族的蛋白广泛表达于哺乳动物、昆虫和酵母中。其中TRPC1是第一个在哺乳类动物细胞上被发现的TRP类似物,具有离子通道的性质[6]。Liu 等[23]发现,TRP1的S5~S6间具有花生四烯酸的结合位点,其与SOC的相关性
从结构上进一步得到证实。有文献报道在血管SMC上,特异性TRPC1抗体可以阻断SOCE[19],提示,TRPC1可能是SOC通道的一个重要组分。无论是TRP1,还是TRP4 、TRP5,均只是构成SOC通道的一个成分。随着研究的进一步深入,将会有更多类型的TRP被发现,最终会揭示SOC的蛋白构成以及其他的信号通道[1]。
3.SOC通道与平滑肌紧张性的调节
狡兔三窟的拼音迄今为止,已在如血管、胃、胆囊、膀胱和子宫等许多组织的平滑肌细胞上发现了SOC的存在,并参与如平滑肌收缩和突触可塑性的调节 [6]。已有研究发现SOC介导的Ca2+信号参与了气道平滑肌的收缩和增殖[24],在肠肌SOC介导的钙内流可能是机械刺激导致结肠肌细胞产生钙波(calcium wave)的潜在机制[25]。实验充分证明:(1)大鼠远端结肠平滑肌细胞有SOC通道[6];(2)SOC通道介导的胞外Ca2+内流(SOCE)参与大鼠远端结肠平滑肌收缩反应[26];(3)SOCE参与ACh诱导的大鼠远端结肠平滑肌收缩[27,28];主要发现有:(1)大鼠远端结肠平滑肌收缩依赖于细胞外钙内流;(2)SOC通道参与ACh诱导的大鼠远端结肠平滑肌收缩,且该通道不被L-型钙通道阻断剂维拉帕米阻断。
4.肠道炎性疾病与钙通道之间的联系
人类常见的IBD,是病因及发病机制尚未完全明确的的肠道炎性疾病,包括两种不同的表现形式,即Crohn病和溃疡性结肠炎( ulcerative colitis, UC ),常给人类的生活带来极大的困扰。临床研究发现,UC的病人,排便习惯发生改变,常见腹泻。经证实,UC的患者,炎症部位的平滑肌动力下降,从而使结肠中食糜进行往返运动的节段减少,加重腹泻。然而,对于发生溃疡性结肠炎过程中,结肠动力学紊乱的机制尚不明确。目前推测,消化系统炎症疾病的病理性变化可能与SOC功能低下,引起细胞内Ca2+信号异常有关,最终引起平滑肌收缩性下降[29]。Gomez-Pinilla PJ[30]等通过实验发现,急性非结石性胆囊炎导致豚鼠胆囊SMC Ca2+信号受损,收缩性下降,这种病变机理可能发生在两个水平:钙库Ca2+释放下降以及SOC通道/L-型Ca2+通道介导的Ca2+内流降低。已知,由SOC介导的Ca2+内流,是胃肠道SMC对许多激素或递质(如:ACh,CCh,内皮素,表皮生长因子等)生理反应的一部分[31,32,33,34]。已有文献报道,SOC介导的Ca2+内流(store- operated Ca2+entry, SOCE)通过调节细胞内Ca2+浓度([Ca2+]i),可以治疗炎症性肠病(inflammatory bowel dia, IBD)所致的粘膜出血,并愈合粘膜表面创口[35]。因此,根据我们多年来的研究结果和目前人们对SOC通道的认识,我们提出UC患者,平滑肌收缩性下降与SOC通道功能低下有关,并且推测在结肠SMC上,TRPC1蛋白质可能是构成SOC通道的重要组份。
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