瞬時受體電位香草酸受體4與乳腺癌轉(zhuǎn)移、血管新生的關(guān)系研究進(jìn)展

馮澤宇，卞衛(wèi)和，姚昶

(南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，南京210029)

近年來，乳腺癌的發(fā)病率逐年升高，目前臨床尚無有效治療方法。乳腺癌晚期常發(fā)生轉(zhuǎn)移，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。瞬時受體電位(TRP)通道是一系列非選擇性的陽離子通道，能夠在細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的多種刺激下激活，參與機(jī)體各種重要的生理、病理過程。哺乳動物中TRP蛋白家族分布廣泛，根據(jù)其結(jié)構(gòu)同源性可分為TRPC 、 TRPV、TRPM、TRPP 、TRPML 、TRPA (ankyrin)、 TRPN 等7個亞族[1]。研究[2]發(fā)現(xiàn)，鈣離子內(nèi)流途徑的重塑與腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移密切相關(guān)。TRPV家族有6個成員，均為機(jī)械敏感性離子通道，在哺乳動物體內(nèi)作為細(xì)胞感受器存在。瞬時受體電位香草酸受體4(TRPV4)是一種非選擇性陽離子通道，可通過調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移及血管生成等途徑在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮作用[3]?，F(xiàn)將TRPV4的結(jié)構(gòu)和功能及其在乳腺癌細(xì)胞遷移、血管新生的關(guān)系相關(guān)研究綜述如下。

1 TRPV4的結(jié)構(gòu)、功能及活性調(diào)控

TRPV4最初從大鼠腎臟分離得到，作為線蟲基因osm-9的脊椎動物同源基因而被確認(rèn)。TRPV4在染色體定位于12q24.1，包含12個外顯子，由871個氨基酸殘基組成，其蛋白的氨基端與羧基端皆位于細(xì)胞膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)表面。與其他TRP一樣，TRPV4具有6個螺旋跨膜結(jié)構(gòu)，其中前四次跨膜區(qū)表現(xiàn)出較弱的電壓傳感性能，而在其第5和第6次跨膜區(qū)之間則嵌有發(fā)卡樣通道結(jié)構(gòu)，用于滲透陽離子。TRPV4為單向陽離子通道，鈣離子、鈉離子和鎂離子均能經(jīng)該通道流入細(xì)胞膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)，外向電導(dǎo)系數(shù)為90～100 PS，內(nèi)向電導(dǎo)系數(shù)為50～60 PS[4]，其對鈣離子具有適中的通透性，PCa / PNa為6[5]。

先期研究[6]表明，TRPV4能夠調(diào)控細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移等生物學(xué)行為。在許多生理病理狀態(tài)下，TRPV4的異常表達(dá)已經(jīng)被證明能夠改變滲透壓感知，損害血管內(nèi)皮功能，抑制破骨細(xì)胞的分化導(dǎo)致骨質(zhì)增生以及產(chǎn)生壓力、疼痛感覺障礙，而TRPV4的突變會導(dǎo)致骨骼發(fā)育不良及神經(jīng)病變等功能異常疾病[7, 8]。

TRPV4可以在細(xì)胞對低滲的響應(yīng)機(jī)制中被激活，是一種機(jī)械力及滲透壓感受器。中等熱量(>24 ℃～27 ℃)即可激活TRPV4，其機(jī)制尚不完全明確。因此，正常體溫下可出現(xiàn)TRPV4基礎(chǔ)活性的升高。同時，溫度反復(fù)升高會逐漸減少TRPV4的激活[4]。TRPV4可被內(nèi)源性大麻素及其代謝產(chǎn)物花生四烯酸等多種內(nèi)源及外源化學(xué)刺激直接激活，細(xì)胞內(nèi)G偶聯(lián)蛋白受體及機(jī)械感受體的細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑也可直接激活TRPV4；另一方面，TRPV4也能被間接激活或敏化，如絲氨酸162、189、824及蘇氨酸175、酪氨酸110、805的磷酸化均能改變細(xì)胞對滲透壓、溫度以及TRPV4的激動劑的敏感性從而激活TRPV4；而炎癥介質(zhì)、蛋白酶激活受體2(PAR2)的激活、Rho激酶以及PKA的cAMP的活化則能通過改變細(xì)胞對機(jī)械力的敏感性從而敏化TRPV4[9]。

早期研究使用非選擇性的TRPV4抑制劑釓和釕紅，但激活效果較差。TRPV4靶向激活劑包括佛波酯4α-佛波醇12,13-十二烷酸酯(4αPDD)、GSK1016790A及新型TRPV4抑制劑。新型TRPV4抑制劑包括RN-1734、HC-067047(目前臨床廣泛使用)和GSK2193874(口服生物可利用)，具有親和力高、特異性好等優(yōu)點[10]。

2 TRPV4與乳腺癌細(xì)胞遷移的關(guān)系

早期研究[11]發(fā)現(xiàn)在小鼠正常乳腺上皮細(xì)胞中TRPV4的選擇性定位于基底外側(cè)膜，激活TRPV4通道使得鈣離子內(nèi)流，從而激活大電導(dǎo)--鈣離子激活的鉀通道(BK通道)，同時小分子溶質(zhì)間通透性緩慢增加，說明TRPV4對乳腺上皮細(xì)胞通透性起著雙相調(diào)節(jié)作用。TRPV4在乳腺癌中的表達(dá)呈現(xiàn)出了明顯的分子分型差異，其中三陰型乳腺癌中TRPV4的表達(dá)要高于激素受體陽性及Her-2過表達(dá)型的乳腺癌。既往的研究顯示高表達(dá)的TRPV4對乳腺癌細(xì)胞生物學(xué)行為的影響主要體現(xiàn)在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移，而對腫瘤細(xì)胞本身的增殖影響不 大。盡管目前看來TRPV4敏感性與特異性尚不足以使之成為特定類型乳腺癌的檢測標(biāo)志物，但或許能幫助乳腺癌的早期診斷以及預(yù)后判斷提。

Jung等[12]發(fā)現(xiàn)TRPV4在人乳腺癌T47D上皮細(xì)胞表達(dá)，而孕激素能下降其mRNA及蛋白質(zhì)水平。此外，孕激素導(dǎo)致的TRPV4基因表達(dá)減少也減弱了人乳腺癌上皮細(xì)胞鈣離子信號通路功能。Dhennin-Duthille等[13]利用乳腺導(dǎo)管腺癌(hBDA)組織原代培養(yǎng)了乳腺癌上皮細(xì)胞(hBCE)，隨后檢測了TRP通道在hBDA、hBCE及MCF-7細(xì)胞中的表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在這三種模型中TRPV4均呈高表達(dá)。Lee等[14]通過對761例乳腺癌患者腫瘤組織樣本的分析發(fā)現(xiàn)TRVP4在浸潤性導(dǎo)管癌組織以及轉(zhuǎn)移灶中的表達(dá)顯著高于正常組織，TRPV4表高達(dá)的患者OS及PFS與低表達(dá)患者存在顯著差異，他們同時發(fā)現(xiàn)TRPV4的表達(dá)程度與腫瘤直徑及乳腺癌分級呈正相關(guān)，也與基底亞型患者較差的DMSF相關(guān)。Wen等[15]分析了1 881例乳腺癌者腫瘤樣本，發(fā)現(xiàn)基底樣型乳腺癌腫瘤組織中TRPV4的表達(dá)顯著高于Luminal A型、Luminal B型以及Her-2過表達(dá)型，同時他們發(fā)現(xiàn)TRPV4的表達(dá)在ER陰性的乳腺癌中表達(dá)要高于ER陽性的乳腺癌，并且TRPV4的表達(dá)與上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化評分顯著相關(guān)。Peters等[16]在對845例乳腺腫瘤樣本的分析中也發(fā)現(xiàn)了TRPV4的表達(dá)在基底型乳腺癌中的表達(dá)要高于其他分子分型，TRPV4的過表達(dá)或許是基底型乳腺癌部分亞型的特征表現(xiàn)。

TRPV4的激活可抑制神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的遷移，卻能促進(jìn)肺動脈平滑肌細(xì)胞的遷移[17]。 Fiorio等[18]發(fā)現(xiàn)激活TRPV4后，乳腺癌來源的內(nèi)皮細(xì)胞(BTEC)的細(xì)胞遷移速率明顯高于正常人人微血管內(nèi)皮細(xì)胞(HMVEC)，且高于未被激活TRPV4的BTEC的細(xì)胞遷移速率。而當(dāng)TRPV4的表達(dá)降低時，由花生四烯酸(AA)誘導(dǎo)的BTEC遷移隨之被完全抑制，TRPV4介導(dǎo)的鈣離子信號明顯增多。Mrkonjies等[17]利用野生型與滲透壓/熱不敏感TRPV4突變體探討TRPV4在腫瘤細(xì)胞遷移過程中的作用機(jī)制，過表達(dá)TRPV4-121AAWAA(缺乏相應(yīng)磷酸肌醇結(jié)合位點和對生理刺激的反應(yīng))的人乳腺癌T47D細(xì)胞中黏著斑的區(qū)域和強(qiáng)度要高于TRPV4-WT過表達(dá)組，而當(dāng)敲減了T47D細(xì)胞中內(nèi)源性表達(dá)的TRPV4，黏著斑的區(qū)域和強(qiáng)度也都相應(yīng)減少。表明TRPV4可通過促進(jìn)黏著斑生長，調(diào)控乳腺癌細(xì)胞遷移。Wen等[15]發(fā)現(xiàn)敲除TRPV4表達(dá)或抑制TRPV4功能均可以有效抑制小鼠轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞4T07的遷移和侵襲。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，雖然TRPV4過表達(dá)并沒有改變MCF-7細(xì)胞的侵襲性和趨化能力，也不能促進(jìn)MCF-7或MB468細(xì)胞的跨內(nèi)皮遷移能力，但TRPV4過表達(dá)的MB468細(xì)胞的侵襲性和趨化性均有顯著增加。

體內(nèi)實驗[16]發(fā)現(xiàn)沉默TRPV4后，注射4T1細(xì)胞的小鼠肺部轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)量大幅減少，而結(jié)節(jié)大小沒有明顯的改變，提示TRPV4或許不影響腫瘤生長及增殖，但其高表達(dá)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。TRPV4可能是通過調(diào)節(jié)細(xì)胞肌動蛋白皮層及細(xì)胞骨架蛋白改變了細(xì)胞的剛度，使腫瘤細(xì)胞具有更柔軟的機(jī)械特征因而易于形變，塑造出轉(zhuǎn)移所需的細(xì)胞形態(tài)，并且促進(jìn)細(xì)胞外滲，使癌細(xì)胞變得更具侵襲性從而導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移。最近的研究[17]表明， TRPV4的激活能夠使AKT及FAK磷酸化，同時下調(diào)E-cadherin及β-catenin，這或許與細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加相關(guān)。其中AKT被證明在TRPV4介導(dǎo)的E-cadherin下調(diào)及細(xì)胞的跨內(nèi)皮遷移其關(guān)鍵作用，而這種TRPV4對AKT及E-cadherin的調(diào)節(jié)作用在小鼠4T07細(xì)胞及人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7中均能被觀察到。此外，質(zhì)譜分析結(jié)果也提示TRPV4在調(diào)節(jié)包括細(xì)胞骨架以及細(xì)胞外基質(zhì)重塑在內(nèi)的蛋白網(wǎng)中起到重要作用[14]。

3 TRPV4與腫瘤血管生成的關(guān)系

乳腺癌作為實體瘤，其生長與轉(zhuǎn)移離不開血液供應(yīng)。TRPV4作為機(jī)械傳感器，在血管內(nèi)皮細(xì)胞中有著廣泛的表達(dá)，同時也在腫瘤血管形成的過程中起著重要的作用[19]。Fiorio等[21]發(fā)現(xiàn)AA能夠通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重塑、激活TRPV4通路從而調(diào)節(jié)腫瘤血管生成，cAMP/PKA信號通路調(diào)節(jié)的血管形成以及鈣離子內(nèi)流在BTEC遷移中起到重要作用，這與內(nèi)皮型一氧化氮合酶的磷酸化和活化以及NO的釋放有關(guān)，而正常組織內(nèi)皮細(xì)胞中并沒有觀察到同樣的結(jié)果。TRPV4是PKA磷酸化的底物，并且受到AA及其代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)，AA能夠激活鈣離子內(nèi)流進(jìn)而促進(jìn)BTEC中的小管形成，并且這種現(xiàn)象特異性地發(fā)生在腫瘤血管形成的早期，隨著小管結(jié)構(gòu)的固定，鈣離子信號明顯降低。

阻斷鈣離子內(nèi)流后，BTEC中的小管形成隨之被抑制[20, 21]。腫瘤新生血管往往存在結(jié)構(gòu)和功能的異常，表現(xiàn)為形態(tài)的擴(kuò)張曲折以及滲透性的改變。Adapala等[22]發(fā)現(xiàn)敲除TRPV4的小鼠其腫瘤血管與野生型相比有著更高的密度及通透性，且表現(xiàn)出明顯的擴(kuò)張和畸形，及其制可能是TEC中TRPV4介導(dǎo)的鈣離子內(nèi)流減少，從而導(dǎo)致了對細(xì)胞外基質(zhì)的反常機(jī)械敏感性，并發(fā)生異常的血管新生。當(dāng)TRPV4活化劑GSK1016790A與順鉑聯(lián)用時小鼠腫瘤生長降低，單獨使用GSK甚至?xí)龠M(jìn)腫瘤生長。Thoppil等[23～25]發(fā)現(xiàn)TRPV4的缺失可能通過細(xì)胞周期相關(guān)基因的ERK1/2依賴性調(diào)節(jié)導(dǎo)致TEC的增殖，同時證實GSK特異性抑制TEC的增殖，但不抑制腫瘤上皮細(xì)胞本身。表明TRPV4通道選擇性抑制腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞增殖從而調(diào)節(jié)腫瘤血管生成。在進(jìn)一步探索TRPV4調(diào)節(jié)血管生成的分子機(jī)制的過程中，他們發(fā)現(xiàn)TRPV4缺失導(dǎo)致基底Rho活性增加，抑制Rho/Rho激酶通路能夠恢復(fù)TRPV4KO EC的機(jī)械敏感性并驅(qū)使血管生成正?；?。Rho激酶抑制劑Y-27632結(jié)合順鉑可降低TRPV4-KO小鼠的腫瘤生長，說明TRPV4可通過維持Rho / Rho激酶活性的最佳水平促進(jìn)腫瘤血管新生[26]。

目前關(guān)于TRPV4對腫瘤血管新生的作用結(jié)論不一。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為高表達(dá)TRPV4的乳腺癌細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的侵襲性，但最新研究指出對于部分過表達(dá)TRPV4的乳腺腫癌，使用TRPV4特異性激動劑反而能促使腫瘤細(xì)胞凋亡[16]。由于乳腺癌具有高度異質(zhì)性，TRPV4對乳腺癌的調(diào)控可能是多方面的，其過高或過低的表達(dá)都會對不同分型或不同階段乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后產(chǎn)生影響，或許特定的患者群能夠從TRPV4相關(guān)的靶向治療中獲益。

乳腺癌腫瘤組織中血管高密度及VEGF高表達(dá)均提示預(yù)后不良，但乳腺癌抗血管新生藥物貝伐單抗的臨床試驗結(jié)果卻未見統(tǒng)計學(xué)差異。TRPV4拮抗劑在多種疾病中具有治療潛力，TRPV4在人類中的作用及其作為治療靶標(biāo)的適宜性目前正在葛蘭素史克抑制劑GSK2798745(clinicaltrials.gov NCT02119260)進(jìn)行人體試驗。此外NCT02135861、NCT02497937等TRPV4抑制劑也處于臨床試驗階段。由于TRPV4在整個身體中的廣泛表達(dá)和多種作用，全球TRPV4激動或拮抗作用尚存在一些安全性問題[27]。由于缺乏特異性阻斷劑，目前尚未在乳腺癌領(lǐng)域中進(jìn)行針對TRP通道或鈣離子信號傳導(dǎo)的臨床治療。TRPV4或許能作為乳腺癌血管生成的新靶點。

綜上所述，TRPV4是一種非選擇性陽離子通道，能夠調(diào)控細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移等。TRPV4在乳腺癌組織中的表達(dá)存在分子分型差異。高表達(dá)的TRPV4可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。TRPV4在乳腺癌血管內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，可通過維持Rho / Rho激酶活性的最佳水平促進(jìn)腫瘤血管新生。

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