瞬時(shí)感受器電位離子通道蛋白V4在肝臟疾病中的作用機(jī)制

張臘英， 陳明鍇

武漢大學(xué)人民醫(yī)院 消化內(nèi)科， 武漢 430060

瞬時(shí)感受器電位 (transient receptor potentia，TRP)超家族最早發(fā)現(xiàn)于果蠅的視覺系統(tǒng)中[1]，可被細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的各種刺激因素激活。目前發(fā)現(xiàn)了30多種TRP通道,依其核苷酸結(jié)構(gòu)的同源性可分為：TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TPML、TRPP、TRPN[2]。其中TRPV有6個(gè)亞家族TRPV1～6，TRPV4是其中最大和最多樣化的亞家族之一。近年來(lái)隨著對(duì)TRPV4通道蛋白與肝臟疾病關(guān)系的深入研究，現(xiàn)已證實(shí)TRPV4通道蛋白在肝纖維化、肝癌、多囊性肝病等肝臟疾病中發(fā)揮重要的調(diào)控作用[3-5]。本文旨在介紹TRPV4通道蛋白在肝臟疾病中的研究進(jìn)展，為肝臟疾病的藥物靶向治療提供新證據(jù)。

1 TRPV4的結(jié)構(gòu)與功能

TRPV4是一種機(jī)械敏感性非選擇性陽(yáng)離子通道，相比對(duì)Mg2+和Na+，其對(duì)Ca2+具有較高的滲透性[6-7](PCa/PNa為6～10，PMg/PNa為2～3)[8-9]；事實(shí)上，該通道已被證明以Ca2+濃度依賴的方式被抑制或增強(qiáng)[10]，該過程依賴于殘基F707的存在[9]。TRPV4又稱VR-OAC、OTR PC4、TRP12或VRL-2[11],其首次克隆和異源系統(tǒng)中的表達(dá)是建立在與線蟲OSM-9同源性的基礎(chǔ)上。TRPV4通道蛋白的染色體定位于12q23-24.1[12]，外向整流。

結(jié)構(gòu)上，TRPV4通道蛋白是一個(gè)對(duì)稱的四聚體結(jié)構(gòu)，由871個(gè)氨基酸組成，氨基端和羧基端都位于胞質(zhì)側(cè)，此外還具有6個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域(TM1～TM6)，并在 TM5 和 TM6之間形成了一個(gè)允許Ca2+等陽(yáng)離子通過的襻環(huán)結(jié)構(gòu)[13-14]。TRPV4還具有多個(gè)影響通道功能的蛋白激酶A、蛋白激酶C[15]和鈣調(diào)素結(jié)合位點(diǎn)[16]。錨蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)域?qū)せ頣RPV4的部分生理功能起重要調(diào)節(jié)作用[17]。

功能上，TRPV4是一種多峰蛋白，可被熱、低滲或花生四烯酸等激活[18]，參與溫度覺、觸覺、滲透壓等生理功能的調(diào)控，對(duì)維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定具有重要意義。最近的研究[19-21]表明TRPV4在細(xì)胞增殖、遷移、黏附、凋亡和自噬等病理生理狀態(tài)下起調(diào)節(jié)作用。

2 TRPV4與肝臟疾病的關(guān)系

2.1 TRPV4與肝纖維化 肝纖維化是各種病因所致慢性肝損傷后，引起細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)等的異常沉積[22]，尤其是Ⅰ型膠原、纖連蛋白過度沉積[23]。在長(zhǎng)期的損傷下，細(xì)胞外基質(zhì)蛋白(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ膠原纖維、波蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白、彈性蛋白、蛋白多糖和透明質(zhì)酸)的過度積累會(huì)取代實(shí)質(zhì)區(qū)域，導(dǎo)致纖維化發(fā)展為肝硬化。生理狀態(tài)下肝星狀細(xì)胞(HSC)處于靜止?fàn)顟B(tài)，占肝臟細(xì)胞總數(shù)的5%～ 8%，參與肝內(nèi)維生素A的儲(chǔ)存，當(dāng)肝臟受到刺激時(shí)HSC 被激活，其表型由靜止型轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ钚?，激活型HSC即肌成纖維細(xì)胞(myofibroblasts，MFB)，能夠產(chǎn)生大量的ECM在肝內(nèi)沉積。HSC的活化是肝纖維化發(fā)生的中心環(huán)節(jié)[24]，又因肝纖維化是可逆轉(zhuǎn)的[25]，如何抑制HSC的活化增殖，誘導(dǎo)其自噬凋亡以及阻斷ECM的沉積成為抗肝纖維化研究的重點(diǎn)，亦是逆轉(zhuǎn)肝纖維化的潛在策略[19-20]。

Song等[20]首次觀察到肝纖維化患者及四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠模型的肝組織中TRPV4的表達(dá)均上調(diào)；經(jīng)TGFβ1刺激培養(yǎng)HSC-T6后，纖維化標(biāo)志物α平滑肌肌動(dòng)蛋白和1型膠原α1的表達(dá)亦顯著增加，同時(shí)伴有HSC數(shù)量的增加，TRPV4的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平均顯著提高，而這些改變均可被釕紅(TRPV4選擇性阻斷劑)和TRPV4 siRNA阻斷。后其又利用生物信息等技術(shù)得出TGFβ1通過下調(diào)miR-203的表達(dá)進(jìn)而減少其對(duì)TRPV4翻譯水平的負(fù)向調(diào)控，從而上調(diào)TRPV4的表達(dá)。隨后，Zhan等[19]觀察到類似的現(xiàn)象，同時(shí)表明TRPV4通過誘導(dǎo)自噬依賴的AKT信號(hào)通路在抑制HSC-T6凋亡中起關(guān)鍵作用。目前尚未明確自噬抑制HSC-T6凋亡的具體機(jī)制，探索HSC-T6自噬與凋亡之間的關(guān)系可為肝纖維化治療藥物提供新思路。

TRPV4通過整合ECM和TGFβ1產(chǎn)生的機(jī)械信號(hào)與可溶性信號(hào)，調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞增殖和分化為MFB，TRPV4對(duì)肥胖的調(diào)節(jié)是其導(dǎo)致纖維化的一種新的潛在機(jī)制[3]。有研究[26]表明經(jīng)TRPV4拮抗劑HC-067047(HC) 腹腔注射治療四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠，會(huì)減輕其肝纖維化程度，這與之前的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。目前各項(xiàng)研究均表明TRPV4抑制劑可能成為肝纖維化藥物治療的潛在靶點(diǎn)。然而因釕紅可阻斷線粒體Ca2+單轉(zhuǎn)運(yùn)體[27]和蘭尼堿受體[28]，所以還需進(jìn)一步探討其機(jī)制。肝纖維化中TRPV4的研究?jī)H限于體外研究，體內(nèi)研究和基因敲除技術(shù)極為罕見，隨著進(jìn)一步研究，最終將明確調(diào)節(jié)TRPV4通道蛋白的表達(dá)能否成為肝纖維化藥物治療的靶點(diǎn)。

2.2 TRPV4與肝癌 肝細(xì)胞癌(HCC)是最常見的原發(fā)性肝癌類型，也是全球與癌癥死亡相關(guān)的第二大主要原因[29]，與預(yù)后差及靶向藥物抵抗等有關(guān)。呂小斌等[30]曾系統(tǒng)的綜述了TRP離子通道家族在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展，但是較少文獻(xiàn)報(bào)道TRPV4與肝癌的相關(guān)性研究。離子通道的異常表達(dá)與腫瘤的形成和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，與正常細(xì)胞相比，TRPV4在肝細(xì)胞癌組織和細(xì)胞系中的表達(dá)升高[4]。Vriens等[31]研究發(fā)現(xiàn)表達(dá)于人肝母細(xì)胞 (human hepatoblastoma，HepG2)表面的功能性TRPV4通道蛋白可調(diào)控Ca2+的內(nèi)流及細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)的釋放。長(zhǎng)期的肝纖維化最終會(huì)導(dǎo)致肝硬化甚至肝癌[32]，Song等[20]發(fā)現(xiàn)表達(dá)上調(diào)的TRPV4可通過刺激HSC增殖的方式間接誘發(fā)肝癌。有研究[33]表明TRPV4離子通道的機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)可誘導(dǎo)TAZ的蛋白表達(dá)和核積聚，隨后激活Smad2/3以促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，可能有助于纖維化或腫瘤的進(jìn)展。

隨后，有研究[34-35]發(fā)現(xiàn) TRPV4 通道蛋白在HCC組織和癌旁組織均表達(dá)，這提示明確 TRPV4的表達(dá)可能有利于原發(fā)性肝癌的預(yù)后及治療。現(xiàn)通過體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了TRPV4通道蛋白在HCC發(fā)展中的重要作用[4]。TRPV4激動(dòng)劑GSK101無(wú)論在體內(nèi)還是體外都不會(huì)改變肝癌細(xì)胞的活力，在其作用下肝癌細(xì)胞的遷移能力略有增強(qiáng)；然而在TRPV4拮抗劑HC067047作用下可誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，減弱肝癌細(xì)胞的遷移能力[4]，從而抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，這部分歸因于ERK途徑的失活。據(jù)此Fang等[4]推測(cè)正常激活TRPV4通道可能是維持肝癌細(xì)胞生理功能所必需的。該研究為肝癌的藥物靶向治療提供了新思路，提示TRPV4抑制劑可能是肝癌藥物治療的一種潛在策略，但是需要更多的樣本量和更長(zhǎng)的隨訪時(shí)間證實(shí)其結(jié)果的真實(shí)性。

此外HCC屬于血供豐富的腫瘤，腫瘤血管的生成與其發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。大量的新生血管不僅為腫瘤組織提供充足的營(yíng)養(yǎng)，還能促進(jìn)腫瘤的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移。傳統(tǒng)的抗血管治療策略如抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular enothelial growth factor, VEGF)或者血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR)激酶活性，其療效會(huì)隨著腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)抗VEGF治療時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生耐藥性。在此基礎(chǔ)上，Adapala等[36]發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞的TRPV4表達(dá)量和功能均下調(diào)，聯(lián)合TRPV4激活劑GSK1016790A與順鉑會(huì)通過誘導(dǎo)血管成熟抑制野生型小鼠的腫瘤生長(zhǎng)。TRPV4可通過調(diào)節(jié)Rho/Rho激酶信號(hào)通路抑制腫瘤血管生成[37]。這些研究結(jié)果表明TRPV4通道蛋白是影響腫瘤血管生成的調(diào)節(jié)因子，恢復(fù)或激活TRPV4 的表達(dá)可誘導(dǎo)血管正常化并有利于癌癥的治療。

離子通道被認(rèn)為是最有可能取代抗VEGF的治療方案而成為癌癥治療的靶點(diǎn)。在這些通道中，TRPV4在調(diào)節(jié)腫瘤內(nèi)皮功能和血管生成方面引起了越來(lái)越多的關(guān)注[36,38-39]。Guarino等[40]發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境經(jīng)下調(diào)TRPV4，通過細(xì)胞外囊泡將正常的內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤內(nèi)皮樣細(xì)胞。Yu等[41]認(rèn)為TRPV4通道蛋白通過調(diào)節(jié)Ca2+和異構(gòu)體的產(chǎn)生參與腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和遷移，最終導(dǎo)致腫瘤發(fā)生；此外還提出TRPV4通道蛋白與腫瘤微環(huán)境相互作用從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)。最近Kanugula等[42]通過基因敲除等技術(shù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)TRPV4是血管完整性和腫瘤血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，提示靶向內(nèi)皮細(xì)TRPV4也可能為血管正常化和癌癥治療提供一個(gè)潛在的新策略。

2.3 TRPV4與其他肝臟疾病 多囊性肝病是一種遺傳性疾病，其可以進(jìn)行性發(fā)展成多個(gè)充滿液體的膽囊囊腫[43]。TRPV4通道蛋白的過度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致膽管細(xì)胞纖毛功能異常，促進(jìn)增殖和液體分泌，進(jìn)而促進(jìn)囊腫的生長(zhǎng)[5，44]。大量證據(jù)表明下調(diào)囊腫發(fā)育的信號(hào)通路如抑制TRPV4通道蛋白的表達(dá)可負(fù)向調(diào)控囊腫的生長(zhǎng)[45]。Gradilone等[5]研究發(fā)現(xiàn)TRPV4通過激活A(yù)KT，抑制B-RAF-ERK信號(hào)通路，恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖和囊泡生長(zhǎng)，該研究結(jié)果已在體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定減少囊性細(xì)胞生長(zhǎng)的一個(gè)新靶點(diǎn)，并認(rèn)為恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)Ca2+是減少囊性病變的潛在靶點(diǎn)，這也為多囊性肝病的藥物治療提供了新思路。

非酒精性脂肪性肝病是一種臨床進(jìn)展性疾病，目前缺乏有效的早期治療藥物。Seth等[46]研究發(fā)現(xiàn)TRPV4可負(fù)向調(diào)控細(xì)胞色素P450酶CYP2E1，亦可在病理性脂肪肝中作為細(xì)胞應(yīng)激的感受器，并構(gòu)成內(nèi)源性防御分子；TRPV4介導(dǎo)的Kupffer細(xì)胞產(chǎn)生肝保護(hù)性一氧化氮從而影響CYP2E1活性。這一發(fā)現(xiàn)為非酒精性脂肪性肝病的治療提供了理論依據(jù)。

Echtermeyer等[47]證明，TRPV4的藥理抑制和基因缺失均可在體外改善對(duì)乙酰氨基酚(APAP)誘導(dǎo)的小鼠及人肝細(xì)胞壞死的程度；盡管TRPV4不調(diào)節(jié)肝內(nèi)谷胱甘肽水平，但TRPV4的藥理性抑制和基因缺失均可減弱APAP誘導(dǎo)的氧化和亞硝基應(yīng)激以及線粒體膜去極化，這表明TRPV4通道蛋白可能是治療APAP引起肝損傷這一副反應(yīng)的潛在靶點(diǎn)。

3 總結(jié)與展望

到目前為止，在Clinical Trials網(wǎng)站上已注冊(cè)6項(xiàng)有關(guān)GSK2798745(TRPV4特異性抑制劑)的臨床試驗(yàn)，其中5項(xiàng)已順利完成，表明TRPV4抑制劑在臨床是可利用的藥物，此外COVID-19流行期間其重要性再次得到關(guān)注[48]。TRPV4通道蛋白與肝臟疾病的關(guān)系尚未完全明確，其可通過機(jī)械刺激、調(diào)控Ca2+內(nèi)流等方式調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、遷移和凋亡，最終導(dǎo)致肝臟疾病的發(fā)生。其與肝纖維化、肝癌、多囊性肝病等肝臟疾病的關(guān)系密切，雖然具體機(jī)制尚未完全闡明，相信隨著進(jìn)一步的研究，會(huì)明確TRPV4通道蛋白在不同肝臟疾病中的具體致病機(jī)制，這可為肝病患者提供更加精準(zhǔn)的藥物治療策略。總而言之，TRPV4通道蛋白有望成為肝臟疾病藥物治療的新靶點(diǎn)。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：張臘英對(duì)研究的思路或設(shè)計(jì)有關(guān)鍵貢獻(xiàn)；陳明鍇負(fù)責(zé)修改論文中的關(guān)鍵性部分。