陸冰寒,劉運廣
(1.右江民族醫(yī)學院研究生學院,廣西 百色 533000;2.右江民族醫(yī)學院附屬醫(yī)院,廣西 百色 533000)
瞬時受體電位陽離子通道蛋白6(transient channel receptor potential cation 6, TRPC6)是近年來研究發(fā)現的一種裂孔隔膜(slit diaphragm,SD)蛋白,它與肌動蛋白為主的細胞骨架、足細胞表面蛋白及其他裂孔隔膜蛋白分子共同維持腎臟足細胞的正常功能。隨著對TRPC6生物學功能及作用機制的深入研究,已發(fā)現其與多種腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關。本文主要對TRPC6的作用機制及其與各類腎臟疾病的關系作一綜述。
TRPC6是由TRPC6基因編碼的SD蛋白,是瞬時受體超家族成員之一,其基因定位于人第11號染色體長臂21到23區(qū)。它廣泛分布于人體內各組織或器官中,于足細胞近SD的初級突起表達最強,含有6個跨膜蛋白,第5、6跨膜蛋白之間的一小孔區(qū)域構成陽離子通道(非選擇性),其介導的鈣信號通路參與并維持了腎臟足細胞正常的生理功能。此外TRPC6還與nephrin、podocin、α-actinin-4等裂孔隔膜分子共同組成一個信號傳導復合物以保證足突和SD結構功能的完整性。
TRPC6通道在缺乏刺激時通常是沉默的,各種因素造成TRPC6通道過度活動則可能影響腎的正常濾過功能。
TRPC6可特異性的被磷脂酶C(Phospholipases C,PLC)激活:配體與膜受體結合后通過酪氨酸激酶或GPCRs介導的信號轉導通路激活PLC,PLC催化PIP2的水解,生成DAG和IP3,這兩種信使對TRPC6的激活有不同的影響。
血管緊張素Ⅱ(angiotension Ⅱ , Ang Ⅱ)可通過AT1受體可對足細胞TRPC6通道實現迅速激活,同時能夠顯著上調TRPC6活性、表達情況:TRPC6通道(由Ang Ⅱ介導)激活后,足細胞鈣內流急劇增加,使足細胞出現功能障礙、腎小球濾過屏障受損,蛋白尿增加。對慢性高血壓和蛋白性腎損傷模型的研究提示,抑制Ang Ⅱ受體對蛋白尿有明顯的抑制作用[1];應用ATR抑制劑、血管緊張素轉換酶抑制(angiotensin-converting enzyme inhibitor,ACEI)也可以減緩疾病模型中腎小球硬化的進展[2]。
TRPC家族成員包括TRPC3、TRPC5及TRPC6等也可能受機械牽張刺激影響[3]。足細胞受到機械牽張刺激后表面產生TRPC6相關陽離子電流,這種電流在使用PLC抑制劑或阻斷G蛋白激活后仍存在,但敲除TRPC6基因或藥物阻斷TRPC6表達時電流消失。TRPC6的點突變可使機械牽張所造成的足細胞跨膜陽離子電流消失,而不影響GPCRs相關的跨膜陽離子電流[4]。
此外還有證據表明TRPC6的激活還受氧化應激影響,實驗提示,使用活性氧清除劑(reactive oxygen species ,ROS)或抑制NADPH氧化酶2(NADPH oxidase 2,NOX2)均可抑制Ang II或DAG激活TRPC6[5]。
(1)TRPC6可同nephrin、podocin、CD2AP形成復合體,通過與α-actinin-4相互作用從而維持足細胞結構、功能,因此TRPC6功能結構的異常會影響腎小球濾過功能,造成腎臟疾病。(2)TRPC6構成了一個非選擇性的陽離子通道,各種原因使其活性和表達的上調引起鈣內流增加并促進細胞內內質網鈣離子的釋放,一方面影響足細胞足突的收縮機制,此外胞內鈣離子增加能夠使鈣離子結合蛋白有效激活,而鈣離子結合蛋白對其他酶類活性具有調節(jié)效果,最終激活鈣調磷酸酶(calcineurin, CaN)并引起細胞凋亡、脫落,繼而影響腎小球濾過功能。(3)TRPC6誘導的鈣內流可增加calpain-1的活性,并可結合calpain-1和calpain-2,這導致calpain異構體于膜上定位并活化[6],Calpains有許多下游底物,包括細胞骨架蛋白,如大細胞骨架蛋白talin-1,它將整合素與肌動蛋白細胞骨架聯系起來。因此TRPC6可通過calpain影響腎小球足細胞骨架蛋白而導致嚴重的蛋白尿。(4)在體外培養(yǎng)的分化成熟的足細胞中,當TRPC6表達上調時,肌動蛋白纖維大量解聚,裂孔隔膜結構松散,而引起足細胞結構的改變而使濾過膜受損。(5)部分研究發(fā)現TRPC6受足細胞機械力和滲透壓的調控,可不依賴PLC的激活途徑,而調整膜的伸展,提示TRPC6突變可能影響毛細血管靜水壓致使有效濾過改變,最終造成蛋白尿及腎小球硬化的病理改變。
Reiser 等[7]研究認為,膜性腎病(membranous nephropathy,MN)患者腎臟中TRPC6呈顆粒狀分布、具有表達增強狀態(tài),相較于正常組而言,MN患者機體內TRPC6 mRNA表達水平上升。在Heymann腎炎大鼠中,腎小球TRPC6表達水平顯著高于正常對照組。分析TRPC6在MN疾病中的發(fā)生機制可能為:MN致病抗原即膜蛋M型磷脂酶A2受體( phospholipase A2 receptor,PLA2R)(足細胞表面),足細胞上PLA2R、抗PLA2R抗體結合并利用TRPC6通道對鈣離子內流有效激活,同時使TRPC6表達提高[8],而導致足突細胞結構功能受損。
Winn等[7]在家族性局灶節(jié)段性腎小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis,FSGS)患者身上發(fā)現了TRPC6基因突變-P112Q突變,細胞內鈣離子濃度、峰濃度、細胞電流及TRPC6蛋白表達突變型較野生型明顯升高。Santin等[9]在非家族性FSGS中究發(fā)現的G109S、N125S、L780P 3種錯義突變。且有此3種基因突變的患者對鈣調CaN抑制劑有較好的療效。這也側面印證了TRPC6突變致病機制可能為TRPC6活性和表達上調使細胞內鈣離子增加,激活CaN進而促進細胞凋亡。
M?ller等[10]研究發(fā)現,微小病變型腎病(minimal change nephrosis,MCN)患者機體內具有較高的TRPC6表達情況,且其分布狀態(tài)為節(jié)段密集性成群。但Reiser等[7]研究認為,MCN患者機體腎臟中TRPC6具有高表達、呈聚集狀分布表現。Sun XF等[11]研究發(fā)現,嘌呤霉素氨基核苷腎病大鼠機體內具有過度表達的TRPC6,且促凋亡蛋白(Bax蛋白)、抗凋亡蛋白(Bcl-2 蛋白)之間的平衡狀態(tài)被打破并導致足細胞凋亡;將TRPC6基因敲除后,被打破的平衡較前緩解,所以也有學者認為TRPC6可通過Bax蛋白和Bcl-2蛋白間的平衡參與足細胞凋亡。
TRPC6在糖尿病腎臟?。╠iabetic kidney disease,DKD)的嚙齒動物模型中表達增強[12]。有學者認為糖尿病時腎小球系膜細胞中TRPC6的蛋白質含量部分受ROS和PKC調節(jié)。實驗證明:高血糖導致系膜細胞和腎小球整體TRPC6表達下調,而過氧化氫培養(yǎng)的系膜細胞其TRPC6蛋白的表達也受到了抑制;同時PKC的激活抑制了細胞中TRPC6蛋白的增加[13]。Ma等的實驗表明:在高熱量飲食和STZ誘導的2型糖尿病大鼠模型中,TRPC6表達的增加、足細胞的消失和微量白蛋白尿的發(fā)生與AngⅡ有直接關系。且給這些動物被給予AT1受體阻滯劑纈沙坦時,TRPC6和NFAT的表達均降低。另外通過降低NFAT mRNA的表達可抑制TPRC6進而使高血糖誘導足細胞損傷的減少。與之相佐證的是,他克莫司(FK506)可導致TRPC6和NFAT的高表達減弱,且FK506降低了與DKD相關的足細胞形態(tài)學損害程度,改善了足細胞nephrin表達水平[14]。
TRPC6作為新發(fā)現的足細胞膜蛋白,在腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起關鍵作用。現TRPC6的生物學功能及機制尚未明確,一方面,我們應該深入研究其在腎臟疾病中的作用機制;另一方面,我們應該嘗試結合現有研究結果開展更多臨床相關研究,為腎臟疾病的診斷和治療提供新思路。如探究TRPC6致病突變以篩查相關疾??;以阻斷TRPC6激活通路為基礎尋找新型治療藥物,以TRPC6作為潛在藥物靶點尋找新的治療方法等。