瞬时受体电位信号通路在肝细胞癌中的表达及生物学功能

吴智鹏 张钰琴 王明刚 张荣臻 毛德文

1广西中医药大学研究生院（南宁 530200）；2广西医科大学基础医学院细胞生物学与遗传学教研室（南宁 530021）；3广西中医药大学第一附属医院肝病科（南宁 530023）

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是全球最常见的致死性恶性肿瘤，占原发性肝癌患者的75% ～ 85%。在中国，HCC 在恶性肿瘤中的发病率及病死率分别为第4 位和第2 位，远高于世界平均水平［1］。过去几十年中，HCC 的诊断和治疗取得了长足的进步，经肝动脉化疗栓塞术和射频消融术已成为治疗中晚期肝癌的推荐方法，但诊断较晚以及治疗后高复发仍是HCC 长期预后不良的重要原因［2］。当前，HCC 的治疗正在从传统的外科手术切除、肝移植术、局部治疗（导管动脉化疗栓塞、射频消融、微波消融、经皮无水乙醇注射）、放射治疗向系统化疗、生物靶向治疗及新型免疫治疗治疗转变［3］。瞬时受体电位（transient receptor potential，TRP）通路在HCC 细胞中的异常表达和活性，使得其有望成为肿瘤治疗的一个有效靶点，为HCC 的精准防治提供指引。

1 TRP 通路的结构与功能

TRP 通路首次发现于因视力受损而发生基因突变的果蝇中［4］。目前，在哺乳动物中已经鉴定出大约30 种不同的TRP 通路，根据其氨基酸序列同源性可细分为：TRPC1-7、TRPV1-6、TRPA1、TRPM1-8、TRPP2-5、TRPML1-3、TRPN［5］。在结构上，TRP 通路是一个四聚体复合物，由6 个跨膜结构区（TM1-TM6）以及位于胞内的-NH2和-COOH末端组成，并在TM5 和TM6 之间形成一个允许离子通过的孔道，跨膜结构区与孔道之间相互连接最终构成了一个阳离子传导通路。在功能上，TRP 通路是一组非选择性的阳离子通路，参与痛觉、冷觉、温热觉、视觉、味觉等生理功能的调控，对维持内环境的稳定具有重要意义。最近的研究表明TRP 通路介导HCC 细胞增殖、迁移、凋亡以及肿瘤血管生成等肿瘤发生发展的关键病理过程。事实上，Ca2+浓度依赖是抑制或增强TRP 通路表达的重要方式，TRP通路通过调节细胞内离子水平参与HCC 发病机制［6］。例如，HCC 细胞的增殖以Ca2+浓度的升高和Ca2+效应物的激活为特征，HCC细胞在细胞周期中的进展以Ca2+振荡为特征［7］。

2 TRP 通路在HCC 中的表达

在HCC 数十年的发生发展过程中，从肝细胞损伤、炎症、纤维化和进一步肝硬化到最终形成恶性肿瘤，TRP 通路的异常表达和功能障碍不容忽视［8］。早在2008 年，EL BOUSTANY 等［7］通过实验研究证实TRPC6 在HCC 组织的表达水平远远高于在正常肝组织中的表达水平。此后，诸多研究陆续证明TRP 通路的相关亚型（TRPC6、TRPC7、TRPV1、TRPV2 和TRPV4）在HCC 组织样本中表达水平均有不同程度升高或者降低，见表1。无论是过表达还是下调，TRP 通路在HCC 中的异常表达都与疾病进展有关。MIAO 等［9］研究发现TRPV1 mRNA 和蛋白水平与组织病理学分化相关，表达水平随着细胞分化程度的降低而降低，且单因素分析结果显示TRPV1 的高表达与较长的无病生存期相关。LIU 等［10］研究已证实TRPV2 的表达与门静脉侵犯、组织病理学分化之间显著相关。另有研究发现82 例TRPV6 低表达组的患者无进展生存期较短，常见于肿瘤较大（P= 0.014）、肝内转移（P= 0.002）和血清AFP 水平高（P= 0.015）的患者，与不良预后密切相关［11］。此外，WANG 等［12］利用Kaplan-Meier Plotter 进行生存分析结果显示HCC患者中TRPC2、TRPC6、TRPC7、TRPM1、TRPM3、TRPM7、TRPM8、TRPV1、TRPV5、TRPA1 的表达水平与生存率有显著相关性（HR＜ 1，P＜ 0.05），而TRPC1、TRPC3、TRPM6 与较差生存率显著相关（HR＞ 1，P＜ 0.05）。综上所述，TRP 通路在HCC中的异常表达，使其有望成为治疗干预本病的潜在靶点或诊断标志物，同时也为评价患者预后提供更多有效信息。

表1 TRP 通路在HCC 中的表达Tab.1 Expression of TRP channels in HCC

3 TRP 通路在HCC 中的作用机制和功能

3.1 TRP 通路参与肝脏慢性炎症-纤维化进展临床上，许多HCC 患者常有罹患肝病的病史，由慢性肝病引起的HCC 是导致本病病死率居高不下的重要因素，而肝纤维化的存在与发展促使慢性肝病向肝硬化，甚至肝癌的病理转变［16］。因此，逆转肝脏慢性炎症-纤维化发展进程是决定HCC临床转归形式的决定性因素，TRP 通路与这一动态过程的关系则不可忽视。MIAO 等［9］研究结果显示TRPV1 蛋白表达在肝硬化（31/38，81.6%）样本中显著高于正常肝（0/2，0%）、慢性肝炎（6/22，27.3%），说明TRPV1 蛋白的过表达与肝脏从正常状态到慢性肝炎再到肝硬化这一病理生物学过程密切相关。LIU等［17］通过免疫组化染色显示TRPM8表达在肝硬化患者和纤维化小鼠的组织样本中显著上调，进一步研究发现TRPM8 缺失能有效减轻小鼠的炎症和纤维化进展，防止其进一步发展为肝硬化，甚至HCC，其作用机制与S100A9-HNF4α信号传导对炎症、胆管病和纤维化发挥保护作用有关。此外，TRPM8 的特异性抑制剂M8-B 的治疗在CCl4和BDL 诱导的小鼠模型中显示出抗纤维化潜力［17］。这些发现表明TRPM8 可能是肝纤维化的新治疗靶点，而M8-B 可能是一种很有潜力的肝纤维化治疗候选药物。

3.2 TRP通路与HCC细胞增殖 HCC细胞与正常细胞不同，具有无限复制的潜能，影响其不断增殖的分子细胞潜在机制值得研究。EL BOUSTANY等［7］通过细胞实验发现过表达的TRPC6 能促进人HCC 细胞Huh-7 和HepG2 的增殖，其作用机制为内皮生长因子和肝细胞生长因子增加TRPC6 表达水平从而激活钙池操纵性钙内流（store-operated calcium entry，SOCE）功能致使HCC 细胞内钙离子浓度增加，并且Orai1 和STIM1 在其中也起到协同作用。无独有偶，SELLI 等［18］同样通过细胞实验研究证实TRPC1 亦能通过调控SOCE 的功能参与HCC 细胞的增殖，下调TRPC1 虽不能影响HCC 细胞Huh7 的迁移，但能抑制SOCE 功能从而抑制人HCC 细胞Huh7 的增殖。由此可见，肝细胞内钙离子的平衡紊乱为HCC 的发生发展提供了特殊的微环境，细胞内钙离子浓度的变化可能是影响肿瘤细胞增殖程度和速度的重要因素。因此，在一项对来自替贝利蜗牛的毒液肽Tv1 的研究中发现，Tv1 能通过与HCC 细胞膜结合并调节TRPC6 和TRPV6 离子通路从而抑制小鼠HCC 细胞的增殖并显著降低Tv1 处理的同系荷瘤小鼠的肿瘤大小，其作用机制与COX-2 表达降低和PGE2 释放减少抑制钙离子内流进入HCC 细胞有关［19］。此外，SELLI 等［20］研究发现下调TRPC1 通路进而抑制HCC 细胞的增殖的主要机制可能还与 MAPK 信号基因的改变有关。

3.3 TRP 通路与HCC 细胞侵袭、迁移 肿瘤转移是HCC患者死亡的主要原因，细胞迁移和侵袭是肿瘤转移的两个先决条件。在研究中，CHEN 等［21］发现TRPM7 在25 种HCC 细胞系中表达水平较高，同时发现缓激肽能通过TRPM7 和MMP2 促进HCC细胞HepG2 的迁移和侵袭，其作用机制与缓激肽可以上调TRPM7 的表达并动态调节HepG2 细胞中非肌肉肌球蛋白ⅡA 重链（NMHC-ⅡA）Ser-1943的磷酸化有关。XU 等［13］研究表明NCX1/TRPC6 复合物的形成和激活对HCC 细胞的迁移、侵袭和肝内转移起着重要作用，其细胞和分子作用机制与人HCC 细胞HepG2 和Huh7 中TGF-β 通路调节细胞内Ca2+浓度使得NCX1 和TRPC6 增加从而诱导TRPC6/NCX1 分子复合物的形成有关。

3.4 TRP 通路与HCC 细胞凋亡 线粒体凋亡通路是细胞凋亡信号传导的主要通路之一，凋亡蛋白Bax 和抑制凋亡蛋白Bcl-2，Bax/Bcl-2 比值是决定癌细胞凋亡易感性的重要指标。Bax 表达受肿瘤抑制基因p53 的调控并能激活caspase-3 与caspase-9，最终达到凋亡途径的“不归路”。相反，细胞凋亡抑制蛋白Bcl-2 则为细胞提供生存信号。多项研究发现TRPV1 的阻滞剂辣椒素能诱导HCC细胞HepG2 的凋亡，这与HepG2 细胞内Ca2+生成、Bax/Bcl-2 比率升高、caspase-3 活性升高有关［22-23］。同样，CHEN 等［24］研究发现恒定磁场联合辣椒素通过离子通路TRPV1 不仅抑制了HCC 细胞HepG2的增殖，而且诱导HCC 细胞凋亡，其作用机制为恒定磁场增加了辣椒素与TRPV1 通路的结合效率、提高了HepG2 细胞中的Bax/Bcl-2 比率与caspase-3 水平。此外，FANG 等［15］研究发现TRPV4的拮抗剂HC-067047 能对HCC 细胞中的TRPV4 通路进行药理学抑制并通过对EMT 过程的抑制和使p-ERK 失活诱导细胞凋亡。

3.5 TRP 通路与HCC 干细胞生成 HCC 干细胞的生成与HCC 的恶性表型密切相关，它们既有干细胞自我更新、快速增殖的能力，又有HCC 细胞的侵袭性和致瘤性，具有产生异质性肿瘤的能力，在HCC 的发生和发展中起着举足轻重作用［25］。HU 等［26］研究发现TRPV2 的表达与CD133 和CD44的表达呈负相关，对HCC 细胞系的干性产生影响。在HCC 细胞HepG2 中敲低TRPV2 后，能提高HCC 干细胞的球形成率和集落形成率，并升高HCC 干细胞标记物CD133、CD44 和ALDH1 表达水平；在TRPV2 过表达的HCC 细胞SMMC-7721 中所观察到的效果则相反［26］。因此，TRPV2 的激动剂丙磺舒和拮抗剂曲尼司特分别能显著抑制或促进HepG2 移植瘤的生长。HCC 干细胞被认为是新型HCC 疗法的关键靶标，为将来进一步揭示TRPV2通路调控HCC 的作用机制提供新的科学思路。

3.6 TRP 通路与HCC 血管生成 HCC 具有丰富的脉管系统，肿瘤血管生成在HCC 的发生发展中起着重要的作用。新生血管在滋养HCC 组织的同时也促进了HCC 的全身转移，因此抑制血管生成、促进血管正常化一直是HCC 靶向治疗的研究热点。索拉非尼是最早用于HCC 治疗的抗肿瘤血管生成靶向药物，研究发现与单用索拉非尼相比，TRPV1 的阻滞剂辣椒素与索拉非尼联用能显著抑制对HCC 细胞HepG2 和Huh-7 的生长，同时研究还发现Akt 的激活可能是索拉非尼获得性耐药的原因，而辣椒素能抑制Akt 的激活［28］。THOPPIL等［29］发现TRPV4 通路能通过选择性抑制肿瘤内皮细胞的增殖来调节HCC 血管生成。进一步实验研究发现TRPV4 的激活剂GSK1016790A 与顺铂联用显著抑制野生型小鼠的肿瘤生长，这与TRPV4 能通过调节Rho 通路的活性来抑制HCC 血管生成密切相关［30］。这些研究结果表明TRP 通路是HCC 血管生成的关键调节因子，并为抗血管生成和血管正常化治疗提供了新的靶点。

4 结语

近年来，TRP 通路作为肝癌的关键参与者，在HCC 细胞中的表达和功能已有报道。迄今为止，对TRP 通路功能的研究结果表明TRPC1、TRPC6和TRPV6 参与HCC 细胞增殖，TRPC6 和TRPM7 参与HCC 细胞迁移和侵袭，TRPV1 和TRPV4 参与HCC 细胞凋亡，TRPV2 对HCC 细胞系的干性产生影响，TRPV1 和TRPM8 通路参与肝脏慢性炎症-纤维化发展进程，一些TRP 蛋白的表达改变，包括TRPV1、TRPV4 可能在抑制肿瘤血管生成中发挥作用。因此，靶向TRP 离子通路有望成为治疗HCC 的新途径，而寻找并研发特异的TRP 通路激动剂或阻断剂是当前的重要任务。但是研究者们对TRP 通路抗肿瘤机制尚知之有限，还需要更多的研究扩大对TRP 通路参与HCC 发生及发展病理生理机制的认识。除了作为抗HCC 药物潜在靶点的用途外，TRP 通路在癌性疼痛，尤其在HCC 引起的无法忍受的疼痛及治疗中的作用研究还有待进一步深入。

【Author contributions】MAO Dewen and ZHANG Rongzhen designed the research ideas.WU Zhipeng and ZHANG Yuqin wrote the article.WANG Minggang revised the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.

【Conflict of interest】The authors declare no conflict of interest.