Pannexin與腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展*

牟妍希， 汪令偉， 王 林

(大連大學(xué)附屬新華醫(yī)院胸外科， 遼寧 大連 116021)

Pannexin與腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展*

牟妍希， 汪令偉， 王 林△

(大連大學(xué)附屬新華醫(yī)院胸外科， 遼寧 大連 116021)

泛連接蛋白； 腫瘤； 縫隙連接

縫隙連接(gap junction，GJ)是細(xì)胞間相互連接溝通的常見通道之一，每個(gè)縫隙連接跨越2個(gè)相鄰細(xì)胞的胞膜，從而直接連接2個(gè)細(xì)胞的胞質(zhì)。GJ由2個(gè)半通道(hemichannels)或稱縫隙連接子對接而成?？p隙連接通道的亞單位——縫隙連接半通道在脊椎動物中是由縫隙連接蛋白(connexin， Conx)或泛連接蛋白(pannexin， Panx)構(gòu)成的跨膜六聚體在相鄰細(xì)胞中相互對接形成的中管道，介導(dǎo)小分子的溝通，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間物質(zhì)和信息的快速交流[1]。Phelan等[2]2000年在節(jié)肢動物、線蟲、雞、老鼠和人類等多種物種中克隆出與無脊椎動物中innexin通道蛋白基因同源的基因序列，這個(gè)蛋白序列在動物界廣泛分布，Phelan等建議將其命名為pannexin (pan意為所有的、遍及各處的; nexus意為聯(lián)系、結(jié)合)。Panx蛋白主要包括3種亞型：Panx1、Panx2和Panx3。Panx1可以形成同聚體通道或與Panx2形成異聚體通道，Panx2和Panx3均不能獨(dú)立形成同聚體通道[3]。

1Panx的分布和表達(dá)

到目前為止，Panx蛋白的3個(gè)亞型在人與小鼠中的基因中都已得到克隆。Panx1基因位于人類染色體11q4.3，是CRSP6 和MRE11之間的一個(gè)700 bp的片段；Panx2基因位于22q13.31～q13.33；Panx3基因位于11q24.2，長度為150 bp[1]。已有報(bào)道Panx1蛋白在大多數(shù)哺乳動物組織中廣泛表達(dá); Panx2主要表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元中，與神經(jīng)元的調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)，使神經(jīng)祖細(xì)胞與成熟的神經(jīng)元差異性表達(dá); Panx3主要表達(dá)于角質(zhì)形成細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和分化[4]。

2Panx通道的作用機(jī)制及可能與腫瘤的關(guān)系

Panx1通道可通過膜變形、細(xì)胞內(nèi)鈣離子和細(xì)胞外鉀離子濃度增加、受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、蛋白水解C端遠(yuǎn)端等機(jī)制而被激活。一旦Panx1通道被激活，該通道將產(chǎn)生電壓依賴性電流并允許大分子通過[4]。Panx1的完全活性構(gòu)象呈現(xiàn)一個(gè)外向整流電導(dǎo)即電壓依賴性Panx1電流，由Panx1的六聚體形成的跨膜通道pannexon在逐級去除每個(gè)亞基的C末端后逐級激活通道形成特殊的開放構(gòu)象，調(diào)控門控通道，調(diào)節(jié)離子和大分子的通過，改變細(xì)胞滲透性從而調(diào)控細(xì)胞功能和信號[4]。在生理?xiàng)l件下，Panx1通道的開放頻繁且短暫，是為了防止重要的細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生透析[5-6]。胞外大量長時(shí)程、高劑量的ATP可與P2X7受體作用后通過調(diào)節(jié)Panx1通道開放，大量胞質(zhì)透出而引起細(xì)胞死亡[7]。

有研究證實(shí)腫瘤的發(fā)生發(fā)展與縫隙連接通道的功能障礙有關(guān)，Conx對腫瘤發(fā)生發(fā)展的抑制作用已被證實(shí)[4]，但Panx與腫瘤的相關(guān)性仍不完全清楚，以下我們將主要集中近年來所發(fā)表的Panx與腫瘤相關(guān)的研究，探討Panx與各種腫瘤發(fā)生發(fā)展的潛在關(guān)系及其在腫瘤干預(yù)治療中的潛在應(yīng)用。

3Panx在不同腫瘤中的差異性表達(dá)及其臨床意義

目前對于Panx與腫瘤關(guān)系的研究并不完善，在Panx1、Panx2和Panx3這3種通道中，Panx1在人體的分布最為廣泛，與腫瘤的關(guān)系也較為密切，它在大多數(shù)腫瘤中的表達(dá)量升高，在少數(shù)腫瘤中表達(dá)量降低；研究發(fā)現(xiàn)Panx2在腫瘤中多是作為抑癌基因存在，多數(shù)腫瘤組織Panx2的表達(dá)含量減少；Panx3主要與炎癥反應(yīng)有關(guān)，如對牙髓炎的抑制作用[8]，與腫瘤關(guān)系的研究尚未見報(bào)道。

3.1Panx1表達(dá)上調(diào)的腫瘤 多數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中顯示，在大部分腫瘤中Panx1的表達(dá)是上調(diào)的。最近有研究顯示，在大多數(shù)的胸部腫瘤、結(jié)腸癌、肺癌、尿路上皮癌、胃癌及70%左右的人黑色素瘤中表現(xiàn)為Panx1的表達(dá)升高[9]，在人類白血病的淋巴細(xì)胞中Panx1的表達(dá)也要高于正常人體的T淋巴細(xì)胞[10]。并且許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，部分腫瘤中Panx1表達(dá)的上調(diào)與腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移及臨床預(yù)后有關(guān)，Penuela等[11]研究發(fā)現(xiàn)在正常小鼠黑色素細(xì)胞中Panx1呈現(xiàn)低表達(dá)，但在小鼠黑色素瘤B16-BL6細(xì)胞系中Panx1的表達(dá)增多且該腫瘤的侵襲性與Panx1水平直接相關(guān)，未在該細(xì)胞系中檢測到Panx2或Panx3表達(dá)；在敲除黑色素瘤B16-BL6細(xì)胞系Panx1基因后，該癌細(xì)胞的細(xì)胞形態(tài)可以恢復(fù)到正常表型，同時(shí)黑色素的合成增多，腫瘤組織的遷移和增殖減少，并影響波形蛋白等惡性標(biāo)志物的表達(dá)。在Panx1高表達(dá)的乳腺癌中，乳腺癌患者的總體生存率(overall survival，OS)、無復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移率(relapse-free survival，RFS)和無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率(distant metastasis-free survival，DMFS)較差，提示Panx1可能是乳腺腫瘤的推動者[12]。Furlow等[12]也證實(shí)Panx1通道的活動是促進(jìn)乳腺癌肺轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵，可以增加轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞在外滲中的存活。Panx1在乳腺內(nèi)的高表達(dá)與乳腺癌病人較差的臨床預(yù)后有重要關(guān)系[11]。高表達(dá)的Panx1也與肝癌細(xì)胞系、侵襲性多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞株的轉(zhuǎn)移擴(kuò)散有關(guān)[13-14]。

3.2Panx1表達(dá)下調(diào)的腫瘤 正常的膽囊組織和膽囊腺癌免疫組化檢測Panx1，染色結(jié)果顯示與正常人的膽囊相比，膽囊腺癌中的Panx1呈現(xiàn)低表達(dá)狀態(tài)[15]。另外，Panx1表達(dá)下調(diào)是在非黑色素皮膚癌的標(biāo)本中。Panx1和Panx3在正常人的皮膚中都有表達(dá)，但在基底或鱗狀細(xì)胞癌的免疫組化染色中未檢測出Panx1和Panx3的表達(dá)，這種在上皮細(xì)胞腫瘤中Panx1和Panx3的明顯下調(diào)可能的作用是對抗角化細(xì)胞的轉(zhuǎn)化而起到保護(hù)作用[16]，也有可能在最初表達(dá)Panx蛋白的腫瘤中會以更高的速率通過角質(zhì)細(xì)胞的生命周期增殖、分化和進(jìn)行程序性細(xì)胞死亡，因此不能檢測到晚期皮膚癌活檢[17]。

3.3Panx2與腫瘤的關(guān)系 已有研究指出Panx2在抑制腦腫瘤和肝細(xì)胞癌的生長中起著重要的作用，基因芯片分析表明Panx2在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的表達(dá)減少，最直接的研究是以Panx2的表達(dá)量判斷神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者在診斷腫瘤后的生存率，在這項(xiàng)研究中探討了Panx2和神經(jīng)膠質(zhì)瘤可能存在的反向相關(guān)關(guān)系, 并且在星形細(xì)胞瘤、惰性星形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤中Panx2表達(dá)均有下調(diào)[18]。在人類腫瘤樣本中Panx2基因表達(dá)差異Kaplan-Meier生存曲線中顯示Panx2的表達(dá)高低與患者的生存率呈正相關(guān)[18]。在轉(zhuǎn)錄水平上，C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞系和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤系與正常星形膠質(zhì)細(xì)胞和人腦相比，Panx2的mRNA在C6膠質(zhì)細(xì)胞瘤中的表達(dá)下調(diào)，人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中Panx2的表達(dá)減少或缺如[19]。有研究表明，Panx2在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中減少，因此可以幫助預(yù)測膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后，并且恢復(fù)Panx2可以降低腫瘤的致瘤性[20]。

4Panx與腫瘤的治療

由于Panx與眾多腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移及預(yù)后相關(guān)，因此可以作為潛在的腫瘤標(biāo)志物和腫瘤的治療靶點(diǎn)。近年有大量文獻(xiàn)報(bào)道一些化療藥物在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡過程中，Panx1通道介導(dǎo)ATP的釋放，進(jìn)而ATP與胞膜表面的P2Y受體結(jié)合并激活三磷酸肌醇(inositol triphosphate， IP3)通路，IP3通路是細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)的第二信使，通過誘導(dǎo)Ca2+的釋放引起細(xì)胞凋亡[21]。研究證實(shí)應(yīng)用Panx1通道抑制劑胃酮(carbenoxolone，CBX)后可以明顯降低化療藥物順鉑誘導(dǎo)睪丸癌I-10細(xì)胞凋亡的作用，這可能是由于CBX抑制了Panx-1通道釋放ATP，使IP3含量減少進(jìn)而影響細(xì)胞的凋亡[22]。而另一種Panx1通道抑制劑丙磺舒(probenecid，PBN)已作為一種有效的輔助治療應(yīng)用于敏感的乳腺癌細(xì)胞和增強(qiáng)二磷酸鹽抗腫瘤的效果[23]。Panx能否應(yīng)用于腫瘤的治療仍然需要大量的研究，相信這是一個(gè)值得我們?nèi)ヌ剿鞯念I(lǐng)域。

5小結(jié)和展望

腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的進(jìn)程，關(guān)系到許多病理生理過程，腫瘤與Panx通道的關(guān)系也是一個(gè)復(fù)雜的過程。自從Panx在脊椎動物中發(fā)現(xiàn)以來，Panx蛋白得到了廣泛的關(guān)注，但Panx發(fā)現(xiàn)的時(shí)間尚短且其功能較復(fù)雜，仍有諸多問題需要深入的研究，例如：在各種條件下Panx通道對于腫瘤的調(diào)控機(jī)制并不十分明確，需要進(jìn)一步深入的研究；Panx通道在腫瘤中的作用，目前研究的也較少，且主要的研究對象在于Panx1通道，對Panx2和Panx3的研究相對較少。相信隨著對Panx蛋白的深入研究，更多的與腫瘤相關(guān)的調(diào)控機(jī)制會被發(fā)現(xiàn)，并可能會成為許多腫瘤治療的干預(yù)靶點(diǎn)，對臨床的診療及腫瘤預(yù)后的評估等具有重要的意義。

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(責(zé)任編輯： 陳妙玲， 羅 森)

Progress in relationship between pannexin and tumors

MU Yan-xi, WANG Ling-wei, WANG Lin

(DepartmentofThoracicSurgery,XinhuaHospital,DalianUniversity,Dalian116021,China.E-mail:wanglinbox@sina.com)

Pannexin is a new member of gap junction families which was discovered in 2000 and was widely distributed in humans. Pannexin forms hemichannels and participates in transmission of small molecules and many other pathophysiological processes. Recent studies have found that the abnormal expression of pannexin is related to occurrence and development of tumors. This article reviews the relationship between pannexin and tumors, and aims to provide new ideas for treatment of tumors.

Pannexin; Tumors; Gap junctions

1000- 4718(2017)11- 2110- 03

2017- 05- 12

2017- 07- 26

△通訊作者 Tel: 0411- 84369623； E-mail: wanglinbox@sina.com

R73-3； R363

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2017.11.031