容積敏感外向整流性氯離子通道在腫瘤中研究進(jìn)展

許 榮，曹桂花，侯莉明，王曉明

空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院 老年病科，陜西 西安 710032

離子的跨膜運(yùn)輸受多種離子通道的調(diào)節(jié)，氯離子作為最主要的細(xì)胞外陰離子，與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1-3]。容積敏感外向整流性(volume-sensitive outwardly rectifying，VSOR)氯離子通道是一種廣泛表達(dá)于脊椎動(dòng)物細(xì)胞和多種腫瘤細(xì)胞胞膜上的氯離子通道，其包含8A富含亮氨酸的重復(fù)序列(leucine-rich repeat containing 8A，LRRC8A)及其4個(gè)同源家族成員(LRRC8B-E)，組裝成約800 kDa的VSOR通道復(fù)合物。此外，VSOR氯離子通道的組成蛋白LRRC8A和LRRC8D可通過(guò)各種信號(hào)途徑參與癌細(xì)胞的增殖、遷移、死亡和多藥耐藥性。現(xiàn)就VSOR氯離子通道與癌癥發(fā)生和發(fā)展相關(guān)的發(fā)現(xiàn)作一綜述，以期為VSOR氯離子通道作為癌癥治療新靶標(biāo)提供依據(jù)。

1 VSOR氯離子通道分子結(jié)構(gòu)

VSOR氯離子通道主要特征是對(duì)陰離子的選擇滲透性(SCN->I->NO3->Br->Cl->HCO3->甘氨酸>F-)，以及能引起典型的外向整流電流的能力(ICl，SWELL)[4]。此外，VSOR氯離子通道孔徑適于滲透性有機(jī)物通過(guò)，如牛磺酸和谷氨酸，以及常規(guī)的抗癌藥物如順鉑和卡鉑[5]。有研究發(fā)現(xiàn)，VSOR氯離子通道與腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、死亡和多藥耐藥性有關(guān)[6]。但是，其組成分子尚未明確，這極大地限制了VSOR氯離子通道在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的相關(guān)研究。近年來(lái)，有研究發(fā)現(xiàn)并確定VSOR氯離子通道是由LRRC8A和其他四個(gè)同源家族成員(LRRC8B-E)共同組裝成約800 kDa的復(fù)合物[7-8]。其中，LRRC8A和LRRC8D是VSOR在腫瘤中發(fā)揮作用的主要分子基礎(chǔ)[9]。

2 VSOR氯離子通道的經(jīng)典作用

調(diào)節(jié)細(xì)胞容積穩(wěn)定對(duì)于維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)及許多生理功能至關(guān)重要。滲透性細(xì)胞腫脹或收縮后細(xì)胞快速恢復(fù)容積穩(wěn)定的調(diào)節(jié)過(guò)程分別稱為調(diào)節(jié)性容積減少或調(diào)節(jié)性容積增加[10]。在這些過(guò)程中，VSOR氯離子通道與其他通道或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)調(diào)節(jié)離子和水在細(xì)胞膜上的流動(dòng)，避免細(xì)胞發(fā)生過(guò)度腫脹或收縮[11]。各種凋亡誘導(dǎo)劑(如星形孢菌素)、腫瘤壞死因子和脂多糖作用于細(xì)胞時(shí)，可在細(xì)胞中普遍觀察到與VSOR氯電流同步發(fā)生的持續(xù)性細(xì)胞收縮，被稱為凋亡性體積減少。這些誘導(dǎo)物引起的凋亡性細(xì)胞死亡和VSOR氯電流激活可以被氯離子通道阻滯劑(如DIDS、DCPIB、NPPB)阻斷[12-13]。這表明，生理狀態(tài)下，VSOR的適度激活可保證細(xì)胞容積穩(wěn)定，病理狀態(tài)下由VSOR持續(xù)激活介導(dǎo)的凋亡性體積減少是導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的早期啟動(dòng)事件。

3 VSOR氯離子通道在癌癥中的功能作用

無(wú)限增殖、頻繁遷移和細(xì)胞凋亡減少是腫瘤的重要特征，在這些過(guò)程中伴隨的容積改變均與VSOR氯離子通道調(diào)節(jié)細(xì)胞容積并維持相對(duì)恒定的細(xì)胞容積相關(guān)[6-11]。

3.1 VSOR氯離子通道在腫瘤細(xì)胞增殖中的作用 在VSOR氯離子通道組成分子尚不明確時(shí)，VSOR氯離子通道在癌癥中的功能只能通過(guò)使用VSOR氯離子通道阻滯劑(如DIDS、DCPIB、NPPB)進(jìn)行驗(yàn)證[14]。有研究表明，VSOR氯離子通道參與了整個(gè)細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)過(guò)程，使用VSOR氯離子通道抑制劑處理細(xì)胞可防止鼻咽癌細(xì)胞和人卵巢癌細(xì)胞從G1期過(guò)渡到S期[15-16]。同樣，使用VSOR氯離子通道阻斷劑治療后，小細(xì)胞肺癌細(xì)胞、子宮頸癌細(xì)胞和T淋巴瘤細(xì)胞被停在G0/G1期，表明G1/S檢查點(diǎn)進(jìn)展需要VSOR氯離子通道活性[17]。膜片鉗研究表明，在多種腫瘤細(xì)胞系中，VSOR氯電流的波動(dòng)與整個(gè)細(xì)胞周期階段的進(jìn)展平行發(fā)生[18]。VSOR氯離子通道的主要成分被鑒定為L(zhǎng)RRC8A后，多項(xiàng)研究表明，通過(guò)下調(diào)LRRC8A可以抑制VSOR氯離子通道活性，從而抑制人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞、結(jié)直腸癌細(xì)胞和食管鱗狀癌細(xì)胞的增殖[19-21]。此外，在裸鼠異種移植模型中，抑制LRRC8A可抑制體內(nèi)結(jié)腸癌和肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[22]。

3.2 VSOR氯離子通道對(duì)腫瘤細(xì)胞遷移的影響 細(xì)胞遷移是導(dǎo)致腫瘤在體內(nèi)擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移的基本特征。細(xì)胞遷移可以理解為遷移細(xì)胞前部發(fā)生等滲性調(diào)節(jié)性容積減少和細(xì)胞后部等滲調(diào)節(jié)性容積增加的連續(xù)循環(huán)過(guò)程。因此，參與細(xì)胞體積調(diào)節(jié)的VSOR氯離子通道和其他通道或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是細(xì)胞遷移機(jī)制的一部分。VSOR氯離子通道活性與大腸癌細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、鼻咽癌細(xì)胞、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞及肝癌細(xì)胞的體外和體內(nèi)遷移有關(guān)[23]。大腸癌細(xì)胞與鼻咽癌細(xì)胞的遷移與VSOR氯離子通道調(diào)控的細(xì)胞容積變化有關(guān)。氯通道開(kāi)放引起的氯離子內(nèi)流有利于小膠質(zhì)細(xì)胞的偽足形成。不同細(xì)胞類型中不同的質(zhì)膜膽固醇濃度導(dǎo)致陰離子通道活性的局部差異外，DCPIB抑制了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的增殖、集落形成、遷移和侵襲等惡病質(zhì)行為[14]。

3.3 VSOR氯離子通道對(duì)腫瘤細(xì)胞耐藥的影響 癌細(xì)胞對(duì)多藥的耐藥性阻礙了癌癥化學(xué)療法的發(fā)展。一些凋亡誘導(dǎo)劑，如星形孢菌素和順鉑，可以激活VSOR氯電流，在等滲條件下引起細(xì)胞持續(xù)性收縮[24]。在順鉑耐藥的卵巢癌細(xì)胞系中，VSOR通道發(fā)生功能障礙，通道活性被抑制，關(guān)鍵組成蛋白LRRC8A/LRRC8D表達(dá)下調(diào)或通道阻斷的各種因素均會(huì)限制細(xì)胞的過(guò)度收縮，從而保護(hù)細(xì)胞免受順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡影響[5，25]。VSOR氯離子通道是順鉑和卡鉑進(jìn)入細(xì)胞的關(guān)鍵通道，其轉(zhuǎn)運(yùn)效率取決于通道中LRRC8亞基的組成[26]。此外，cGAMP能夠利用VSOR通道轉(zhuǎn)移至臨近細(xì)胞中，從而增強(qiáng)STING介導(dǎo)的干擾素反應(yīng)和抗病毒免疫[27]。而腫瘤的微環(huán)境，腫瘤的免疫環(huán)境和癌細(xì)胞的代謝也有助于癌癥的表型出現(xiàn)。因此，鑒于其在腫瘤發(fā)生和進(jìn)展中的重要作用，VSOR氯離子通道已成為潛在的癌癥治療靶標(biāo)。

4 調(diào)節(jié)癌癥進(jìn)展的潛在機(jī)制

在食管鱗狀細(xì)胞中敲低LRRC8A后發(fā)現(xiàn)，p21和p27的表達(dá)上調(diào)，從而抑制了CDK和細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)變，表明LRRC8A位于P21-CDK的上游[21]。PKCα-LRRC8A-cyclinD1/CDK2通路調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，PI3K/AKT可能是下游信號(hào)，負(fù)責(zé)LRRC8A對(duì)細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)作用[22]?；诖耍P者認(rèn)為PKCα-LRRC8A-PI3K/AKT-P21-cyclinD1/CDK2信號(hào)級(jí)聯(lián)參與了癌細(xì)胞中G1/S檢查點(diǎn)的調(diào)節(jié)。此外，在敲低LRRC8A后，食管鱗狀細(xì)胞中遷移相關(guān)基因MMP1和ITGAvα以及凋亡相關(guān)基因AKT、BCL2和CASP3明顯上調(diào)或下調(diào)，表明這些基因受LRRC8A調(diào)控[21]。但是，在肝細(xì)胞癌細(xì)胞中，LRRC8A介導(dǎo)的細(xì)胞遷移是通過(guò)p-JNK調(diào)節(jié)，而非AKT調(diào)節(jié)，提示不同的機(jī)制可調(diào)節(jié)不同類型癌細(xì)胞的細(xì)胞遷移。此外，敲低LRRC8A通過(guò)調(diào)節(jié)ROS減弱了HEK293細(xì)胞中TGFβ1誘導(dǎo)的細(xì)胞遷移和侵襲[28]。VSOR氯離子通道也與腫瘤微環(huán)境有關(guān)。VSOR氯離子通道是將cGAMP(2′3′-cGMP-AMP)轉(zhuǎn)移到旁觀者細(xì)胞中的通道，由cGAMP-STING途徑觸發(fā)的干擾素產(chǎn)生被包含LRRC8A/E的VSOR氯離子通道激活[27]。而STING是腫瘤免疫療法中有希望的靶標(biāo)，且一系列STING激活劑(如ADU-S100)已進(jìn)入臨床人體試驗(yàn)(NCT03172936)。

5 小結(jié)

VSOR氯離子通道在多種癌細(xì)胞的增殖、遷移、多藥耐藥性方面發(fā)揮著重要作用。分子研究證實(shí)了VSOR氯離子通道在癌細(xì)胞惡性行為中的作用，并在某種程度上分析了其潛在機(jī)制[19-22，25，28]。因此，VSOR氯離子通道代表了一種新穎的候選藥物靶標(biāo)。VSOR氯離子通道是化療藥物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞的重要離子通道，不同的LRRC8同源物組合決定了細(xì)胞的孔徑和藥物敏感性。此外，VSOR氯離子通道成分，尤其是LRRC8A和LRRC8D，通過(guò)介導(dǎo)上游和下游信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡，從而影響腫瘤的進(jìn)展。然而，簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)LRRC8A或LRRC8D的表達(dá)可能不會(huì)顯著影響腫瘤細(xì)胞的命運(yùn)。LRRC8A/8D作為輔助因子更可能通過(guò)調(diào)節(jié)其他信號(hào)途徑來(lái)介導(dǎo)化療藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用。

綜上所述，VSOR氯離子通道是潛在的癌癥藥物靶標(biāo)，需要進(jìn)一步研究調(diào)節(jié)或限制其在癌癥進(jìn)展中的功能性作用的特定分子機(jī)制。此外，LRRC8A/8D特異性抑制劑和激動(dòng)劑的篩選或開(kāi)發(fā)對(duì)促進(jìn)該領(lǐng)域的研究具有重要意義。