瞬时受体电位离子通道与血管衰老

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(中南大学药学院药理学系，湖南 长沙 410078)

·小专论·

瞬时受体电位离子通道与血管衰老

朱子祥，王觅，张政*

(中南大学药学院药理学系，湖南 长沙 410078)

衰老是多种心血管疾病的危险因素，如高血压、脑卒中及腹主动脉瘤。人口老龄化伴随衰老相关血管病发病率升高使得阐明血管衰老机制十分迫切。内皮细胞一氧化氮(NO)生成障碍在血管衰老中发挥重要作用，与一氧化氮合酶(eNOS)表达下降及调控异常密切相关。瞬时受体电位(TRP)通道是一大类阳离子通道，对维持细胞稳态十分关键。近年来有研究表明瞬时受体电位通道调控内皮细胞一氧化氮生成而维持正常血管功能，而衰老时瞬时受体电位通道表达及功能障碍。本文综述瞬时受体电位通道与内皮细胞一氧化氮合成间的关系以及二者调控失常在血管衰老中的作用。

瞬时受体电位通道； 血管衰老； 一氧化氮； 钙离子

随着人口老龄化，衰老相关心血管病发病率逐年升高，加强衰老研究极其重要。血管衰老(Vascular aging)的分子机制研究已有进展，离子稳态失衡被认为是重要机制之一。瞬时受体电位(Transient receptor potential，TRP)通道是一种重要的离子稳态调节通道，近年来发现其在血管衰老中发挥重要作用。

1 血管衰老与疾病

衰老是指随着年龄增长到一定阶段，机体内的分子、细胞、组织出现损伤并导致稳态失衡，使得机体功能退化或导致疾病发生。血管作为人体的营养输送通道，在维持正常生理功能过程中发挥重要作用。血管衰老能够引起多种慢性疾病，例如冠心病、2型糖尿病、肿瘤等。进入老年期后，血管衰老成为诱发心血管疾病的独立危险因素。近年来中国心血管病患病人数呈持续快速增长趋势，因心血管病死亡占城乡居民总死亡人数的40%以上且老龄人比例更高，超过恶性肿瘤等疾病[1]。血管衰老主要表现为内皮功能紊乱、血管舒张障碍、血管壁增厚僵硬等[2]。目前对于血管衰老的认识尚处于初级阶段，为应对老龄化社会带来的挑战亟需更深入地探索研究血管衰老的规律和机制。

2 血管衰老机制

2.2瞬时受体电位通道概述瞬时受体电位通道是一类非选择性阳离子通道，包括28个成员，共6种亚家族(TRPA,TRPC,TRPM,TRPV,TRPP,TRPML)。TRP通道大多具有相似的拓扑结构：6个跨膜结构,N-端和C-端均位于胞浆，第5、6个跨膜结构形成孔径区；TRPC和TRPV家族成员的N-端均含有多个锚蛋白结合重复区；所有TRP通道的N-端和C-端均有磷酸化的位点；大部分通道含有PI3K识别结构域(YXXM模序)；钙调素结合区存在于大多数TRPC通道亚型和TRPV6亚型。据报道，绝大部分TRP通道均在内皮细胞中表达，但不同物种、不同部位的内皮细胞中，TRP表达谱不同。表达于内皮细胞的TRP发挥多种作用，如调节血管张力、调控血管通透性、调节膜电位、血管新生和重构、感受机械刺激和温度刺激等[10]。

2.3瞬时受体电位通道、内皮一氧化氮合酶与一氧化氮释放内皮一氧化氮合酶的结构包括N-端氧化酶和C-端还原酶。N-端氧化酶包含十四酰基而可被豆蔻酰化修饰，修饰后eNOS主要定位于细胞膜。十四酰基是决定eNOS细胞定位的唯一基团，突变后使eNOS变为可溶性蛋白而存在于细胞浆中。eNOS膜定位对于其催化活性具有重要影响：首先，其催化底物精氨酸、催化辅因子BH4均存在于细胞膜小凹内；定位于膜上的eNOS在空间上更接近其底物和辅因子而有利于NO生成[11]。其次，eNOS的活性受棕榈酰化修饰调控，N-端第15位和第26位组氨酸可被棕榈酰化[12]；eNOS必须先被豆蔻酰化修饰而定位于细胞膜后才能发生棕榈酰化修饰，棕榈化也进一步稳定eNOS膜定位。此外，eNOS膜定位有助于其接近跨膜Ca2+通道并受Ca2+调控。

胞浆Ca2+升高主要依赖于细胞膜上Ca2+通道介导细胞外Ca2+内流[13]，eNOS催化活性受Ca2+调控。研究表明Ca2+可从多个层面调控eNOS活性。首先，eNOS的N-端氧化酶和C-端还原酶的交界区包含与钙调素结合的位点。胞浆内游离Ca2+升高后结合钙调素，Ca2+-钙调素结合到eNOS而直接调控其活性促进NO生成。其次，Ca2+-钙调素可以调控eNOS棕榈化修饰，增强缓激肽等物质激活eNOS的作用[14]。第三，缓激肽、胰岛素、血管内皮生长因子等物质激活Akt信号通路，磷酸化eNOS第1 177位丝氨酸而促进NO生成[15]，但这一过程受Ca2+调控。

因此，内皮细胞中Ca2+通道可通过调控NO生成而影响血管衰老。TRP通道是血管内皮中主要的Ca2+通透性通道。内皮细胞TRP通道可直接介导Ca2+内流或者改变细胞膜电位而调控Ca2+内流驱动力，从而影响细胞浆内游离Ca2+浓度。在血管内皮细胞中与NO生成密切相关的是瞬时受体电位阳离子(Transient receptor potential cation，TRPC)通道和瞬时受体电位香草素(Transient receptor potential vanilloid，TRPV)通道亚家族的部分成员。

TRPC通道亚家族包含7个成员。TRPC3通道N-端4个重复锚蛋白和卷曲螺旋结构域形成一个“螺旋—环—螺旋-β-发夹/环”的结构域，可与多种蛋白相互作用形成多聚体。TRPC3通道可形成同源四聚体或与其它TRPC通道形成异聚体，内皮细胞中可与TRPC4或TRPC6通道结合。TRPC3主要介导Ca2+内流，pCa/pNa大约为1.6[16]。TRPC3被认为是内皮细胞氧化还原状态的感受器。TRPC3 C-端含有钙调素结合位点、N-端具有小凹蛋白结合位点，这些结构域使得TRPC3介导的Ca2+信号、钙调素以及小凹中的eNOS在空间上非常接近[16]。TRPC3介导Ca2+内流后迅速与钙调素结合，Ca2+-钙调素结合到eNOS而促进NO生成。TRPC3抑制剂SKF96365和Pyr3可抑制NO释放。 此外，TRPC3受蛋白激酶G(PKG)的调节，PKG激活后磷酸化TRPC3的丝/苏氨酸而抑制通道功能[17]。血管衰老时PKG活性增加而抑制TRPC3的活性，TRPC3介导的Ca2+内流降低而导致NO生成减少。

TRPV家族包含6个成员。TRPV4是非选择性阳离子通道，只能形成同源四聚体，主要介导Ca2+内流，介导Ca2+内流的能力大约是Na+内流5～10倍[18]。TRPV4参与NO的持续释放，TRPV4-/-小鼠内皮细胞NO释放受损，是目前TRPV4参与调节NO释放最强有力的证据[19]。

3 展 望

近年来报道TRPM家族成员可能通过调节Ca2+内流驱动力而影响内皮细胞NO释放[20]。尽管绝大部分TRP通道家族成员在内皮中表达，但这些通道调节内皮细胞eNOS活性及NO生成的机制并不清楚，在血管衰老中发挥的作用更有待进一步阐明。因此，需要从TRP通道转录调节、转录后调控、翻译后调控及修饰、通道门控调节等多角度，结合体外血管培养、血管内皮特异性敲除小鼠等多层次进行更深入的研究。

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2017.04.026

2017-04-03；

2017-06-18

*通讯作者，E-mail：zzhang@csu.edu.cn.

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