機械敏感性離子通道在骨科領域的研究

王天寶 李曉飛

骨關節領域與生物力學密切相關。軟骨細胞和成骨細胞等可感受力學機械刺激，通過機械敏感性離子通道激活細胞信號轉導途徑，從而影響細胞的增殖，分化，遷移以及凋亡.本文就國際上對機械敏感性離子通道的研究進行綜述

1機械敏感性離子通道

1984年，Guharay F等發現了機械敏感性離子通道[1]。而后世界各地的學者相繼在耳血管內皮細胞，成骨細胞等[2]中廣泛存在。并且隨著細胞膜張力的變化，其開放的頻率會有不同[3]。通過這種變化，機械敏感性離子通道可以感受細胞的形狀改變來調節細胞的生長[4]。目前，機械敏感性離子通道主要有四種不同類型的通道蛋白：即退行性蛋白（DEG）/上皮鈉通道（E Na C）/酸敏感性離子通道（ASIC），瞬時感受器電位通道（TRP），雙孔鉀通道（K2P）及最新發現的Piezo蛋白。

1.1 DEG/E Na C/ASIC通道

1.1.1 DEG/ENaC通道 1993年Canessa CM等發現了DEG/ENaC通道[5]。阿米洛利可以阻斷DEG/ENaC通道[6]。DEG/ENaC通道有2個跨膜序列和1個大型的富含半胱氨酸的環狀結構延伸到細胞外。ENaC可以直接參與成骨細胞對壓力刺激的反應通過信號轉導途徑來調節骨的生長[7]。ENaC本身就可能使骨組織生理反應的信號轉導分子[8]。

1.1.2 ASIC通道 目前為止，有7種ASIC通道，即ASIC1b，ASIC2a，ASIC2b，ASIC3，ASIC4，ASIC5。并且不同的亞單位形成不同的同型和異型二聚體敏感通道，具有不同的PH敏感性和組織分布。目前為止，只發現酸是其唯一的通道激活劑。即ASICs家族可以被細胞外的氫離子激活，并且廣泛表達于中樞和外周神經系統。

1.2 TRP通道 TRP通道最早是由Cosens D J等發現。目前瞬時感受器已發現7個大類：TRPC（TRP canonical），TRPV（TRP Vanilloid），TRPM（TRP Melastatin），TRPN（TRP NompC），TRPA（TRP Ankyrin），TRPP（TRP Polystin），TRPML（TRP MucoLipin）。Abed E等對小鼠和人的成骨樣細胞上TRP的基因表達進行了較為完整的系列研究，使人們對TRP通道有了進一步的認識。在小鼠成骨細胞MC3T3中有TRPC2，TRPC4，TRPC6和TRPC7的表達。在小鼠和人的成骨細胞系中都有TRPM4，TRPM6，TRPM7和TRPM8的存在。TRPV4被是一種滲透壓感受器。在器官血管終板（OVLT）和穹隆下器官（SFO）中均表達TRPV4。通過敲除老鼠的TRPV4基因，會使得老鼠表現出飲水減少的趨勢和高滲性病理特征.在敲除大鼠的TRPV4基因后壓力刺激和酸刺激引起的疼痛敏感性降低。

1.3 K2P通道 K2P通道的幾種亞家族可以大致分成四類，即TWIK，TASK，TREK和TRAAK。其中已經有研究證明了TREK-1，TREK-2和TRAAK是與機械轉導相關的。K2P通道可以在PKA/PKC磷酸化的作用下表達下調，且肌動蛋白可以強抑制K2P通道的表達。

2展望

據目前的研究報道來看，機械敏感性離子通道Piezo蛋白作為一種新型的離子通道，可以為臨床的治療提供新的思路與方法，特別是骨科領域。

特別突出的是最新的機械敏感性通道Piezo蛋白，它的研究發現為以往的研究注入的新的研究發現思路這種蛋白與機械應力密切相關，相關性比其他更強，所以更具有研究價值。

參考文獻：

[1]Guharay F，Sachs F.Stretch-activated single ion channel currents in tissue-cultured embryonic chick skeletal muscle[J].J Physiol，1984，352：685-701.

[2]Abed E，Labelle D，Mafdneau C，et a1.Expression of transien receptor potential（TRP）channels in human and murine osteoblast-like cells[J].Molecular Membrane Biology，2009，26：146-158.

[3]Oakley AJ，Martinac B，Wilce MC.Structure and function of the bacterial mechanosensitive channel of large conductance[J].Protein Sci，1999，8（10）：1915-1921.

[4]付青姐，鄒飛.機械敏感性離子通道[J].國外醫學·生理、病理科學與臨床分冊，1999，19（4）：290-292.

[5]Canessa CM，Horsiberger JD，Rossier BC.Epithelial sodium channel related to proteins involved in neurodegeneration[J].Nature，1993，361（6411）：467-470.

[6]Pivetti CD，Yen MR，Miller S，et al.Two families of mechanosensitive channel proteins[J].Microbiol Mol Biol Rev，2003，67（1）：66-85.

[7]Duncan RL，Hruska KA.Chronic，intermittent loading alters mechanosensitive channel characteristics in osteoblast-like cells[J].Am J Physiol，1994，267（6 Pt 2）：F909-916.

[8]Hughes S，Magnay J，Foreman M，et al.Expression of the mechanosensitive 2PK+channel TREK-1 in human osteoblasts[J].J Cell Physiol.2006，206（3）：738-748.

編輯/丁一