瞬時受體電位M2型在中樞神經系統疾病中的研究進展

馮邦哲 馮建忠 董媛媛 李家睿 孔慶霞

1)濟寧醫學院附屬醫院神經內科，山東 濟寧 272000 2)濟南市皮膚病防治院心身醫學科，山東 濟南 250001 3)濟寧醫學院附屬醫院心內科，山東 濟寧 272000

瞬時受體電位(transient receptor potential，TRP)通道基因首先在果蠅視覺傳導通路突變的遺傳研究中被發現。TRP是位于細胞膜上的離子通道超家族，根據其序列同源性，共分為7個亞家族。TRPM(transient receptor potential melastatin，TRPM)亞家族的命名來源于與轉移性黑色素瘤相關的家族成員TRPM1[1]。該亞家族共包含8個成員，其中TRPM2廣泛存在于哺乳動物體內，并在中樞神經系統中高度表達，現已在海馬、大腦皮質、丘腦和中腦等部位發現[2-7]。探討TRPM2在維持細胞穩態和參與氧化應激、炎癥等方面的作用，對治療中樞神經系統疾病具有積極意義。

1 TRPM2的結構及活化

TRPM2蛋白共含有1 503個氨基酸，該通道具有6次跨膜α螺旋結構域，其N端與C端均位于細胞內，其中S5-S6跨膜結構域構成通道的孔區，參與離子通透和通道門控功能。TRPM2的C端又可細分為約100個氨基酸的卷曲螺旋的結構域，約30個氨基酸的連接區以及約270個氨基酸的具有ADPR焦磷酸酶活性的功能性結構域NUDT9-H，在信號轉導中發揮重要作用。

TRPM2是非選擇性陽離子通道，可通過Ca2+、Mg2+等離子，同時又是氧化還原反應的感受器，廣泛參與炎性細胞因子分泌、氧化應激介導的細胞死亡及胰島素分泌和釋放等病理生理過程，因此可被不同信號，如ADPR、NAD+、Ca2+、H2O2、ROS、TNF-α等直接或間接激活。另外，該通道也可能對溫度敏感，體溫可作為TRPM2的內源性輔助激活劑[8]。

2 TRPM2通道在中樞神經系統疾病中的作用

2．1缺血性腦卒中腦卒中(cerebral stroke)具有發病率、致殘率和病死率高的特點。由于存在認知功能障礙，患者生活質量下降且經濟負擔沉重[9-10]。興奮性毒性、細胞凋亡、細胞壞死、氧化應激等病理生理過程均參與缺血性腦卒中的發生發展[11]。在氧化應激過程中，由多聚ADPR聚合酶催化產生的ADPR、環狀ADPR、Ca2+和煙酸腺嘌呤二核苷酸磷酸等介質能夠調節TRPM2通道的開放，因此，TRPM2通道在缺血性腦卒中中的致病作用成為近年來的研究熱點。研究發現，在短暫性大腦中動脈阻斷(tMCAO)缺血模型中，TRPM2表達在術后1～4周顯著上調，8周后恢復到假手術水平[6]。而TRPM2-/-小鼠與tMCAO后1～3 d的同窩對照小鼠相比，梗死面積明顯減少[12]。SHIMIZU等[9]證實，TRPM2新型肽類抑制劑tat-M2NX能夠有效減輕缺血性損傷。

大量證據表明，TRPM2介導的缺血性腦卒中后結局與性別密切相關。利用2-APB、FFA、ACA、CTZ等抑制劑和短發夾RNA(shRNA)降低TRPM2的表達可明顯減輕雄性小鼠腦缺血后對神經元的損傷，但是對雌性小鼠沒有影響[13]。與此研究類似，成年雌性小鼠進行大腦中動脈閉塞后，通過卵巢切除(OVX)降低內源性雌激素水平，可導致梗死體積的顯著增加，但抑制TRPM2通道后未發現神經保護作用[14]。這種差異可能與不同性別腦缺血后所觸發的細胞死亡途徑不同有關，男性細胞死亡途徑的激活主要由氧化應激產生的過量活性氧和隨后PARP-1的過度活化介導，而女性細胞死亡途徑則與半胱天冬酶(caspase)依賴性細胞凋亡有關[15-16]。另外，在tMCAO后3 d，TRPM2-KO小鼠缺血半球的嗜中性粒細胞和巨噬細胞浸潤顯著減少[12]，表明TRPM2具有調控嗜中性粒細胞和巨噬細胞在缺血腦組織遷移的能力，進而造成腦損傷，其在缺血性腦卒中后中樞神經系統炎性反應中的作用值得進一步探討。

2．2癲癇青少年肌陣攣性癲癇(juvenile myoclonic epilepsy，JME)是一種特發性全身性癲癇綜合征，在全部癲癇中占10%～30%。目前已證實，在與JME相關的染色體6p12-p11區域中存在編碼EF手形蛋白的基因EFHC1，且TRPM2和EFHC1可在海馬神經元和腦室細胞中共表達。有分析指出，在異常遷移的神經元內，EFHC1突變可干擾R型電壓依賴性鈣通道和TRPM2介導的Ca2+內流，參與JME的強直陣攣發作[17]。KATANO等[18]進一步研究發現，H2O2介于30～100 μM時，EFHC1可顯著增加TRPM2調控的[Ca2+]i，正向調節TRPM2通道的活性；在HEK293細胞中，EFHC1亦能促進TRPM2通道介導的細胞死亡。因此，在JME中EFHC1突變可誘導TRPM2表達增加使神經元死亡。提示TRPM2在癲癇的治療中可能成為一個潛在靶點，進一步闡明TRPM2通道如何參與癲癇的發生發展，對于指導癲癇治療具有重要現實意義。

2．3創傷性腦損傷創傷性腦損傷(traumatic brain injury，TBI)是指由外傷導致的腦組織損傷，其認知、行為等功能破壞的程度取決于腦損傷的區域和程度，已成為全球45歲以下個體發病和死亡的重要原因之一[19]。創傷性腦損傷可引起包括氧化應激、興奮性毒性和炎癥在內的一系列變化，而TRPM2通道廣泛參與上述病理生理過程。在大鼠TBI沖擊加速模型的大腦皮質和海馬中，研究觀察到TRPM2 mRNA和蛋白表達顯著升高[20]。此外，褪黑素作為ROS清除劑，可通過TRPM2調節TBI誘導的氧化應激、細胞凋亡和Ca2+內流，從而發揮神經保護作用[21]。

2．4阿爾茨海默病阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)以進行性認知功能障礙和行為損害為特征，是癡呆癥最常見的形式。氧化應激、炎癥等變化與AD高度相關[22]，β-淀粉樣蛋白(amyloid β-protein，Aβ)是老年斑的主要成分，其沉積被認為是AD的主要致病因素。FONFRIA等[5]實驗表明，TRPM2通道的激活促進了Aβ和氧化應激誘導的紋狀體神經元細胞死亡。與此類似，Aβ在腦內皮細胞誘導氧化-亞硝化應激，導致過氧亞硝酸鹽在腦血管累積并產生ROS，隨后PARP/PARG活化產生ADPR并激活TRPM2通道，過量Ca2+內流最終導致內皮功能障礙[23]。而應用TRPM2抑制劑ACA可減輕岡田酸(okadaic acid，OKA)誘導的氧化應激和神經炎癥，并通過Morris水迷宮測試證實能有效改善認知功能減退[24]。最近有研究利用APP/PS1 AD小鼠模型證實，TRPM2-/-小鼠比對應野生型小鼠的內質網應激水平更低，且海馬中小膠質細胞活化減少[25]。以上研究均顯示，TRPM2與AD發病機制存在密切聯系。

2．5西太平洋肌萎縮側索硬化癥和帕金森病在神經系統退行性疾病中，西太平洋肌萎縮側索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)和帕金森癡呆癥(Parkinsonism-dementia，PD)成為病因學中基因和環境模型的理想選擇。針對西太平洋3個ALS/PD高發地區，多年流行病學研究確定了兩種環境觸發因素：(1)土壤和飲用水中的低Ca2+、Mg2+水平；(2)來源于關島傳統食物蘇鐵植物中的神經毒素L-β-N-甲氨基-L-丙氨酸(L-BMAA)[26]。這些因素的存在創造了氧化應激的條件。HERMOSURA等[27]研究表明，TRPM2維持離子持續內流的能力是一個重要的生理功能，突變體TRPM2P1018L的P1018L通道可被H2O2和ADPR激活，而在細胞外Ca2+生理濃度下會快速失活，無法維持Ca2+持續內流，其對下游信號通路的影響可能在神經退行性疾病的發病機制中發揮了重要作用。

魚藤酮是熱帶植物Lonchocarpus和Derris中天然存在的異黃酮，作為一種線粒體毒素，可用于構建帕金森病(Parkinson's disease，PD)動物模型。魚藤酮能有效抑制線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ，通過降低細胞內ATP水平和增加ROS的產生來激活黑質多巴胺能神經元中ATP敏感的鉀通道(KATP)，又促使突觸前末梢釋放谷氨酸，進一步增加ROS，進而激活氧化應激敏感的TRPM2通道[28-29]。CHUNG[30]研究證實，TRPM2通道參與了黑質致密部(SNc)神經元對魚藤酮的反應，導致神經元興奮性和鈣穩態的變化。MPP+/MPTP作為另外一種模擬帕金森病的神經毒素，通過FFA或siRNA降低TRPM2的表達可減少其誘導的ROS增加，并降低鈣蛋白酶和Caspase 3活性，最終抑制細胞死亡[31]。

3 結論

TRPM2這一非選擇性陽離子通道通過炎性因子分泌與釋放、氧化應激等多種病理生理過程廣泛參與中樞神經系統疾病的發生發展。作為治療各類神經系統疾病的潛在靶點，明確相關上下游信號通路，不僅有助于理解TRPM2的具體作用機制，更具有廣闊的應用前景。遺憾的是，目前尚缺乏高度特異性的TRPM2阻斷藥，仍有待今后進一步深入研究。