大電導鈣激活鉀通道與血管平滑肌細胞增殖的研究進展

國強華 宋維鵬 張慧敏 劉 麗 王慶勝 (秦皇島市第一醫(yī)院，河北 秦皇島 066000)

血管平滑肌(VSM)增生對于新生血管的生長是非常必要的，但受到生長因子和其他環(huán)境信號的影響，VSM增生也會導致心血管疾病和病理狀態(tài)的發(fā)生如高血壓、粥樣硬化病變形成、血管成型術后再狹窄以及對生長中的腫瘤供給營養(yǎng)豐富的血液〔1〕。控制VSM增生的機制是非常復雜和多因素的，其中一個重要的因素就是鈣激活鉀通道(KCa)。KCa能夠通過基因的協(xié)同表達，使VSM由收縮表型向增生表型的轉變。KCa按照其電導性、生理及藥理學差異分為大電導鈣激活鉀通道(BKCa)、中電導鈣激活鉀通道(IKCa)和小電導鈣激活鉀通道(SKCa)。BKCa活性改變對VSM增殖起哪些作用?本文綜述BKCa在VSM增殖中的研究進展。

1 BKCa

1.1 BKCa通道的特性 鉀通道是一類古老的離子通道。多數鉀通道由α亞基與β亞基構成。按其α亞基結構和功能特性可分為3個主要家族:2TM(2次跨膜)家族、4TM家族、6TM家族。KCa屬6TM家族。BKCa通道于1991年首次被發(fā)現(xiàn)，BKCa通道單通道電導較高，在細胞內外高K時，單通道電導可高達250 PS，這種高電導的特性決定了BKCa通道作為一種重要的反饋機制調節(jié)電壓依賴性鈣通道。BKCa通道對Na幾乎不通透，可被鉀通道阻斷劑如四乙胺(TEA)所阻斷，其特異性阻斷劑為北非蝎毒素和iberiotoxin〔2〕。SK阻斷劑蜜蜂神經毒素(apamin)和Kv通道阻斷劑4-AP對BKCa通道幾乎沒有阻斷作用。NS1619及NS004則為其通道激動劑〔2〕。

1.2 BKCa通道的調節(jié) BKCa主要表達于收縮表型的平滑肌細胞中。生理情況下，肌漿網釋放Ca2+產生的Ca2+火花，當鈣濃度為10 nmol/L～10 μmol/L，即可激活BKCa通道。在去極化過程中，每達10～15 mV通道開放率呈冪指數增長，這說明BKCa通道的激活表現(xiàn)為很強的電壓依賴性。BKCa通道的通道蛋白磷酸化后可激活PKA、PKG(cAMP、cGMP依賴的蛋白激酶A)，從而通過第二信使傳導通路增加鈣火花的釋放〔3，4〕。除此之外，BKCa還受氧化、NO及雌激素的調節(jié)，Li等〔5〕研究表明活性氧(ROS)能夠抑制BKCa活性，NO直接激活內皮細胞BKCa，但機制不明。

2 BKCa通道與平滑肌收縮張力的調節(jié)

在平滑肌細胞中，BKCa通道主要參與調節(jié)平滑肌收縮的張力。當細胞興奮時細胞膜去極化，細胞膜上的L型鈣通道開放，產生高強度的鈣內流，作用于肌質網終末池上的RyRs敏感性鈣通道，誘發(fā)鈣火花的釋放，與膜去極化胞外內流產生的Ca2+增高不同，由肌質網上RyRs敏感的鈣通道產生的Ca2+火花導致的局部〔Ca2+〕增加并不改變全胞性Ca2+濃度，它可以使局部(如:20 nm)，Ca2+濃度可達到 10 ～100 μmol/L，而距離釋放處幾百nm外，Ca2+將被緩沖達到動態(tài)平衡，因此不引起平滑肌收縮，而是激活與之鄰近的BKCa，BKCa通道開放，產生瞬時外向鉀電流，使膜超極化，L型鈣通道關閉，細胞內的鈣濃度下降，而鈣內流減少促使血管壁肌纖維舒張，血管從收縮狀態(tài)到舒張狀態(tài)實現(xiàn)血管收縮的負反饋調節(jié)〔6〕。

3 BKCa通道與平滑肌細胞增殖

VSM細胞有兩種表型，收縮表型與增生表型。在成熟健康血管中，平滑肌細胞絕大部分處于收縮狀態(tài)，即收縮表型。收縮表型的平滑肌細胞大部分表達大電導鈣激活鉀通道〔7，8〕。BKCa通道的激活減少了血管的收縮性從而對L型鈣通道產生抑制的影響。但是，當血管損傷或處于疾病的狀態(tài)時，VSM細胞的生長反應性逐漸提高，和表型調節(jié)相關的基質也逐漸增長。在這種狀態(tài)下，平滑肌細胞不再表達BKCa通道，而是表達一個全新的中電導鉀鈣激活鉀通道，IKCa表現(xiàn)出和BKCa完全不同的特性。這種鈣激活鉀通道的表型轉變引起了平滑肌細胞電性質的戲劇性轉變，平滑肌細胞在功能上也隨之發(fā)生轉變。BKCa通道抑制鈣內流，而MKCa通道增加了鈣內流，從而導致和平滑肌生長有關的特殊細胞機制的開啟〔9〕。

平滑肌細胞BKCa向IKCa表達的轉換可能是組成啟動血管生長分子進程的一部分。Ivanov等〔10，11〕研究表明，將生長因子EGF注射到大鼠小腦延髓池中，結果顯示出:EGF和EGF受體配體能夠通過EGFR引起大鼠腦基底動脈平滑肌細胞中BKCa的激活，從而使基底動脈平滑肌細胞超極化，超極化對于EGFR活化誘導的平滑肌細胞的增殖反應起決定性作用。已有研究表明，絲裂原可以通過激活胞內信號轉導通路使BKCa表達下調。BKCa轉錄水平及功能下調不需要鈣動員及erk激活，而需要p38-MAP激酶、c-Jun氨基端激酶、PKC、鈣/鈣調蛋白激酶Ⅱ和Src激酶激活。同時促有絲分裂劑能夠通過包括轉錄起始點上游的特異啟動子的轉錄子機制誘導T細胞中電導鈣激活鉀通道m(xù)RNA的表達，這其中AP1和 Ik-2對于增加啟動子活性是很重要的〔12〕。

4 現(xiàn)狀與展望

如果說BKCa通道在啟動平滑肌細胞增殖或平滑肌細胞增殖的早期起主要作用，那么BKCa通道相關藥物的研制可以為血管生長的靶向治療提供希望。BKCa通道阻斷劑也可以細胞增殖的早期就阻止細胞的生長或平滑肌細胞的增生。BKCa通道在平滑肌細胞增殖中的精確機制和重要作用的深入研究將為我們解決現(xiàn)今在血管內科所面臨的很多問題提供良好的基礎。

1 Owens G.Regulation of differentiation of vascular smooth muscle cells〔J〕.Physiol Rev，1995;75(3):487-517.

2 Alexander SP，Mathie A，Peters JA.Ion channels〔J〕.Br J Pharmacol，2007;150(1):S96-S121.

3 Jaggar JH，Porter VA，Jonathan LW，et al.Calcium sparks in smooth muscle〔J〕.Am J Physiol Cell Physiol，2000;278(2):C235-56.

4 Erxleben C，Everhart AL，Romeo C，et al.Interacting effects of N-terminal variation and strex exon splicing on slo potassium channel regulation by calcium，phosphorylation，and oxidation〔J〕.J Biol Chem，2002;277(30):27045-52.

5 Li Z，Hay M.17-beta-estradiol modulation of area postrema potassium currents〔J〕.Neurophysiol，2000;83(3):1385-91.

6 Platoshyn O，Remillard CV，F(xiàn)antozzi I，et al.Diversity of voltage-dependent K+channels in human pulmonary artery smooth muscle cells〔J〕.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2004;287(1):L226-38.

7 Kohler R，Wulff H，Eichler I，et al.Blockade of the intermediate-conductance calcium-activated potassium channel as a new therapeutic strategy for restenosis〔J〕.Circulation，2003;108(9):1119-25.

8 Ghanshani S，Wulff H，Miller MJ，et al.Up-regulation of the IKCa1 potassium channel during T-cell activation.Molecular mechanism and functional consequences〔J〕.J Biol Chem，2000;275(47):37137-49.

9 Si H，Grgic I，Heyken WT，et al.Mitogenic modulation of Ca2+-activated K+channels in proliferating A7r5 vascular smooth muscle cells〔J〕.Br J Pharmacol，2006;148(7):909-17.

10 Ivanov A，Gerzanich V，Ivanova S，et al.Adenylate cyclase 5 and KCa1.1 channel are required for EGFR up-regulation of PCNA in native contractile rat basilar artery smooth muscle〔J〕.J Physiol，2006;570(1):73-84.

11 Erdogan A，Schaefer MB，Kuhlmann CR，et al.Activation of Ca2+-activated potassium channels is involved in lysophosphatidylcholine-induced monocyte adhesion to endothelial cells〔J〕.Atherosclerosis，2007;190(1):100-5.

12 Stevenson AS，Gomez MF，Hill-Eubanks DC，et al.NFAT4 movement in native smooth muscle.A role for differential Ca2+signaling〔J〕.J Biol Chem，2001;276(18):15018-24.