瞬時感受器電位離子通道蛋白V4在肝臟疾病中的作用機制

張臘英， 陳明鍇

武漢大學人民醫院 消化內科， 武漢 430060

瞬時感受器電位 (transient receptor potentia，TRP)超家族最早發現于果蠅的視覺系統中[1]，可被細胞內外環境的各種刺激因素激活。目前發現了30多種TRP通道,依其核苷酸結構的同源性可分為：TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TPML、TRPP、TRPN[2]。其中TRPV有6個亞家族TRPV1～6，TRPV4是其中最大和最多樣化的亞家族之一。近年來隨著對TRPV4通道蛋白與肝臟疾病關系的深入研究，現已證實TRPV4通道蛋白在肝纖維化、肝癌、多囊性肝病等肝臟疾病中發揮重要的調控作用[3-5]。本文旨在介紹TRPV4通道蛋白在肝臟疾病中的研究進展，為肝臟疾病的藥物靶向治療提供新證據。

1 TRPV4的結構與功能

TRPV4是一種機械敏感性非選擇性陽離子通道，相比對Mg2+和Na+，其對Ca2+具有較高的滲透性[6-7](PCa/PNa為6～10，PMg/PNa為2～3)[8-9]；事實上，該通道已被證明以Ca2+濃度依賴的方式被抑制或增強[10]，該過程依賴于殘基F707的存在[9]。TRPV4又稱VR-OAC、OTR PC4、TRP12或VRL-2[11],其首次克隆和異源系統中的表達是建立在與線蟲OSM-9同源性的基礎上。TRPV4通道蛋白的染色體定位于12q23-24.1[12]，外向整流。

結構上，TRPV4通道蛋白是一個對稱的四聚體結構，由871個氨基酸組成，氨基端和羧基端都位于胞質側，此外還具有6個跨膜結構域(TM1～TM6)，并在 TM5 和 TM6之間形成了一個允許Ca2+等陽離子通過的襻環結構[13-14]。TRPV4還具有多個影響通道功能的蛋白激酶A、蛋白激酶C[15]和鈣調素結合位點[16]。錨蛋白重復結構域對激活TRPV4的部分生理功能起重要調節作用[17]。

功能上，TRPV4是一種多峰蛋白，可被熱、低滲或花生四烯酸等激活[18]，參與溫度覺、觸覺、滲透壓等生理功能的調控，對維持內環境的穩定具有重要意義。最近的研究[19-21]表明TRPV4在細胞增殖、遷移、黏附、凋亡和自噬等病理生理狀態下起調節作用。

2 TRPV4與肝臟疾病的關系

2.1 TRPV4與肝纖維化 肝纖維化是各種病因所致慢性肝損傷后，引起細胞外基質(ECM)等的異常沉積[22]，尤其是Ⅰ型膠原、纖連蛋白過度沉積[23]。在長期的損傷下，細胞外基質蛋白(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ膠原纖維、波蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白、彈性蛋白、蛋白多糖和透明質酸)的過度積累會取代實質區域，導致纖維化發展為肝硬化。生理狀態下肝星狀細胞(HSC)處于靜止狀態，占肝臟細胞總數的5%～ 8%，參與肝內維生素A的儲存，當肝臟受到刺激時HSC 被激活，其表型由靜止型轉變為激活型，激活型HSC即肌成纖維細胞(myofibroblasts，MFB)，能夠產生大量的ECM在肝內沉積。HSC的活化是肝纖維化發生的中心環節[24]，又因肝纖維化是可逆轉的[25]，如何抑制HSC的活化增殖，誘導其自噬凋亡以及阻斷ECM的沉積成為抗肝纖維化研究的重點，亦是逆轉肝纖維化的潛在策略[19-20]。

Song等[20]首次觀察到肝纖維化患者及四氯化碳誘導的肝纖維化大鼠模型的肝組織中TRPV4的表達均上調；經TGFβ1刺激培養HSC-T6后，纖維化標志物α平滑肌肌動蛋白和1型膠原α1的表達亦顯著增加，同時伴有HSC數量的增加，TRPV4的轉錄和翻譯水平均顯著提高，而這些改變均可被釕紅(TRPV4選擇性阻斷劑)和TRPV4 siRNA阻斷。后其又利用生物信息等技術得出TGFβ1通過下調miR-203的表達進而減少其對TRPV4翻譯水平的負向調控，從而上調TRPV4的表達。隨后，Zhan等[19]觀察到類似的現象，同時表明TRPV4通過誘導自噬依賴的AKT信號通路在抑制HSC-T6凋亡中起關鍵作用。目前尚未明確自噬抑制HSC-T6凋亡的具體機制，探索HSC-T6自噬與凋亡之間的關系可為肝纖維化治療藥物提供新思路。

TRPV4通過整合ECM和TGFβ1產生的機械信號與可溶性信號，調節成纖維細胞增殖和分化為MFB，TRPV4對肥胖的調節是其導致纖維化的一種新的潛在機制[3]。有研究[26]表明經TRPV4拮抗劑HC-067047(HC) 腹腔注射治療四氯化碳誘導的肝纖維化小鼠，會減輕其肝纖維化程度，這與之前的體外實驗結果一致。目前各項研究均表明TRPV4抑制劑可能成為肝纖維化藥物治療的潛在靶點。然而因釕紅可阻斷線粒體Ca2+單轉運體[27]和蘭尼堿受體[28]，所以還需進一步探討其機制。肝纖維化中TRPV4的研究僅限于體外研究，體內研究和基因敲除技術極為罕見，隨著進一步研究，最終將明確調節TRPV4通道蛋白的表達能否成為肝纖維化藥物治療的靶點。

2.2 TRPV4與肝癌 肝細胞癌(HCC)是最常見的原發性肝癌類型，也是全球與癌癥死亡相關的第二大主要原因[29]，與預后差及靶向藥物抵抗等有關。呂小斌等[30]曾系統的綜述了TRP離子通道家族在消化系統腫瘤中的研究進展，但是較少文獻報道TRPV4與肝癌的相關性研究。離子通道的異常表達與腫瘤的形成和轉移密切相關，與正常細胞相比，TRPV4在肝細胞癌組織和細胞系中的表達升高[4]。Vriens等[31]研究發現表達于人肝母細胞 (human hepatoblastoma，HepG2)表面的功能性TRPV4通道蛋白可調控Ca2+的內流及細胞內鈣庫的釋放。長期的肝纖維化最終會導致肝硬化甚至肝癌[32]，Song等[20]發現表達上調的TRPV4可通過刺激HSC增殖的方式間接誘發肝癌。有研究[33]表明TRPV4離子通道的機械轉導可誘導TAZ的蛋白表達和核積聚，隨后激活Smad2/3以促進上皮-間充質轉化，可能有助于纖維化或腫瘤的進展。

隨后，有研究[34-35]發現 TRPV4 通道蛋白在HCC組織和癌旁組織均表達，這提示明確 TRPV4的表達可能有利于原發性肝癌的預后及治療。現通過體內體外實驗證實了TRPV4通道蛋白在HCC發展中的重要作用[4]。TRPV4激動劑GSK101無論在體內還是體外都不會改變肝癌細胞的活力，在其作用下肝癌細胞的遷移能力略有增強；然而在TRPV4拮抗劑HC067047作用下可誘導肝癌細胞凋亡，減弱肝癌細胞的遷移能力[4]，從而抑制上皮-間充質轉化過程，這部分歸因于ERK途徑的失活。據此Fang等[4]推測正常激活TRPV4通道可能是維持肝癌細胞生理功能所必需的。該研究為肝癌的藥物靶向治療提供了新思路，提示TRPV4抑制劑可能是肝癌藥物治療的一種潛在策略，但是需要更多的樣本量和更長的隨訪時間證實其結果的真實性。

此外HCC屬于血供豐富的腫瘤，腫瘤血管的生成與其發生發展密切相關。大量的新生血管不僅為腫瘤組織提供充足的營養，還能促進腫瘤的擴散和轉移。傳統的抗血管治療策略如抑制血管內皮生長因子(vascular enothelial growth factor, VEGF)或者血管內皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR)激酶活性，其療效會隨著腫瘤內皮細胞對抗VEGF治療時間的延長而產生耐藥性。在此基礎上，Adapala等[36]發現腫瘤內皮細胞的TRPV4表達量和功能均下調，聯合TRPV4激活劑GSK1016790A與順鉑會通過誘導血管成熟抑制野生型小鼠的腫瘤生長。TRPV4可通過調節Rho/Rho激酶信號通路抑制腫瘤血管生成[37]。這些研究結果表明TRPV4通道蛋白是影響腫瘤血管生成的調節因子，恢復或激活TRPV4 的表達可誘導血管正常化并有利于癌癥的治療。

離子通道被認為是最有可能取代抗VEGF的治療方案而成為癌癥治療的靶點。在這些通道中，TRPV4在調節腫瘤內皮功能和血管生成方面引起了越來越多的關注[36,38-39]。Guarino等[40]發現腫瘤微環境經下調TRPV4，通過細胞外囊泡將正常的內皮細胞轉變為腫瘤內皮樣細胞。Yu等[41]認為TRPV4通道蛋白通過調節Ca2+和異構體的產生參與腫瘤細胞的增殖、分化、凋亡和遷移，最終導致腫瘤發生；此外還提出TRPV4通道蛋白與腫瘤微環境相互作用從而促進腫瘤轉移的觀點。最近Kanugula等[42]通過基因敲除等技術發現內皮細TRPV4是血管完整性和腫瘤血管生成的關鍵調節劑，提示靶向內皮細TRPV4也可能為血管正常化和癌癥治療提供一個潛在的新策略。

2.3 TRPV4與其他肝臟疾病 多囊性肝病是一種遺傳性疾病，其可以進行性發展成多個充滿液體的膽囊囊腫[43]。TRPV4通道蛋白的過度表達會導致膽管細胞纖毛功能異常，促進增殖和液體分泌，進而促進囊腫的生長[5，44]。大量證據表明下調囊腫發育的信號通路如抑制TRPV4通道蛋白的表達可負向調控囊腫的生長[45]。Gradilone等[5]研究發現TRPV4通過激活AKT，抑制B-RAF-ERK信號通路，恢復細胞內Ca2+水平，進而抑制細胞增殖和囊泡生長，該研究結果已在體外及體內實驗確定減少囊性細胞生長的一個新靶點，并認為恢復細胞內Ca2+是減少囊性病變的潛在靶點，這也為多囊性肝病的藥物治療提供了新思路。

非酒精性脂肪性肝病是一種臨床進展性疾病，目前缺乏有效的早期治療藥物。Seth等[46]研究發現TRPV4可負向調控細胞色素P450酶CYP2E1，亦可在病理性脂肪肝中作為細胞應激的感受器，并構成內源性防御分子；TRPV4介導的Kupffer細胞產生肝保護性一氧化氮從而影響CYP2E1活性。這一發現為非酒精性脂肪性肝病的治療提供了理論依據。

Echtermeyer等[47]證明，TRPV4的藥理抑制和基因缺失均可在體外改善對乙酰氨基酚(APAP)誘導的小鼠及人肝細胞壞死的程度；盡管TRPV4不調節肝內谷胱甘肽水平，但TRPV4的藥理性抑制和基因缺失均可減弱APAP誘導的氧化和亞硝基應激以及線粒體膜去極化，這表明TRPV4通道蛋白可能是治療APAP引起肝損傷這一副反應的潛在靶點。

3 總結與展望

到目前為止，在Clinical Trials網站上已注冊6項有關GSK2798745(TRPV4特異性抑制劑)的臨床試驗，其中5項已順利完成，表明TRPV4抑制劑在臨床是可利用的藥物，此外COVID-19流行期間其重要性再次得到關注[48]。TRPV4通道蛋白與肝臟疾病的關系尚未完全明確，其可通過機械刺激、調控Ca2+內流等方式調節細胞的增殖、分化、遷移和凋亡，最終導致肝臟疾病的發生。其與肝纖維化、肝癌、多囊性肝病等肝臟疾病的關系密切，雖然具體機制尚未完全闡明，相信隨著進一步的研究，會明確TRPV4通道蛋白在不同肝臟疾病中的具體致病機制，這可為肝病患者提供更加精準的藥物治療策略。總而言之，TRPV4通道蛋白有望成為肝臟疾病藥物治療的新靶點。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：張臘英對研究的思路或設計有關鍵貢獻；陳明鍇負責修改論文中的關鍵性部分。