中电导钙激活钾离子通道(SK4)的研究进展(1)
摘要：中电导钙激活钾离子通道(SK4)存在于各类细胞中，参与细胞的重要生理病理作用。大量研究证实SK4在肿瘤、自身免疫性疾病、血管炎症等各种疾病中均起着重要作用，不同的组织中SK4的表达存在差异性。SK4可能参与细胞的增殖与分化，钙通道的阻滞剂的研究与应用可能会对以后肿瘤的治疗起到重要的意义。
关键词：中电导钙激活钾离子通道(SK4、KCNN4、IK-1、IKCa1或KCa4)；肿瘤；自身免疫性疾病；血管炎症阻滞剂
细胞膜膜蛋白——钾离子通道因其分类复杂以及功能广泛一直是科研的热点方向，其存在于各类细胞中，参与细胞的重要生理病理作用。根据钾离子的特性及性质可将其分为：离子激活型(Ca2+、Na+等)，电压门控型、受体偶联型和其他类型(ATP敏感型等)。钙离子激活钾离子通道作为钾离子通道的一个重要分支，亦是有其独特的作用，本文将对中电导钙离子激活钾离子通道做一详细的阐述。
1.分子结构及其生理作用
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根据钙激活钾离子通道电导的大小及强弱可划分为大电导(BK)、中电导(IK)和小电导(SK)三类，其中小电导又可分出三个小分支(SK1—SK3)。中电导钙激活钾离子通道因与小电导通道的结构上十分相似，故将其命名为SK4，有时也称其为KCNN4，其他曾用名还有IK-1、IKCa1以及KCa3.1，该钙离子通道的是由四个亚单位和六个跨膜区域组成[1]。SK主要在分泌器官的内皮细胞和上皮细胞中表达较高，如：乳腺组织、唾液腺、胰腺及子宫内膜等，在非分泌器官亦有表达，如：淋巴细胞、脾脏和胎盘等。
SK4在机体中的作用，具体可以归纳为以下几点：㈠ 在控制动作电位代谢率的神经元中，SK4是后超极化的重要环节[2]；㈡ 平滑肌兴奋性；㈢ T细胞的激活[3]；㈣ 控制血管紧张度进而调控血压的内皮源性超极化因子反应[4]；㈤ 红细胞容积调控[5]、以及基底外侧膜电化学电位的维持等。
关于SK4最重要的作用主要集中在该离子通道在肿瘤细胞中的作用，肿瘤组织不同，其所起作用的机制亦不相同，但大部分认同一种理论：SK4的表达是与细胞信号传递通路Ras/Raf/MEK/ERK密切相关的， Brakemeier等[6]和Pena 等[7]以及Grgic,等[8]研究证实各种细胞因子(如VEGF、bFGF等)、Ras/Raf/MEK/ERK信号通路与SK4之间可能存在一种环路效应，相互作用。
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2.SK4与肿瘤之间的关系
钾离子通道已经被广泛证明参与肿瘤的增值与分化，但大部分通道被证实不具有肿瘤特异性，因此限制了针对其所研制药物的临床应用。SK4mRNA在多种人类癌细胞系中被证明高度表达，且具有一定特异性。
2.1 在乳腺癌中的表达
Haren等[9]通过免疫组化、RT-PCR、Western blot等方法，推断SK4可能参与乳腺癌的分化，可以作为乳腺癌的一种诊断指标。Ouadid-Ahidouch等[10]的研究评估了SK4在乳腺癌细胞分裂周期中的作用以及表达情况。这些研究均提示了SK4阻滞剂可能存在着治疗肿瘤的潜力。
2.2 在胰腺癌肿的表达
Jager等[11]研究发现在BXPC-3和MiaPaCa-2中每个细胞分别有~600和~1200的SK4，而在PANC-1中每个细胞仅有~200。应用SK4的阻滞剂后，BXPC-3和MiaPaCa-2细胞系完全停止增殖，而PANC-1几乎不受影响，但是应用钙离子拮抗剂后，三种细胞系的增殖均受到抑制。不同的胰腺癌组织类型，SK4的表达是不同的，在高表达的类型中对细胞增殖起着决定性作用。
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2.3 在其他肿瘤中的表达
除了以上肿瘤之外，SK4还在其他肿瘤中有所表达，比如：Lallet-Daher等[12]研究在人类前列腺癌中SK4的表达、参与细胞增殖的功能，人前列腺癌的发生很可能与SK4有关。Abdullaev等[13]对人类神经胶质瘤的研究发现，SK4有高表达，Schmidt等[14]对恶性黑色素瘤的研究中发现，SK4可以调节MIA的分泌，这种分泌蛋白与癌细胞的迁徙转移密切相关。Wang等[15]研究子宫内膜癌中SK4的表达及其作用，可见，SK4在不同的肿瘤组织中的表达和功能是不同的，具体机制有待进一步探讨。
3.SK4在自身免疫疾病中的表达
SK4通过三种主要的免疫细胞类型：T细胞、B细胞以及巨噬细胞参与自身免疫疾病，当细胞从静止期转入激活器时离子通道的数量明显增加，具体每种细胞的在自身免疫疾病中发挥作用也是相互影响的结果。下面将分别叙述：
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3.1 T细胞
在人类外周血中的T细胞主要是拥有两种钾离子通道：SK4和Kv1.3，这两种离子通道是出于激活状态T细胞的主要钾离子流动调控器，他们均需要通过由钙释放激活钙离子通道介导的钙离子内流保持细胞的持续激活状态。
Reich等[16] 过构建小鼠自身免疫性脑脊髓炎模型，发现脑组织和脊髓大量浸润T细胞，这种模型可以应用SK4阻滞剂TRAM-34后，各种细胞因子、淋巴毒素、化学增活素等均受到抑制，说明了SK4阻滞剂对这种疾病发生的促炎症因子有靶向作用。Grgic等[17] 对SK4阻滞剂对肾脏的同种异体移植的排斥反应的研究中发现其对T细胞的免疫作用具有一定的抑制作用。Di,L等[18]通过建立T细胞介导的小鼠大肠炎模型，应用阻滞剂后，结果显示阻滞剂能够避免严重肠炎的发生，该研究为下一步针对小肠疾病如克罗恩病和溃疡性结肠炎的研究提供了技术及理论支持。Toldi等[19]研究发现T细胞的钙离子内流可能对正常妊娠以及先兆子痫有关，因此，作为调控T细胞内钙离子的SK4具有了新的作用。
, 百拇医药
3.2 B细胞
Mahaut-Smith和Schlicher等[20]首次在B细胞中发现高水平的SK4的表达，在近代的研究中，Moritki等[21]在人类原发性胆汁性肝硬化中发现SK4明显表达上调。体外实验发现，TRAM-34在外周血单核细胞中选择性抑制CpG诱导的抗线粒体抗体TLR9配体的分泌，但并不影响IgM的整体水平，其机制可能跟阻滞剂下调了B细胞激活抗原CD86和T细胞共刺激受体有一定关系。
3.3 巨噬细胞
在人类的巨噬细胞中，细胞内部的钙离子信号已经被证实参与调控吞噬、细胞因子分泌以及基因表达[22]，Ya-dong Gao等[23巨噬细胞中，SK4通过诱导膜电位超极化对于存储操纵的钙离子流量来说起到一种驱动力放大器的作用，进而参与巨噬细胞的吞噬、分泌等一系列生理功能。除此之外，在骨吸收[24]、动脉粥样硬化、哮喘、排斥反应等中均有巨噬细胞的参与，这些更加说明SK4的作用的广泛性。
, 百拇医药
4.SK4在血管炎症中的表达
Tharp等[25]报到了经过高脂喂养的猪的早期动脉粥样硬化的冠状动脉中SK4的表达增加22倍以上。Toyama等[26]研究发现患有冠心病的病人的冠状动脉血管明显高表达SK4，在动脉粥样硬化遗传模型鼠中发现，动脉病变区域浸润的血管平滑肌细胞、巨噬细胞以及T细胞均高表达SK4，应用阻滞剂TRAM-34发现，动脉粥样硬化的发生率明显降低，为动脉粥样硬化的治疗提供了新的研究途径。Cipolla等[27]通过对大脑血管的研究发现，SK4通过肌源性动脉张力和内皮依赖性超极化因子的调控，在大脑的缺血再灌注中起着重要的作用。Crane等[28]通过对小鼠肠系膜上动脉的内皮依赖性超极化的研究发现，SK4在乙酰胆碱介导的负超极化期中起着 重要的作用，这种负超极化期仅能在去极化之后才能探测到。, 百拇医药(张汝超)
关键词：中电导钙激活钾离子通道(SK4、KCNN4、IK-1、IKCa1或KCa4)；肿瘤；自身免疫性疾病；血管炎症阻滞剂
细胞膜膜蛋白——钾离子通道因其分类复杂以及功能广泛一直是科研的热点方向，其存在于各类细胞中，参与细胞的重要生理病理作用。根据钾离子的特性及性质可将其分为：离子激活型(Ca2+、Na+等)，电压门控型、受体偶联型和其他类型(ATP敏感型等)。钙离子激活钾离子通道作为钾离子通道的一个重要分支，亦是有其独特的作用，本文将对中电导钙离子激活钾离子通道做一详细的阐述。
1.分子结构及其生理作用
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根据钙激活钾离子通道电导的大小及强弱可划分为大电导(BK)、中电导(IK)和小电导(SK)三类，其中小电导又可分出三个小分支(SK1—SK3)。中电导钙激活钾离子通道因与小电导通道的结构上十分相似，故将其命名为SK4，有时也称其为KCNN4，其他曾用名还有IK-1、IKCa1以及KCa3.1，该钙离子通道的是由四个亚单位和六个跨膜区域组成[1]。SK主要在分泌器官的内皮细胞和上皮细胞中表达较高，如：乳腺组织、唾液腺、胰腺及子宫内膜等，在非分泌器官亦有表达，如：淋巴细胞、脾脏和胎盘等。
SK4在机体中的作用，具体可以归纳为以下几点：㈠ 在控制动作电位代谢率的神经元中，SK4是后超极化的重要环节[2]；㈡ 平滑肌兴奋性；㈢ T细胞的激活[3]；㈣ 控制血管紧张度进而调控血压的内皮源性超极化因子反应[4]；㈤ 红细胞容积调控[5]、以及基底外侧膜电化学电位的维持等。
关于SK4最重要的作用主要集中在该离子通道在肿瘤细胞中的作用，肿瘤组织不同，其所起作用的机制亦不相同，但大部分认同一种理论：SK4的表达是与细胞信号传递通路Ras/Raf/MEK/ERK密切相关的， Brakemeier等[6]和Pena 等[7]以及Grgic,等[8]研究证实各种细胞因子(如VEGF、bFGF等)、Ras/Raf/MEK/ERK信号通路与SK4之间可能存在一种环路效应，相互作用。
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2.SK4与肿瘤之间的关系
钾离子通道已经被广泛证明参与肿瘤的增值与分化，但大部分通道被证实不具有肿瘤特异性，因此限制了针对其所研制药物的临床应用。SK4mRNA在多种人类癌细胞系中被证明高度表达，且具有一定特异性。
2.1 在乳腺癌中的表达
Haren等[9]通过免疫组化、RT-PCR、Western blot等方法，推断SK4可能参与乳腺癌的分化，可以作为乳腺癌的一种诊断指标。Ouadid-Ahidouch等[10]的研究评估了SK4在乳腺癌细胞分裂周期中的作用以及表达情况。这些研究均提示了SK4阻滞剂可能存在着治疗肿瘤的潜力。
2.2 在胰腺癌肿的表达
Jager等[11]研究发现在BXPC-3和MiaPaCa-2中每个细胞分别有~600和~1200的SK4，而在PANC-1中每个细胞仅有~200。应用SK4的阻滞剂后，BXPC-3和MiaPaCa-2细胞系完全停止增殖，而PANC-1几乎不受影响，但是应用钙离子拮抗剂后，三种细胞系的增殖均受到抑制。不同的胰腺癌组织类型，SK4的表达是不同的，在高表达的类型中对细胞增殖起着决定性作用。
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2.3 在其他肿瘤中的表达
除了以上肿瘤之外，SK4还在其他肿瘤中有所表达，比如：Lallet-Daher等[12]研究在人类前列腺癌中SK4的表达、参与细胞增殖的功能，人前列腺癌的发生很可能与SK4有关。Abdullaev等[13]对人类神经胶质瘤的研究发现，SK4有高表达，Schmidt等[14]对恶性黑色素瘤的研究中发现，SK4可以调节MIA的分泌，这种分泌蛋白与癌细胞的迁徙转移密切相关。Wang等[15]研究子宫内膜癌中SK4的表达及其作用，可见，SK4在不同的肿瘤组织中的表达和功能是不同的，具体机制有待进一步探讨。
3.SK4在自身免疫疾病中的表达
SK4通过三种主要的免疫细胞类型：T细胞、B细胞以及巨噬细胞参与自身免疫疾病，当细胞从静止期转入激活器时离子通道的数量明显增加，具体每种细胞的在自身免疫疾病中发挥作用也是相互影响的结果。下面将分别叙述：
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3.1 T细胞
在人类外周血中的T细胞主要是拥有两种钾离子通道：SK4和Kv1.3，这两种离子通道是出于激活状态T细胞的主要钾离子流动调控器，他们均需要通过由钙释放激活钙离子通道介导的钙离子内流保持细胞的持续激活状态。
Reich等[16] 过构建小鼠自身免疫性脑脊髓炎模型，发现脑组织和脊髓大量浸润T细胞，这种模型可以应用SK4阻滞剂TRAM-34后，各种细胞因子、淋巴毒素、化学增活素等均受到抑制，说明了SK4阻滞剂对这种疾病发生的促炎症因子有靶向作用。Grgic等[17] 对SK4阻滞剂对肾脏的同种异体移植的排斥反应的研究中发现其对T细胞的免疫作用具有一定的抑制作用。Di,L等[18]通过建立T细胞介导的小鼠大肠炎模型，应用阻滞剂后，结果显示阻滞剂能够避免严重肠炎的发生，该研究为下一步针对小肠疾病如克罗恩病和溃疡性结肠炎的研究提供了技术及理论支持。Toldi等[19]研究发现T细胞的钙离子内流可能对正常妊娠以及先兆子痫有关，因此，作为调控T细胞内钙离子的SK4具有了新的作用。
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3.2 B细胞
Mahaut-Smith和Schlicher等[20]首次在B细胞中发现高水平的SK4的表达，在近代的研究中，Moritki等[21]在人类原发性胆汁性肝硬化中发现SK4明显表达上调。体外实验发现，TRAM-34在外周血单核细胞中选择性抑制CpG诱导的抗线粒体抗体TLR9配体的分泌，但并不影响IgM的整体水平，其机制可能跟阻滞剂下调了B细胞激活抗原CD86和T细胞共刺激受体有一定关系。
3.3 巨噬细胞
在人类的巨噬细胞中，细胞内部的钙离子信号已经被证实参与调控吞噬、细胞因子分泌以及基因表达[22]，Ya-dong Gao等[23巨噬细胞中，SK4通过诱导膜电位超极化对于存储操纵的钙离子流量来说起到一种驱动力放大器的作用，进而参与巨噬细胞的吞噬、分泌等一系列生理功能。除此之外，在骨吸收[24]、动脉粥样硬化、哮喘、排斥反应等中均有巨噬细胞的参与，这些更加说明SK4的作用的广泛性。
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4.SK4在血管炎症中的表达
Tharp等[25]报到了经过高脂喂养的猪的早期动脉粥样硬化的冠状动脉中SK4的表达增加22倍以上。Toyama等[26]研究发现患有冠心病的病人的冠状动脉血管明显高表达SK4，在动脉粥样硬化遗传模型鼠中发现，动脉病变区域浸润的血管平滑肌细胞、巨噬细胞以及T细胞均高表达SK4，应用阻滞剂TRAM-34发现，动脉粥样硬化的发生率明显降低，为动脉粥样硬化的治疗提供了新的研究途径。Cipolla等[27]通过对大脑血管的研究发现，SK4通过肌源性动脉张力和内皮依赖性超极化因子的调控，在大脑的缺血再灌注中起着重要的作用。Crane等[28]通过对小鼠肠系膜上动脉的内皮依赖性超极化的研究发现，SK4在乙酰胆碱介导的负超极化期中起着 重要的作用，这种负超极化期仅能在去极化之后才能探测到。, 百拇医药(张汝超)