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1T淋巴細胞上的Ca2+離子通道

Ca2+作為一種重要的信號，在細胞免疫過程中發揮著至關重要的作用。CRAC通路是Ca2+激活的Ca2+離子通道，是T淋巴細胞膜上重要的Ca2+通道，是Ca2+進入細胞內的重要通路。

1.1CRAC通路的激活T淋巴細胞內的Ca2+濃度的升高主要是靠CRAC通路來完成。當細胞受外界刺激時，配體與免疫受體、G-蛋白偶聯受體等細胞表面受體結合，激活磷脂酶C（phospholipaseC，PLC）。PLC將磷酸肌醇4,5－雙磷酸水解成三磷酸肌醇（inositoltriphosphate，IP3）和二酰基甘油，IP3再與內質網上的IP3受體結合[8]，激活內質網上的Ca2+庫使Ca2+釋放到細胞內，游離Ca2+濃度升高激活內質網上的基質相互作用分子（stromalinteractionmolecule1,STIM）和Ca2+釋放激活Ca2+通道蛋白(calciumrelease-activatedcalciumchannelprotein，Orai)。其中STIM1與Orai1發揮主要的作用[9]，它們使Ca2+持續的從內質網上的Ca2+庫中釋放出來。同時STIM1作為CRAC的感受器，當細胞內的Ca2+達到一定的濃度時將信息傳遞給CRAC通路，而Orai1作為CRAC的開關，來控制CRAC通路的開放。在這2個因子的共同作用下CRAC通路被打開，Ca2+從細胞外迅速大量的流入到細胞內，使細胞內的游離Ca2+濃度升高。這就是T淋巴細胞上CRAC通路的激活[7]。

1.2細胞內Ca2+作為第二信使發揮重要作用T淋巴細胞內的Ca2+貫穿于整個信號通路，并發揮著重要的作用[10]。在靜息狀態，Ca2+內流與K+外流來維持T淋巴細胞內的穩態。在CRAC通路中Ca2+能夠激活STIM和Orai從而進一步打開CRAC通路，使細胞外的Ca2+進入到細胞內，使細胞內的Ca2+濃度快速上升，而此時的Ca2+作為T淋巴細胞內的第二信使，激活細胞內的某些基因表達，活化T淋巴細胞[11]。Ca2+也是KV1.3與KCa3.1所必需的，首先它與KV1.3維持著T淋巴細胞內外的電活性，其次也是KCa3.1激活所必需的因子[7]。

2T淋巴細胞上的Cl-通道：Clswell，細胞體積的調節

在最初嘗試記錄T淋巴細胞上的Ca2+電流時，給予額外ATP形成高滲環境，使細胞體積溶脹激活，從而激活Cl-外流產生一股電流，這一電流稱為體積調節的陰離子電流（VRAC），介導這一電流的通道稱為溶劑調控氯離子通道（Clswell）[7]。研究表明[12]，細胞膨脹后氯離子通道的活化需要磷酸化和ATP。另外氯離子通道還可以允許F-、I-、NO3-和低滲透性的氨基酸如天冬氨酸、谷氨酸的通過。T淋巴細胞的體積調節是氯離子通道與鉀離子通道共同完成的。細胞膨脹后氯離子通道打開，產生Cl-流，觸發調節細胞容積減小（regulatoryvolumedecrease，RVD）。在成熟的T淋巴細胞中RVD不需要Ca2+。細胞溶脹Cl-外流，細胞去極化至Cl-平衡電位-35mV，繼而激活KV1.3。當細胞膜電位保持在靜息電位與Cl-平衡電位之間時，Cl-、K+外流，幾分鐘后，當水分子排到細胞外，細胞恢復到原來體積時氯離子通道關閉[7]。

3TRPM7：維持Mg2+的平衡

TRPM7通道是瞬時受體電位(TRP)通道LTRP(longTRP)亞族中的一個類型，具有離子通道和蛋白激酶雙重結構和雙重功能，因此又稱通道酶。TRPM7通道是一種非選擇性的陽離子通道，對Ca2+、Mg2+、K+、Na+等眾多二價和單價陽離子有通透性，同時作為一種蛋白激酶其可使自身或底物磷酸化。TRPM7可通過磷酸化過程被激活，也可由細胞內PIP2激活[13]。Arts等[14]研究發現，氧糖剝奪(oxygenglucosedeprivation，OGD)的神經元內氧自由基水平的升高可增強TRPM7通道介導的電流。在T細胞內TRPM7主要與調節細胞內Mg2+平衡有關。Mg2+在生命活動中具有重要作用，首先，Mg2+與ATP結合成復合物，從而激活許多重要的酶，參與糖、脂肪和蛋白質的代謝。其次，Mg2+與DNA、RNA及核糖體結合，參與核酸代謝，影響蛋白質合成。Mg2+還可影響細胞膜的通透性，在控制細胞內外K+、Na+、Ca2+的轉運中起重要作用。因此TRPM7在T細胞的正常生理功能中具有重要作用[14]。總之，T淋巴細胞膜上的離子通道作為T細胞內信號轉導的一條重要途徑，在T細胞的激活、分化、增殖以及其它功能的發揮具有不可或缺的作用。

4離子通道的藥理學研究

自身免疫性疾病是出現機體自身抗原致使免疫系統產生抗體誤將自身成分當成外來抗原進行攻擊，使自身細胞和組織器官、自身組織器官損傷引起的自身免疫性疾病。在細胞免疫過程中當T淋巴細胞受到某些引起自身免疫性疾病發生的抗原刺激后，分化出TEM細胞，TEM細胞能產生干擾素-γ（INF-γ）、白細胞介素-2(IL-2)、腫瘤壞死因子α和β(TNF-α、TNF-β)等因子加快炎癥免疫反應，最終引起典型的遲發型超敏反應和自身免疫性疾病[14]。研究表明[15-16]，TEM引起的自身免疫性疾病過程離不開它膜上的離子通道，抑制這些離子通道數量的過度表達可以有效的減輕自身免疫性疾病[17]。全球1.2億人患有80多種不同的免疫性疾病，比如類風濕性關節炎(rheumatoidarthritis，RA)、多發性硬化癥(multiplesclerosis，MS)、Ⅰ型糖尿病、動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)等等。目前主要通過在不影響機體正常免疫活動的同時抑制或者消除過度免疫治療自身免疫性疾病。其中一條重要的途徑是通過抑制離子通道的數量和活性來抑制TEM淋巴細胞的活性、增殖達到治療[7]。

4.1KV1.3通道阻滯劑已知的KV1.3通道阻滯劑的組成、結構都有共同特點，如它們氨基酸一級結構上存在著多個半胱氨酸位點或者存在富含半胱氨酸的區域，每2個半胱氨酸形成一個二硫鍵起穩定自身結構作用[18]。現在研究比較多的主要有海葵類毒素、蝎毒、蛇毒以及小分子KV1.3阻斷劑。海葵類毒素：海葵神經毒素（Stichodactylahelianthustoxin，ShK）是第一個被解析空間結構的鉀離子通道阻滯劑，由35個氨基酸殘基組成[18]。ShK曾被認定為最有效的KV1.3通道阻滯劑之一。ShK結構與KV1.3通道有較好的匹配性源于結構上有5個主要結合位點（His19、Ser20、Lys22、Tyr33、Arg24），用氨基酸突變法替代這5個主要位點后，發現ShK與KV1.3通道的結合能力明顯下降[19]。ShK穩定性差，血液中半衰期較短，對KV1.3的特異性結合不是很強，對神經細胞KV1.1通道也具親和力。將ShK改造得到的ShK-186穩定性較好，血液中半衰期較長，并且對KV1.3通道結合特異性增強，對KV1.3的選擇遠遠高于KV1.1，能有效抑制人、鼠、猴TEM的增殖，抑制細胞增殖過程中重要作用的細胞因子IL-2，被認定為KV1.3理想的阻滯劑之一[20]。BgK（Bunodosomagranulifera）是另一種海葵神經毒素，相同條件下BgK阻斷KV1.3通道作用所需劑量明顯高于ShK，它與KV1.3的親和力也不如ShK親和力強[21]。蝎毒：蝎毒主要來自于蝎尾分泌的毒液中，主要有中國馬氏鉗蝎（J123）、北非蝎（Maurotoxi，MTX）、以色列金蝎（Charybdotoxin，ChTX）、摩洛哥紅木蝎（Kaliotoxin，KTX）、瑪珞斑蝎（Margatoxin，MagTX）等。J123對KV1.3具有較高的選擇性，并在濃度達到0.79nmol/L時便能高效抑制KV1.3通道[22]。MTX與KV1.3通道的結合原理是Lys23位點先與通道的中央孔道結合，其它幾個重要結合位點氨基酸相互結合后再與通道相結合[23]。MagTX在體外抑制淋巴細胞活性，在體內能起到免疫抑制作用。蛇毒：蛇毒是由蛇的毒腺分泌的一種天然毒蛋白，含有多種蛋白質、多肽、酶類和其他小分子物質，有很強的生理活性。蛇毒中的神經毒素能夠靶向KV1.3通道從而發揮它的藥理作用[24]。

4.2離子通道阻滯劑的治療學價值離子通道阻滯劑是以離子通道為靶點的藥物，作為特異的免疫調節劑能夠控制引發自身免疫性疾病的淋巴細胞的增殖和活化，但不影響維持免疫功能作用的淋巴細胞的增殖、活化，對整個免疫系統不造成損傷。它避免了傳統免疫治療的毒性蓄積和對免疫系統的損傷[25]。研究表明[26]KV1.3阻斷劑能選擇性抑制TEM的增殖及向炎癥位點遷移，但是對初始T淋巴細胞和TCE細胞的歸巢及向淋巴細胞遷移沒有影響，從而在達到抑制過度免疫的過程中不影響正常免疫應答，由此可見KV1.3抑制劑在發揮作用時避免了全身免疫調節劑所引起的打亂機體正常免疫應答。此外有一些疾病目前沒有有效的治療藥物，但是研究證明一些離子通道阻滯劑表現出良好的療效。ShK-186能與KV1.3通道高效緊密的結合，有研究表明，將ShK-186用于小鼠身上，可以使小鼠體質量增長緩慢，同時ShK-186能夠降低血液中的膽固醇、血糖、糖化紅蛋白、胰島素以及瘦素的濃度，增加外周對胰島素的敏感度[27]。因此ShK-186可用于治療肥胖和胰島素耐受的糖尿病患者。姜黃素是從姜黃中提取出來的，近期研究表明它可以用于自身免疫性疾病的治療，如MS、RA的治療。主要是因為姜黃素能夠影響KV1.3的表達，同時與KV1.3結合抑制它的活性，從而抑制TEM的增殖和細胞因子的產生達到對MS、RA的治療[28]。Huang等[29]研究表明，KCa3.1抑制劑用于糖尿病小鼠及野生小鼠，可以降低肌酐比值，改善炎癥和纖維化，明顯改善糖尿病癥狀，因此KCa3.1抑制劑可以作為一種新穎的藥物用于治療糖尿病。Yang等[30]研究表明，表皮生長因子（epidermalgrowthfactor，EGF）用于治療眼角膜堿燒傷時會誘導角膜血管新生，目前沒有治療藥物，但是阻滯KCa3.1通道可以抑制EGF促進角膜血管增生，由此推斷KCa3.1抑制劑可以用于治療EGF誘導的角膜血管新生。酒精與脂肪酸結合會開啟胰腺細胞內的Ca2+庫，使胰腺細胞內的Ca2+濃度顯著升高，持續高濃度的Ca2+會引起組織炎癥和壞死，導致酒精急性胰腺炎。Gerasimenko等[31]研究表明阻滯CRAC通道可以快速降低Ca2+濃度而高效地治療胰腺細胞的炎癥和壞死。由此推斷CRAC阻滯劑具有治療胰腺炎的潛力。Lemonnier等[32]發現，前列腺癌細胞中抗凋亡調節因子Bcl-2呈劑量依賴性上調ClC-3通道蛋白表達水平，使細胞生存能力提高而抗凋亡。因此ClC-3通道阻滯劑用于前列腺癌細胞能降低ClC-3通道的活性，從而降低癌細胞抗凋亡能力。由此可看，離子通道抑制劑是一種很有潛力的藥物。

5結語

隨著臨床醫學、分子生物學研究的不斷深入，我們更加明確的認識離子通道對T淋巴細胞的激活、增殖發揮的作用，把離子通道與相關疾病聯系起來研究，為探尋復雜疾病的致病機理開辟一條新的出路。目前離子通道阻斷劑的的研究還處于基礎階段，大部分進行的是動物實驗，這就需要我們做更多更深入的工作，推動它進入臨床試驗。研究比較多的是鉀離子通道抑制劑，比如ShK它是一種比較有效的KV1.3通道抑制劑，但它同時能與KV1.1通道結合而有的神經毒性[33]。因此我們需要研究到它相關的衍生物，降低甚消除它與KV1.1通道結合從而減輕它的神經毒性。其它的離子通道抑制劑的研究相對更少，相信通過我們的努力會有更多更有意義的結果被揭示。

作者：劉國欣 李明春 單位：解放軍第401醫院藥劑科