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氯离子通道参与的胶质瘤发生发展的机制

编辑:INC|发布时间:2021-11-09 14:15

  氯离子通道参与的胶质瘤发生发展的机制

  1参与细胞增殖

  离子通道在胶质瘤细胞增殖过程中具有重要作用。细胞增殖与细胞容积的改变密切相关,而氯离子通道参与促进细胞容积改变。氯离子通道电导是部分负责相对去极化的静息电位。通过钠钾氯协同转运蛋白1(Na-K-Cl cotrans-porter 1,NKCC1),胶质瘤细胞氯离子电位累积达到100 mM。任何氯离子通道的开放都会引起氯离子外流。氯离子通道阻滞剂通过阻止细胞有丝分裂所需容积的改变,从而抑制细胞增殖。Hebla等在延时共聚焦显微镜下发现,细胞在分裂前期,细胞膜加倍,细胞质倾向于分裂为两个子细胞,随后细胞需经历好几次完整的分裂。研究发现细胞体积不会一直增加,在细胞周期M期前期,母细胞会经历一个细胞冷凝过程,这个过程称作是有丝分裂前期冷凝(premitoticcondensation,PMC)。

氯离子通道参与的胶质瘤发生发展的机制

  在此过程中,细胞变圆,因细胞凝结、细胞膜厚度增加,细胞膜与细胞质的比例变成原来的2倍。无论细胞初始体积多大,细胞汇集成相同体积大小的特殊类型细胞。高渗性使细胞皱缩变小,细胞周期缩短,细胞分裂数量增加,细胞容积收缩率增加,达到接近最小细胞容积时间减少,细胞冷凝与细胞快速增值相关。PMC不仅发生在胶质瘤细胞中,还可发生在原发于后颅窝的恶性星形细胞中及HER-239细胞中。这提示PMC现象在细胞分裂中普遍存在。离子通道活性直接影响细胞容积。氯离子的流动导致的高渗透压使得水分子跨膜移动。氯离子通道-3在细胞质膜上相当丰富,在细胞凝结M期,氯离子通道-3的表达量增加为原来的2倍,氯离子通道-3的激活主要是通过钙离子依赖性蛋白激酶Ⅱ(calmodulin-dependent protein kinase II,CaMKⅡ)磷酸化而被激活,进而影响细胞增殖。氯离子通道阻滞剂或敲除氯离子通道-3基因均可降低氯离子电流,破坏PMC和延长细胞周期。这提示氯离子的流动和PMC进程加快可缩短细胞周期。在不同的胶质瘤细胞中,其他一些未命名的氯离子通道很有可能参与细胞增殖,并发现增殖速率与细胞容积的改变呈“钟形”曲线关系,胶质瘤细胞在一个很窄的细胞容积窗口增殖能力最强,在最高或最低细胞容积时,细胞增殖速率减慢。

  2参与细胞迁移

  胶质瘤侵袭性在肿瘤刚发生时就存在,通过单个细胞运动侵入细胞外基质。在分子运动中,肌动蛋白的聚合和肌球蛋白Ⅱ的收缩均可调节细胞迁移。离子通道主要通过以下方式来影响迁移:作为细胞外调控的感受器,调节钙离子的移动,进而控制肌动蛋白的聚合,诱使细胞形状、体积的改变适应新的细胞内环境。通常,迁移的胶质瘤细胞呈瘦长形或楔形,可以通过细胞形状和体积的改变来侵入狭窄的细胞外基质间隙。在体外胶质瘤细胞迁移中,对细胞容积进行直接测量显示容积降低30%~35%。这种调节性细胞容积减少(regulatory volume decrease,RVD)主要是因为细胞质中水分完全丧失。通过削减细胞内的未结合水,细胞在进入细胞外基质时,获得最小的细胞容积。NKCCL1抑制剂使得氯离子外流,抑制胶质瘤细胞的迁移。这表明氯离子是一种低渗剂,可促进细胞质水分的外流。然而目前缺乏特异性氯离子通道抑制剂来明确识别潜在的离子通道,非特异性氯离子通道抑制剂可以降低胶质瘤细胞体内体外的迁移。

  通过敲除氯离子通道-3基因的表达可以降低胶质瘤细胞迁移能力。氯霉素可以降低氯离子通道-3的表达,从而抑制胶质瘤的迁移。氯离子通道-3抑制剂抑制迁移的机制是细胞容积的异常调节。因为氯离子阻滞剂可以抑制RVD,并抑制胶质瘤细胞的迁移。为了维持容积改变后细胞的等电点性,细胞内的钾离子和氯离子流出。研究发现,氯离子通过CCL-3流出至细胞外,钾离子通过钾钙离子通道流出至细胞外,从而激活水通道使胞内水分子流出,细胞失水皱缩。KCa3.1通过激活缓激肽影响胶质瘤细胞的迁移。KCa3.1和氯离子通道-3共定位,应用缓激肽可以激活这两种通道,抑制这两种通道中的任何一种通道均可抑制胶质瘤细胞迁移,阻滞这两种离子通道可完全抑制胶质瘤的迁移。

  钾钙离子通道和氯离子通道-3均可以抑制迁移是因为它们参与细胞迁移过程中细胞容积的改变及它们的共同作用于生长因子激活的下游信号(主要是钙离子信号)。大量离子通道参与迁移需要钙离子信号的激活,主要包括缓激肽受体和瞬时受体电位通道。

  3参与细胞凋亡

  凋亡指细胞程序性死亡,具有DNA碎片、染色质凝聚、细胞凝结即凋亡性容积减少(apoptotic volume decrease,AVD)的特征。凋亡分为内在凋亡和外在凋亡。内在凋亡指细胞内在受损,比如营养不足或DNA受损。外在凋亡指细胞表面结合到CD95死亡受体及Fas和TRAIL配体上。在胶质瘤细胞中,由于氯离子通道所致的细胞内水分丢失,而这两种凋亡发生与细胞凋亡性容积减少有关。降低AVD可抑制caspases的激活。氯离子外流参与胶质瘤细胞凋亡,氯离子通道抑制剂可以降低AVD,从而抑制caspases的激活。细胞容积足够的减少刺激凋亡发生。尽管氯离子通道与凋亡的分子机制还没有完全明确,但对于AVD和凋亡是必须的。尽管AVD在多种细胞类型的凋亡中是一个普遍的特征。特殊的离子通道的参与凋亡有待进一步研究,与离子通道相关的具有AVD活性及凋亡的下游调控机制有待进一步明确。

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