机械敏感性离子通道在骨科领域的研究

王天宝 李晓飞

骨关节领域与生物力学密切相关。软骨细胞和成骨细胞等可感受力学机械刺激，通过机械敏感性离子通道激活细胞信号转导途径，从而影响细胞的增殖，分化，迁移以及凋亡.本文就国际上对机械敏感性离子通道的研究进行综述

1机械敏感性离子通道

1984年，Guharay F等发现了机械敏感性离子通道[1]。而后世界各地的学者相继在耳血管内皮细胞，成骨细胞等[2]中广泛存在。并且随着细胞膜张力的变化，其开放的频率会有不同[3]。通过这种变化，机械敏感性离子通道可以感受细胞的形状改变来调节细胞的生长[4]。目前，机械敏感性离子通道主要有四种不同类型的通道蛋白：即退行性蛋白（DEG）/上皮钠通道（E Na C）/酸敏感性离子通道（ASIC），瞬时感受器电位通道（TRP），双孔钾通道（K2P）及最新发现的Piezo蛋白。

1.1 DEG/E Na C/ASIC通道

1.1.1 DEG/ENaC通道 1993年Canessa CM等发现了DEG/ENaC通道[5]。阿米洛利可以阻断DEG/ENaC通道[6]。DEG/ENaC通道有2个跨膜序列和1个大型的富含半胱氨酸的环状结构延伸到细胞外。ENaC可以直接参与成骨细胞对压力刺激的反应通过信号转导途径来调节骨的生长[7]。ENaC本身就可能使骨组织生理反应的信号转导分子[8]。

1.1.2 ASIC通道 目前为止，有7种ASIC通道，即ASIC1b，ASIC2a，ASIC2b，ASIC3，ASIC4，ASIC5。并且不同的亚单位形成不同的同型和异型二聚体敏感通道，具有不同的PH敏感性和组织分布。目前为止，只发现酸是其唯一的通道激活剂。即ASICs家族可以被细胞外的氢离子激活，并且广泛表达于中枢和外周神经系统。

1.2 TRP通道 TRP通道最早是由Cosens D J等发现。目前瞬时感受器已发现7个大类：TRPC（TRP canonical），TRPV（TRP Vanilloid），TRPM（TRP Melastatin），TRPN（TRP NompC），TRPA（TRP Ankyrin），TRPP（TRP Polystin），TRPML（TRP MucoLipin）。Abed E等对小鼠和人的成骨样细胞上TRP的基因表达进行了较为完整的系列研究，使人们对TRP通道有了进一步的认识。在小鼠成骨细胞MC3T3中有TRPC2，TRPC4，TRPC6和TRPC7的表达。在小鼠和人的成骨细胞系中都有TRPM4，TRPM6，TRPM7和TRPM8的存在。TRPV4被是一种渗透压感受器。在器官血管终板（OVLT）和穹隆下器官（SFO）中均表达TRPV4。通过敲除老鼠的TRPV4基因，会使得老鼠表现出饮水减少的趋势和高渗性病理特征.在敲除大鼠的TRPV4基因后压力刺激和酸刺激引起的疼痛敏感性降低。

1.3 K2P通道 K2P通道的几种亚家族可以大致分成四类，即TWIK，TASK，TREK和TRAAK。其中已经有研究证明了TREK-1，TREK-2和TRAAK是与机械转导相关的。K2P通道可以在PKA/PKC磷酸化的作用下表达下调，且肌动蛋白可以强抑制K2P通道的表达。

2展望

据目前的研究报道来看，机械敏感性离子通道Piezo蛋白作为一种新型的离子通道，可以为临床的治疗提供新的思路与方法，特别是骨科领域。

特别突出的是最新的机械敏感性通道Piezo蛋白，它的研究发现为以往的研究注入的新的研究发现思路这种蛋白与机械应力密切相关，相关性比其他更强，所以更具有研究价值。

参考文献：

[1]Guharay F，Sachs F.Stretch-activated single ion channel currents in tissue-cultured embryonic chick skeletal muscle[J].J Physiol，1984，352：685-701.

[2]Abed E，Labelle D，Mafdneau C，et a1.Expression of transien receptor potential（TRP）channels in human and murine osteoblast-like cells[J].Molecular Membrane Biology，2009，26：146-158.

[3]Oakley AJ，Martinac B，Wilce MC.Structure and function of the bacterial mechanosensitive channel of large conductance[J].Protein Sci，1999，8（10）：1915-1921.

[4]付青姐，邹飞.机械敏感性离子通道[J].国外医学·生理、病理科学与临床分册，1999，19（4）：290-292.

[5]Canessa CM，Horsiberger JD，Rossier BC.Epithelial sodium channel related to proteins involved in neurodegeneration[J].Nature，1993，361（6411）：467-470.

[6]Pivetti CD，Yen MR，Miller S，et al.Two families of mechanosensitive channel proteins[J].Microbiol Mol Biol Rev，2003，67（1）：66-85.

[7]Duncan RL，Hruska KA.Chronic，intermittent loading alters mechanosensitive channel characteristics in osteoblast-like cells[J].Am J Physiol，1994，267（6 Pt 2）：F909-916.

[8]Hughes S，Magnay J，Foreman M，et al.Expression of the mechanosensitive 2PK+channel TREK-1 in human osteoblasts[J].J Cell Physiol.2006，206（3）：738-748.

编辑/丁一