瞬时受体电位M2型在中枢神经系统疾病中的研究进展

冯邦哲 冯建忠 董媛媛 李家睿 孔庆霞

1)济宁医学院附属医院神经内科，山东 济宁 272000 2)济南市皮肤病防治院心身医学科，山东 济南 250001 3)济宁医学院附属医院心内科，山东 济宁 272000

瞬时受体电位(transient receptor potential，TRP)通道基因首先在果蝇视觉传导通路突变的遗传研究中被发现。TRP是位于细胞膜上的离子通道超家族，根据其序列同源性，共分为7个亚家族。TRPM(transient receptor potential melastatin，TRPM)亚家族的命名来源于与转移性黑色素瘤相关的家族成员TRPM1[1]。该亚家族共包含8个成员，其中TRPM2广泛存在于哺乳动物体内，并在中枢神经系统中高度表达，现已在海马、大脑皮质、丘脑和中脑等部位发现[2-7]。探讨TRPM2在维持细胞稳态和参与氧化应激、炎症等方面的作用，对治疗中枢神经系统疾病具有积极意义。

1 TRPM2的结构及活化

TRPM2蛋白共含有1 503个氨基酸，该通道具有6次跨膜α螺旋结构域，其N端与C端均位于细胞内，其中S5-S6跨膜结构域构成通道的孔区，参与离子通透和通道门控功能。TRPM2的C端又可细分为约100个氨基酸的卷曲螺旋的结构域，约30个氨基酸的连接区以及约270个氨基酸的具有ADPR焦磷酸酶活性的功能性结构域NUDT9-H，在信号转导中发挥重要作用。

TRPM2是非选择性阳离子通道，可通过Ca2+、Mg2+等离子，同时又是氧化还原反应的感受器，广泛参与炎性细胞因子分泌、氧化应激介导的细胞死亡及胰岛素分泌和释放等病理生理过程，因此可被不同信号，如ADPR、NAD+、Ca2+、H2O2、ROS、TNF-α等直接或间接激活。另外，该通道也可能对温度敏感，体温可作为TRPM2的内源性辅助激活剂[8]。

2 TRPM2通道在中枢神经系统疾病中的作用

2．1缺血性脑卒中脑卒中(cerebral stroke)具有发病率、致残率和病死率高的特点。由于存在认知功能障碍，患者生活质量下降且经济负担沉重[9-10]。兴奋性毒性、细胞凋亡、细胞坏死、氧化应激等病理生理过程均参与缺血性脑卒中的发生发展[11]。在氧化应激过程中，由多聚ADPR聚合酶催化产生的ADPR、环状ADPR、Ca2+和烟酸腺嘌呤二核苷酸磷酸等介质能够调节TRPM2通道的开放，因此，TRPM2通道在缺血性脑卒中中的致病作用成为近年来的研究热点。研究发现，在短暂性大脑中动脉阻断(tMCAO)缺血模型中，TRPM2表达在术后1～4周显著上调，8周后恢复到假手术水平[6]。而TRPM2-/-小鼠与tMCAO后1～3 d的同窝对照小鼠相比，梗死面积明显减少[12]。SHIMIZU等[9]证实，TRPM2新型肽类抑制剂tat-M2NX能够有效减轻缺血性损伤。

大量证据表明，TRPM2介导的缺血性脑卒中后结局与性别密切相关。利用2-APB、FFA、ACA、CTZ等抑制剂和短发夹RNA(shRNA)降低TRPM2的表达可明显减轻雄性小鼠脑缺血后对神经元的损伤，但是对雌性小鼠没有影响[13]。与此研究类似，成年雌性小鼠进行大脑中动脉闭塞后，通过卵巢切除(OVX)降低内源性雌激素水平，可导致梗死体积的显著增加，但抑制TRPM2通道后未发现神经保护作用[14]。这种差异可能与不同性别脑缺血后所触发的细胞死亡途径不同有关，男性细胞死亡途径的激活主要由氧化应激产生的过量活性氧和随后PARP-1的过度活化介导，而女性细胞死亡途径则与半胱天冬酶(caspase)依赖性细胞凋亡有关[15-16]。另外，在tMCAO后3 d，TRPM2-KO小鼠缺血半球的嗜中性粒细胞和巨噬细胞浸润显著减少[12]，表明TRPM2具有调控嗜中性粒细胞和巨噬细胞在缺血脑组织迁移的能力，进而造成脑损伤，其在缺血性脑卒中后中枢神经系统炎性反应中的作用值得进一步探讨。

2．2癫痫青少年肌阵挛性癫痫(juvenile myoclonic epilepsy，JME)是一种特发性全身性癫痫综合征，在全部癫痫中占10%～30%。目前已证实，在与JME相关的染色体6p12-p11区域中存在编码EF手形蛋白的基因EFHC1，且TRPM2和EFHC1可在海马神经元和脑室细胞中共表达。有分析指出，在异常迁移的神经元内，EFHC1突变可干扰R型电压依赖性钙通道和TRPM2介导的Ca2+内流，参与JME的强直阵挛发作[17]。KATANO等[18]进一步研究发现，H2O2介于30～100 μM时，EFHC1可显著增加TRPM2调控的[Ca2+]i，正向调节TRPM2通道的活性；在HEK293细胞中，EFHC1亦能促进TRPM2通道介导的细胞死亡。因此，在JME中EFHC1突变可诱导TRPM2表达增加使神经元死亡。提示TRPM2在癫痫的治疗中可能成为一个潜在靶点，进一步阐明TRPM2通道如何参与癫痫的发生发展，对于指导癫痫治疗具有重要现实意义。

2．3创伤性脑损伤创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI)是指由外伤导致的脑组织损伤，其认知、行为等功能破坏的程度取决于脑损伤的区域和程度，已成为全球45岁以下个体发病和死亡的重要原因之一[19]。创伤性脑损伤可引起包括氧化应激、兴奋性毒性和炎症在内的一系列变化，而TRPM2通道广泛参与上述病理生理过程。在大鼠TBI冲击加速模型的大脑皮质和海马中，研究观察到TRPM2 mRNA和蛋白表达显著升高[20]。此外，褪黑素作为ROS清除剂，可通过TRPM2调节TBI诱导的氧化应激、细胞凋亡和Ca2+内流，从而发挥神经保护作用[21]。

2．4阿尔茨海默病阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)以进行性认知功能障碍和行为损害为特征，是痴呆症最常见的形式。氧化应激、炎症等变化与AD高度相关[22]，β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein，Aβ)是老年斑的主要成分，其沉积被认为是AD的主要致病因素。FONFRIA等[5]实验表明，TRPM2通道的激活促进了Aβ和氧化应激诱导的纹状体神经元细胞死亡。与此类似，Aβ在脑内皮细胞诱导氧化-亚硝化应激，导致过氧亚硝酸盐在脑血管累积并产生ROS，随后PARP/PARG活化产生ADPR并激活TRPM2通道，过量Ca2+内流最终导致内皮功能障碍[23]。而应用TRPM2抑制剂ACA可减轻冈田酸(okadaic acid，OKA)诱导的氧化应激和神经炎症，并通过Morris水迷宫测试证实能有效改善认知功能减退[24]。最近有研究利用APP/PS1 AD小鼠模型证实，TRPM2-/-小鼠比对应野生型小鼠的内质网应激水平更低，且海马中小胶质细胞活化减少[25]。以上研究均显示，TRPM2与AD发病机制存在密切联系。

2．5西太平洋肌萎缩侧索硬化症和帕金森病在神经系统退行性疾病中，西太平洋肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)和帕金森痴呆症(Parkinsonism-dementia，PD)成为病因学中基因和环境模型的理想选择。针对西太平洋3个ALS/PD高发地区，多年流行病学研究确定了两种环境触发因素：(1)土壤和饮用水中的低Ca2+、Mg2+水平；(2)来源于关岛传统食物苏铁植物中的神经毒素L-β-N-甲氨基-L-丙氨酸(L-BMAA)[26]。这些因素的存在创造了氧化应激的条件。HERMOSURA等[27]研究表明，TRPM2维持离子持续内流的能力是一个重要的生理功能，突变体TRPM2P1018L的P1018L通道可被H2O2和ADPR激活，而在细胞外Ca2+生理浓度下会快速失活，无法维持Ca2+持续内流，其对下游信号通路的影响可能在神经退行性疾病的发病机制中发挥了重要作用。

鱼藤酮是热带植物Lonchocarpus和Derris中天然存在的异黄酮，作为一种线粒体毒素，可用于构建帕金森病(Parkinson's disease，PD)动物模型。鱼藤酮能有效抑制线粒体呼吸链复合物Ⅰ，通过降低细胞内ATP水平和增加ROS的产生来激活黑质多巴胺能神经元中ATP敏感的钾通道(KATP)，又促使突触前末梢释放谷氨酸，进一步增加ROS，进而激活氧化应激敏感的TRPM2通道[28-29]。CHUNG[30]研究证实，TRPM2通道参与了黑质致密部(SNc)神经元对鱼藤酮的反应，导致神经元兴奋性和钙稳态的变化。MPP+/MPTP作为另外一种模拟帕金森病的神经毒素，通过FFA或siRNA降低TRPM2的表达可减少其诱导的ROS增加，并降低钙蛋白酶和Caspase 3活性，最终抑制细胞死亡[31]。

3 结论

TRPM2这一非选择性阳离子通道通过炎性因子分泌与释放、氧化应激等多种病理生理过程广泛参与中枢神经系统疾病的发生发展。作为治疗各类神经系统疾病的潜在靶点，明确相关上下游信号通路，不仅有助于理解TRPM2的具体作用机制，更具有广阔的应用前景。遗憾的是，目前尚缺乏高度特异性的TRPM2阻断药，仍有待今后进一步深入研究。