容积敏感外向整流性氯离子通道在肿瘤中研究进展

许 荣，曹桂花，侯莉明，王晓明

空军军医大学第一附属医院 老年病科，陕西 西安 710032

离子的跨膜运输受多种离子通道的调节，氯离子作为最主要的细胞外阴离子，与肿瘤发生、发展密切相关[1-3]。容积敏感外向整流性(volume-sensitive outwardly rectifying，VSOR)氯离子通道是一种广泛表达于脊椎动物细胞和多种肿瘤细胞胞膜上的氯离子通道，其包含8A富含亮氨酸的重复序列(leucine-rich repeat containing 8A，LRRC8A)及其4个同源家族成员(LRRC8B-E)，组装成约800 kDa的VSOR通道复合物。此外，VSOR氯离子通道的组成蛋白LRRC8A和LRRC8D可通过各种信号途径参与癌细胞的增殖、迁移、死亡和多药耐药性。现就VSOR氯离子通道与癌症发生和发展相关的发现作一综述，以期为VSOR氯离子通道作为癌症治疗新靶标提供依据。

1 VSOR氯离子通道分子结构

VSOR氯离子通道主要特征是对阴离子的选择渗透性(SCN->I->NO3->Br->Cl->HCO3->甘氨酸>F-)，以及能引起典型的外向整流电流的能力(ICl，SWELL)[4]。此外，VSOR氯离子通道孔径适于渗透性有机物通过，如牛磺酸和谷氨酸，以及常规的抗癌药物如顺铂和卡铂[5]。有研究发现，VSOR氯离子通道与肿瘤细胞的增殖、迁移、死亡和多药耐药性有关[6]。但是，其组成分子尚未明确，这极大地限制了VSOR氯离子通道在肿瘤发生、发展中的相关研究。近年来，有研究发现并确定VSOR氯离子通道是由LRRC8A和其他四个同源家族成员(LRRC8B-E)共同组装成约800 kDa的复合物[7-8]。其中，LRRC8A和LRRC8D是VSOR在肿瘤中发挥作用的主要分子基础[9]。

2 VSOR氯离子通道的经典作用

调节细胞容积稳定对于维持细胞稳态及许多生理功能至关重要。渗透性细胞肿胀或收缩后细胞快速恢复容积稳定的调节过程分别称为调节性容积减少或调节性容积增加[10]。在这些过程中，VSOR氯离子通道与其他通道或转运蛋白通过调节离子和水在细胞膜上的流动，避免细胞发生过度肿胀或收缩[11]。各种凋亡诱导剂(如星形孢菌素)、肿瘤坏死因子和脂多糖作用于细胞时，可在细胞中普遍观察到与VSOR氯电流同步发生的持续性细胞收缩，被称为凋亡性体积减少。这些诱导物引起的凋亡性细胞死亡和VSOR氯电流激活可以被氯离子通道阻滞剂(如DIDS、DCPIB、NPPB)阻断[12-13]。这表明，生理状态下，VSOR的适度激活可保证细胞容积稳定，病理状态下由VSOR持续激活介导的凋亡性体积减少是导致细胞凋亡的早期启动事件。

3 VSOR氯离子通道在癌症中的功能作用

无限增殖、频繁迁移和细胞凋亡减少是肿瘤的重要特征，在这些过程中伴随的容积改变均与VSOR氯离子通道调节细胞容积并维持相对恒定的细胞容积相关[6-11]。

3.1 VSOR氯离子通道在肿瘤细胞增殖中的作用 在VSOR氯离子通道组成分子尚不明确时，VSOR氯离子通道在癌症中的功能只能通过使用VSOR氯离子通道阻滞剂(如DIDS、DCPIB、NPPB)进行验证[14]。有研究表明，VSOR氯离子通道参与了整个细胞周期的调节过程，使用VSOR氯离子通道抑制剂处理细胞可防止鼻咽癌细胞和人卵巢癌细胞从G1期过渡到S期[15-16]。同样，使用VSOR氯离子通道阻断剂治疗后，小细胞肺癌细胞、子宫颈癌细胞和T淋巴瘤细胞被停在G0/G1期，表明G1/S检查点进展需要VSOR氯离子通道活性[17]。膜片钳研究表明，在多种肿瘤细胞系中，VSOR氯电流的波动与整个细胞周期阶段的进展平行发生[18]。VSOR氯离子通道的主要成分被鉴定为LRRC8A后，多项研究表明，通过下调LRRC8A可以抑制VSOR氯离子通道活性，从而抑制人胶质母细胞瘤细胞、结直肠癌细胞和食管鳞状癌细胞的增殖[19-21]。此外，在裸鼠异种移植模型中，抑制LRRC8A可抑制体内结肠癌和肝癌细胞的生长[22]。

3.2 VSOR氯离子通道对肿瘤细胞迁移的影响 细胞迁移是导致肿瘤在体内扩散、转移的基本特征。细胞迁移可以理解为迁移细胞前部发生等渗性调节性容积减少和细胞后部等渗调节性容积增加的连续循环过程。因此，参与细胞体积调节的VSOR氯离子通道和其他通道或转运蛋白是细胞迁移机制的一部分。VSOR氯离子通道活性与大肠癌细胞、小胶质细胞、鼻咽癌细胞、胶质母细胞瘤细胞及肝癌细胞的体外和体内迁移有关[23]。大肠癌细胞与鼻咽癌细胞的迁移与VSOR氯离子通道调控的细胞容积变化有关。氯通道开放引起的氯离子内流有利于小胶质细胞的伪足形成。不同细胞类型中不同的质膜胆固醇浓度导致阴离子通道活性的局部差异外，DCPIB抑制了胶质母细胞瘤细胞的增殖、集落形成、迁移和侵袭等恶病质行为[14]。

3.3 VSOR氯离子通道对肿瘤细胞耐药的影响 癌细胞对多药的耐药性阻碍了癌症化学疗法的发展。一些凋亡诱导剂，如星形孢菌素和顺铂，可以激活VSOR氯电流，在等渗条件下引起细胞持续性收缩[24]。在顺铂耐药的卵巢癌细胞系中，VSOR通道发生功能障碍，通道活性被抑制，关键组成蛋白LRRC8A/LRRC8D表达下调或通道阻断的各种因素均会限制细胞的过度收缩，从而保护细胞免受顺铂诱导的细胞凋亡影响[5，25]。VSOR氯离子通道是顺铂和卡铂进入细胞的关键通道，其转运效率取决于通道中LRRC8亚基的组成[26]。此外，cGAMP能够利用VSOR通道转移至临近细胞中，从而增强STING介导的干扰素反应和抗病毒免疫[27]。而肿瘤的微环境，肿瘤的免疫环境和癌细胞的代谢也有助于癌症的表型出现。因此，鉴于其在肿瘤发生和进展中的重要作用，VSOR氯离子通道已成为潜在的癌症治疗靶标。

4 调节癌症进展的潜在机制

在食管鳞状细胞中敲低LRRC8A后发现，p21和p27的表达上调，从而抑制了CDK和细胞周期的转变，表明LRRC8A位于P21-CDK的上游[21]。PKCα-LRRC8A-cyclinD1/CDK2通路调节肝癌细胞的生长，PI3K/AKT可能是下游信号，负责LRRC8A对细胞增殖的调节作用[22]。基于此，笔者认为PKCα-LRRC8A-PI3K/AKT-P21-cyclinD1/CDK2信号级联参与了癌细胞中G1/S检查点的调节。此外，在敲低LRRC8A后，食管鳞状细胞中迁移相关基因MMP1和ITGAvα以及凋亡相关基因AKT、BCL2和CASP3明显上调或下调，表明这些基因受LRRC8A调控[21]。但是，在肝细胞癌细胞中，LRRC8A介导的细胞迁移是通过p-JNK调节，而非AKT调节，提示不同的机制可调节不同类型癌细胞的细胞迁移。此外，敲低LRRC8A通过调节ROS减弱了HEK293细胞中TGFβ1诱导的细胞迁移和侵袭[28]。VSOR氯离子通道也与肿瘤微环境有关。VSOR氯离子通道是将cGAMP(2′3′-cGMP-AMP)转移到旁观者细胞中的通道，由cGAMP-STING途径触发的干扰素产生被包含LRRC8A/E的VSOR氯离子通道激活[27]。而STING是肿瘤免疫疗法中有希望的靶标，且一系列STING激活剂(如ADU-S100)已进入临床人体试验(NCT03172936)。

5 小结

VSOR氯离子通道在多种癌细胞的增殖、迁移、多药耐药性方面发挥着重要作用。分子研究证实了VSOR氯离子通道在癌细胞恶性行为中的作用，并在某种程度上分析了其潜在机制[19-22，25，28]。因此，VSOR氯离子通道代表了一种新颖的候选药物靶标。VSOR氯离子通道是化疗药物进入肿瘤细胞的重要离子通道，不同的LRRC8同源物组合决定了细胞的孔径和药物敏感性。此外，VSOR氯离子通道成分，尤其是LRRC8A和LRRC8D，通过介导上游和下游信号通路来调节肿瘤细胞的增殖、迁移和凋亡，从而影响肿瘤的进展。然而，简单地调节LRRC8A或LRRC8D的表达可能不会显著影响肿瘤细胞的命运。LRRC8A/8D作为辅助因子更可能通过调节其他信号途径来介导化疗药物对肿瘤细胞的作用。

综上所述，VSOR氯离子通道是潜在的癌症药物靶标，需要进一步研究调节或限制其在癌症进展中的功能性作用的特定分子机制。此外，LRRC8A/8D特异性抑制剂和激动剂的筛选或开发对促进该领域的研究具有重要意义。