乳腺癌发病电压门控钠离子通道作用机制研究进展

易永华 马秀芬

摘要：研究发现，电压门控钠离子通道在多种实体肿瘤中高表达，并且其表达水平和活性与肿瘤的侵袭、转移能力密切相关。乳腺癌作为全球女性最常见的癌症之一，通常因发生远处转移而无法治愈，致使每年大于50万的女性死亡。对乳腺癌细胞中的电压门控钠离子通道进行深入研究有助于揭示乳腺癌的发展及转移机制，同时可能为临床治疗乳腺癌提供新的分子靶点。结合国内外最新研究，介绍了电压门控钠离子通道的结构、目前在乳腺癌中发现的类型、在乳腺癌转移中的作用及其调控机制，以及目前关于离子通道阻滞剂靶向治疗的研究情况，有望为乳腺癌的治疗提供新的突破口。

关键词：乳腺癌;电压门控钠离子通道;转移

中图分类号：R730.2 文献标志码：A

乳腺癌的发病率逐年上升，并且转移后的乳腺癌很少能治愈，这对女性生命健康造成重大威胁。已有研究证明电压门控钠离子通道与乳腺癌的侵袭性息息相关。电压门控钠离子通道（vGSCs）的a亚基：Na，1.5、Na，1.6、Na，1.7，基因分别为：SCN5A、SCN8A、SCN9A，B亚基：β1、β2、β4，基因分别为：SCNlB、SCN2B、SCN4B，在乳腺癌细胞中均有表达。

1电压门控型钠通道结构域

电压门控钠离子通道（VGSCs）是一种膜蛋白，包含一个造孔a亚基和一个或多个监管β亚基，a亚基可分Na，1.1-NaA.9九种，β亚基分β1一β4四类。a亚基分子质量约260ku，由4个同源跨膜结构域（I一Ⅳ）构成，而每个结构域含有6次跨膜螺旋（s1-s6），S4为电压感受器，S5和S6之间的短肽参与构成孔道，起到闸门的作用，参与介导去极化过程。a亚基的功能主要是调控Na+的流入，B亚基是辅助亚基，不参与Na-的调控，因其结构中带有Ig环，对癌细胞转移行为的主要作用是通过调节通道功能和细胞粘附分子来实现的。

2VGSCs乳腺癌细胞增生

2.1VGSCs表达

VGSCs在神经元、骨骼和心肌等可兴奋细胞中参与动作电位的生成，在成纤维细胞、免疫细胞、胶质细胞和一些实体肿瘤等非兴奋细胞中调节细胞的增殖和迁移。在高转移MDA-MB-231乳腺癌细胞和高转移的乳腺癌组织中，NaA.5剪接变异体早已经被发现，主要维持Src激酶活性、使肌动蛋白聚合和纺锤形细长形态细胞的捕获，这意味着癌细胞可以重新表达个体遗传程序，非癌症或低转移的癌症活检中没有发现。细胞形态的变化与侵袭性能力的增加有关，使癌细胞能够穿透周围组织并通过玻璃体腔进入淋巴或血液循环。这些步骤是多阶段上皮一间充质转化（cmT）的一部分，它促进癌细胞从原发肿瘤扩散。研究也已经证实乳腺癌标本中高含量的Na，1.5编码的mRNA与增加淋巴结转移、肿瘤复发风险和降低生存率相关。Fr6d6ric Gradek等发现，在高侵袭性的人类MDA-MB-231乳腺癌细胞中，降低Navl.5的表达可以逆转间充质表型，降低癌细胞的侵袭性以及cmT促进转录因子SNAll的表达。

在正常和癌性乳腺组织中进行初始免疫组化分析表明，SCN4B/B4蛋白在正常乳腺腺泡的上皮细胞中特异性表达，但在癌细胞中显著下调。SCN4B/b4蛋白在大多数II级和III级原发肿瘤以及LNM中表达微弱或完全缺失。乳腺癌活检中B4蛋白水平的降低与高级别原发和转移性肿瘤相关。SCN4B过表达降低了癌细胞的侵袭性和肿瘤的进展，表明SCN4B/b4是一种转移抑制基因。Bon cmeline等还发现SCNlB基因在乳腺癌中较正常乳腺組织表达下调。SCNlB/bl的下调降低了MDA-MB-231的体外侵袭性。B1过度也会增加血管内皮生长因子（vEGF）分泌和血管生成，并减少细胞凋亡。因此，在基因分子层面上调B亚基的表达，是否可以减弱乳腺癌转移的能力，还需进一步的研究证实。

2.2VGSCs在乳腺癌发病中作用机制

VGSCs被定位在细胞质中，特别是在核周区，以及高转移癌细胞的板层。它们与NHEl形成复合物，并通过未知的机制激活NHEl。NHEl介导的质子导致细胞内碱化和细胞外膜周酸化，进而通过增加半胱氨酸组织蛋白酶的活性和这些酸性蛋白酶对细胞外基质的消化来促进入侵。在转移性乳腺癌中，新生儿Navdvl.5活性以正反馈环的方式上调自身的mRNA和蛋白表达。Na，1.5在三阴性（缺乏雌激素受体、孕激素受体和HER2）MDA-MB-231细胞中携带快速向内的Na+电流。这种Na+电流的药理或遗传消融抑制了与转移级联相关的体外细胞行为，包括迁移、趋电和侵裂。因此Nayl.5是控制侵袭性的基因网络的关键调控因子。在乳腺癌细胞中，基质金属蛋白酶等Na，1.5下游靶点的上调均依赖于Na，1.5的传导功能。虽然在MDA-MB-231细胞中，Na，1.5是主要的VGSCs，占到Na+电流的80%，但其他亚型如Na，1.7可能也有少量贡献。

VGSCs还被报道干扰Ca2+信号。去极化时钠离子流入可以激活细胞膜上电压门控Ca2+通道。局部Na+超载可能会逆转质膜Na+/Ca2+交换器的工作模式，导致Na～超载介导的ca2+摄取。此外，细胞内Na+储存囊泡中VGSCs的激活将Na+释放到细胞质中，随后Na+通过Na+Tca2+交换进入线粒体，缓冲了细胞质中的Na+，从而导致Ca2+从线粒体中释放出来。在这种情况下，存储的Ca2通过STIMI/ORAll流入，在乳腺癌细胞中对细胞表面相关烯醇酶一1（ENO-1）的外化起关键作用，从而增强纤溶酶的形成，促进细胞外蛋白溶解。

3VGSCs的调节

VGSCs在乳腺癌的发生发展过程中发挥的作用受多种因素的影响，很多机制目前不清楚。研究发现钠内流很重要，因为它使膜去极化，这样可以使钠钙交换器NCX启动，这将增加细胞内钙离子的浓度，并增强细胞的迁移/侵袭。能量弥散型x射线显微分析记录到，与非癌细胞相比，肿瘤细胞中Na+的浓度更高。在一项旨在证明神经元电活动和大鼠大脑神经元膜VGSC密度之间是否存在调节反馈的实验中，钠的重要性得到了证明。当VGSC处于激活状态时，用TTX抑制通道则其下降趋势消失。因为在TTX抑制的条件下，细胞内钠离子的增加恢复了对VGSC的下调。在乳腺癌细胞中，雌激素增加Na+电流，提示类固醇激素也可能调节VGSC的表达/活性。VGSC在癌细胞中表达的进一步微调是通过正反馈的自动调节实现的。在转移性乳腺癌细胞中，Na+电流激活PKA，进而分别促进Na，1.5和Na，1.7的功能表达。在具有高度侵袭性的MDA-MB-231人乳腺癌细胞中被证实，Nayl.5的活性导致了Na+在基底膜电位（“窗口”电流）的持续进入，它在其中促进细胞外基质降解和癌细胞侵袭。

对MDA-MB-231的研究还表明，Nayl.5对添加于培养基中的n-3长链多不饱和二十二碳六烯酸（DHA）敏感。DHA降低了MDA-MB-231细胞的钠电流和迁移，降低了Nayl.5的mRNA和蛋白水平，降低了Navl.5的侵袭性，降低了Navl.5活性与NHE-1活性之间的关系。Laura Gonzalez-Gonzalez矧研究显示长期使用EGF（200ng/mL）可通过改变电压依赖性Na+通道Nayl.5的主要亚单位的表达，加剧MDA-MB 231乳腺癌细胞的迁移能力，Nayl.5通道功能表达增强。这些效应可以通过河豚毒素（TTx）、Na，通道阻断剂以及白藜芦醇（Rs）防止，这也可能影响N.dv通道活性。

盐诱导激酶-1（salt-induced kinase 1，SIKl）是AMP活化蛋白激酶（AMPK）家族的丝氨酸/苏氨酸激酶，SIKl表達的减少促进了Na，1.5依赖性侵袭性和cmT相关转录因子SNAIl的表达，且提示预后较差。SIKl被认为是控制钠稳态的重要因素，最近被提出作为肿瘤抑制剂。Sigma-1受体是一种跨膜蛋白，可见于整个细胞质和质膜处或接近质膜处。在MDA-MB-231细胞中发现Sigma-1受体可以调节VGSCs的电流密度，大量的证据表明Sigma-1受体在许多转移性BCa细胞系中表达，在MDA-MB-231和MDA-MB468细胞中，Sigma-1受体通过与nNavl.5通道的功能相互作用增加细胞对底物的粘附。非抗有丝分裂浓度的紫杉醇（一种抗有丝分裂抑制剂）可以降低乳腺癌细胞的侵袭性，因为它降低了Navl.5的激活特性，并调节了钠离子通道的信号通路。BeiZhang等研究发现，FS50可明显降低了Navl.5mRNA的表达，但不改变总蛋白的表达。FS50可显著抑制MDA-MB-231细胞48小时后的迁移和侵袭，但对MCF-7细胞的迁移和侵袭无影响。在FS50对MDA-MB-231细胞增殖无影响的基础上，似乎FS50作为一种抑制细胞侵袭转移的新型抗癌因子，联合小分子抗代谢物、免疫治疗、内分泌治疗、烷基化剂、抗分裂抑制剂等对乳腺癌细胞有细胞毒性作用的治疗方法，理论上与FSS0联合使用，可产生更高的协同效应和治疗效果。

Bon cmeline等研究发现，在癌细胞中通过减少B4的表达增加RhoA的活性，从而增强细胞迁移和侵袭性。相反，敲除不同干扰RNA序列的SCN4B基因的表达，可以导致攻击性增强。而且抑制乳腺癌细胞侵袭性需要的是SCN4B/b4蛋白的胞内c端，而不是细胞外的类Igb结构域。为了评估在SCN4B表达缺失所介导的侵袭性增加中可能独立于Nayl.5，Bon cmeline等等在shSCN4B细胞中沉默了SCN5A的表达，数据清楚地表明，SCN4B基因抑制细胞的侵袭性增强并不是Navl.5或任何其他Nay上调的结果。

4VGSCs与靶向治疗前景

Martin Fabiola等对检测VGSCs抑制药物在癌症中的作用的临床和临床前研究进行了系统的回顾，22项临床前研究共同表明，几种VGSCs抑制药物可抑制癌症的增殖、血管生成、迁移和侵袭。Michaela Nelson等研究发现，在MDA-MB-231体外细胞中检测到的Na，1.5表达在原位异种移植的细胞中被保留。使用苯妥英治疗，剂量与用于治疗癫痫的剂量相同（60mg/kg），可显著降低细胞增殖、肿瘤生长、对周围乳腺组织的侵袭和转移，减慢了肿瘤的生长速度。在三阴性BCa小鼠体内研究苯妥英钠对肿瘤生长和转移的影响，结果与体外研究一致。最后，研究表明苯妥英可显著减少肝、肺和脾的转移。抗心绞痛药物雷诺拉嗪作为N.dvl.5抑制剂，在原位乳腺癌和尾静脉癌细胞注射小鼠模型中，也能降低乳腺癌的转移。而且Miehaela Nel-son等研究结果显示苯妥英通过减少增殖癌细胞的数量来抑制原发性肿瘤的生长，而不是通过抑制血管生成或促进细胞凋亡。此外，有几篇报道称B肾上腺素能受体阻滞剂也具有钠通道阻断活性，具有抗转移潜能，甚至能提高癌症患者的生存率。雷诺拉嗪是一种治疗心绞痛、心律失常的药物，而利鲁唑是一种用于治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化症的药物，已知它可以阻断Na+通道。FDA批准的ALS药物利鲁唑，它可以抑制转化性谷氨酸受体和VGSCs，降低肿瘤生长。通过重新利用抗癫痫或抗心律失常药物，可以从药理上靶向阻断VGSCs，从而达到抑癌治疗、预防转移及抑癌治疗的目的。一项基于英国QResearch数据库初级保健数据的队列研究分析了2230名使用VGSC抑制剂的乳腺癌患者与41342名未接受VGSC靶向药物治疗的对照组患者的总生存期。药物暴露与乳腺癌患者总体生存的降低相关（HR为1.64（95%CI 1.51-1.77，P<0.001））。这项研究的解释在很大程度上是有限的，因为关于潜在重要的混杂因素，如癌症分期、共病和死亡原因等信息是不可获得的。因此，靶向阻断VGSCs可作为一种潜在的新型抗癌治疗手段，需要进一步的研究。

上述研究结果提示，VGSCs有作为新的分子靶点的潜力，具有重要的临床应用价值，将来可为乳腺癌治疗提供新的突破。虽然目前的研究者试图阐明电压门控钠离子通道在乳腺癌增殖及凋亡等过程中的具体作用，但目前具体机制仍不十分清楚，阻断钠离子通道后是否对正常细胞产生不良影响，以及钠离子阻滞剂在人体是否可以运用等一系列问题还需进一步探讨。