电压门控钠通道α 亚型与恶性肿瘤侵袭转移关系的研究进展

宋 瑞 吕杨波 陈震宏

电压门控钠通道（VGSC）是由一个形成孔道的α亚基与相关联较小的β 亚基组成的一种调控细胞膜上钠离子流量的跨膜蛋白，根据α 亚基不同可分为Nav1.1-Nav1.9，除Nav1.5、Nav1.8、Nav1.9 对河豚毒素不敏感外，其他几型均敏感[1]。VGSC 功能异常可导致机体功能障碍，引发多种疾病[2]。研究表明，VGSC参与多种肿瘤的发生发展，如乳腺癌、宫颈癌、结肠癌、黑色素瘤、神经母细胞瘤、非小细胞肺癌等，并在肿瘤侵袭过程中发生作用[3-4]，例如Nav1.5 通道表达已被证实与多种组织学来源癌细胞的高浸润潜能之间存在相关性[5]。目前，随着对VGSC 与肿瘤之间关系的深入研究，其不同的α 亚型在恶性肿瘤侵袭转移中的作用逐渐引起重视，为开发相关通道阻滞剂或发现新型肿瘤标志物提供了理论基础。

1 乳腺癌

乳腺癌作为女性最常见的恶性肿瘤，死亡率高，合并转移的患者预后差。以往多项研究发现，VGSC在乳腺癌细胞中高表达，如Nav1.5 与癌症复发、转移和生存期减少均有关[6]。最初在转移性人类乳腺癌细胞系MDA-MB-231 和乳腺癌活检样本中测得Nav1.5 过表达[7]。高度侵袭性、三阴性、MDA-MB-231的人乳腺癌细胞是目前公认的高侵袭性肿瘤细胞，其内源性表达调控Nav1.5 的SCN5A 基因[8]。在动物模型中，Nav1.5 在乳腺癌细胞中的高表达促进了原发肿瘤的生长和转移的发展，并且这种促进侵袭的作用可被VGSC 药物抑制剂抑制[9-10]。Dutta 等[11]开发的最具活性的小分子VGSC 阻滞剂在1μm 时可阻止钠电流，并且将MDA-MB-231 细胞的侵袭能力抑制了（30.3±4.5）%，而不会影响细胞活力。这也提示钠通道阻滞剂将有潜力被开发为乳腺癌转移治疗药物。另外，Fraser 等[12]发现，75%的患者乳腺活检组织中Nav1.5 mRNA 的表达与淋巴结转移呈显著正相关，这也表明Nav1.5 参与乳腺癌侵袭转移过程。

关于机制方面的研究认为，Na+通过Nav1.5 进入胞浆导致细胞内碱性和细胞外酸化，H+流出引起跨细胞膜的pH 梯度，最终影响乳腺癌细胞的迁移和侵袭[11]。分子层面的研究发现，Nav1.5 与Na+/H+交换器1 型（NHE-1）和Caveolin-1 在MDA-MB-231 乳腺癌细胞基质重构位点共定位[13]，三者共免疫沉淀。另外，在高侵袭性的人MDA-MB-231 乳腺癌细胞中降低Nav1.5 表达可恢复间充质表型，表达促转录因子SNAI1[14]，从而降低癌细胞的侵袭能力。

2 结直肠癌

结直肠癌是临床常见的消化系统恶性肿瘤。早期研究发现，Nav1.5 在结肠癌组织中高表达，而与之相匹配的正常结肠组织中没有表达或低表达[15]。目前多种信号通路包括Ca2+信号、Wnt 信号、丝裂原激活蛋白（MAP）激酶、蛋白酶和膜重塑/分泌等被发现参与结直肠癌侵袭转移，而Nav1.5 的编码基因SCN5A的表达恰好位于这几种基因上游[16]，这提示Nav1.5可能是参与调控侵袭转移中信号传导通路的一个潜在的早期调控点。研究表明，Nav1.5 可通过调节半胱氨酸组织蛋白，增加Src 激酶活性和肌动蛋白核促进因子磷酸化，共价修饰肌动蛋白聚合，进一步降解细胞外基质从而增强结直肠癌细胞的侵袭性。

Peng 等[17]检测Nav1.5 和雌激素受体-β（ER-β）表达的数据显示，Nav1.5 在结直肠癌组织中的高水平表达与ER-β 的表达呈正相关，结直肠癌中Nav1.5 的表达可能与雌激素分泌有关。通过药物抑制Nav1.5 通道活性已被研究证实可降低结直肠癌侵袭能力[10，18]。

除Nav1.5 以外，国内也有研究发现Nav1.6 在超过50%的结直肠癌患者中异常高表达，并且Nav1.6高表达与患者的淋巴结转移呈正相关，结直肠癌转移的淋巴结中Nav1.6 也呈现异常高表达。这提示Nav1.6 高表达可能参与结直肠癌患者淋巴结转移从而促进转移[19]。但目前尚未有报道阐明Nav1.6 与结直肠癌转移之间的关系及相关机制。

3 前列腺癌

前列腺癌是威胁男性健康的常见恶性肿瘤之一，2018 年前列腺癌发病率位居全球男性恶性肿瘤第2 位[20]。早期研究提示多种VGSC 通道在前列腺癌细胞中表达，包括Nav1.1-Nav1.4、Nav1.6、Nav1.7、Nav1.9、NaX 和其剪接变异体。在高转移的Mat-Ly-Lu 细胞可检测到内向钠电流，而在弱转移的AT-2前列腺癌细胞中未检测到，并且实验发现在高转移的Mat-Ly-Lu 细胞株以Nav1.7 表达为主[21]。与正常或良性前列腺增生（BPH）样本相比，前列腺癌组织Nav1.6 和Nav1.7（编码基因分别为SCN8A 和SCN9A）在mRNA 水平分别高出其他亚型6 倍和27 倍，高级别（Gleason 评分＞6）较低级别肿瘤Nav1.7 表达显著增高[21]。

目前关于Nav1.7 与前列腺癌高侵袭性的相关性得到了普遍认可，但关于其具体机制的研究较少。在大鼠前列腺癌细胞中，Nav1.7 通道活性增加促进了p38/NF-κβ 以及作为控制细胞运动、细胞黏附和水泡运输连接节点的Rho GTPase 信号通路的激活[22]。另外，在前列腺癌细胞中的瞬时内向Na+电流可被二十碳五烯酸（EPA）快速且浓度依赖性地抑制。在经EPA 长期处理的细胞中，细胞脂质的EPA 含量随时间增加，花生四烯酸的含量则减少，这降低了SCN9A和SCN8A 的mRNA 水平，从而抑制细胞增殖、侵袭和胞吞作用，这与针对SCN8A 和SCN9A 的河豚毒素或合成的小干扰RNA 发挥的作用相同[23]。除此以外，近年来多种钠通道阻滞剂，包括雷诺拉嗪、橄榄苦苷、AaHIV[24-25]等，均被实验证实可通过降低SCN9A mRNA 表达来抑制MAT-Ly-Lu 细胞的运动，参与癌细胞侵袭。VGSC 在前列腺癌中的作用逐渐引起重视，尤其是Nav1.6 和Nav1.7 亚型，特异性阻断该通道也表现出抑制癌细胞侵袭的作用，为临床开发新型抗肿瘤药物提供新思路。

4 妇科肿瘤

宫颈癌组织与非癌性宫颈上皮内瘤变和宫颈上皮内瘤变组织相比，Nav1.6 基因（SCN8A）呈过表达。除基因水平以外，在宫颈癌的活检和原代培养中，其mRNA 水平较正常细胞上调约40 倍[26]。在癌细胞原代培养物中，具有优先胞质定位的Nav1.6 剪接变体呈现过表达[27]。细胞膜片钳实验发现，Nav1.6 的功能表达贡献了宫颈癌细胞大约1/3 的钠电流，Nav1.6特异性毒素CN2 可阻断30%的总钠电流，这进一步证实了宫颈癌细胞膜上Nav1.6 通道的功能活性。除此以外，体外实验表明河豚毒素和CN2 阻断钠通道虽未影响细胞增殖和迁移能力，但可使原代宫颈癌细胞侵袭力降低约20%[26]。关于其调控机制方面的研究提示，Nav1.6 蛋白的过表达通过基质金属蛋白酶-2（MMP-2）活性的增加与宫颈癌细胞侵袭状态的形成相关[27]。国内研究发现，血管内皮生长因子-C（VEGF-C）通过上调Nav1.6 表达，促进宫颈癌ME180 细胞侵袭，运用p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）抑制剂可抑制此作用，从而降低细胞侵袭能力。这或许提示Nav1.6 参与MAPK 通路调控宫颈癌细胞的侵袭[28]。

国内学者通过实时PCR 测定子宫内膜癌组织和相邻非肿瘤组织中所有VGSC 亚单位的转录水平，发现Nav1.7 是子宫内膜癌组织中表达最强的Nav 亚型，并且其表达水平与肿瘤直径、局部淋巴结转移和5 年、10 年生存率相关，运用Nav1.7 阻滞剂可促进癌细胞凋亡并减弱癌细胞侵袭[29]。

研究发现，在卵巢癌细胞中Nav1.1、Nav1.3-1.5的mRNA 相对表达水平显著升高，并且Nav1.5 在高度转移性卵巢癌细胞（Caov-3 和SKOV-3）中升高更显著。运用河豚毒素可使Caov-3 和SKOV-3 的迁移和侵袭减少50%～60%，同时并不影响增殖[30]。另外，通过siRNA 转染或应用FAK 抑制剂下调Nav1.5 表达，使FAK/Paxillin 信号通路失活，从而抑制了SKOV3 细胞的恶性侵袭[31]，但仍需更多的研究进一步证实或探索相关机制。

5 胃 癌

Nav1.7 除与前列腺癌密切相关外，在胃癌细胞中也是VGSC 表达最高的亚型。在胃癌细胞中，Nav1.7 通过MACC1 介导的NHE1 上调，调节H+外排促进细胞侵袭，引起胃癌进展[32]。胃癌患者常见合并淋巴转移，研究转移淋巴结中Nav1.7 的表达情况或许将对胃癌与其关系做出进一步探讨。

6 口腔鳞状细胞癌（OSCC）

国内学者研究发现，Nav1.5 在低分化OSCC 细胞系中高表达，并且下调其特异性siRNA 减少了OSCC HSC-3 细胞增殖。另外，使用Nav1.5 抑制剂河豚毒素也表现出抑制作用。VEGF-C 可通过上调Nav1.5 表达，诱导血管生成，促进淋巴管生成和扩张，促进OSCC 细胞的增殖、迁移和侵袭能力[33]。

7 非小细胞肺癌

在非小细胞肺癌中，所有细胞系都表达多种钠通道亚型的mRNA，但通过膜片钳实验对河豚毒素抑制钠电流的测量表明，只有强转移癌细胞系H23、H460 和Calu-1 具有功能性钠通道，正常和弱转移癌细胞系则没有[34]。河豚毒素对通道的抑制作用可导致体外侵袭减少40%～50%。与非转移性肺癌相比，Nav1.7 通道在转移性肺癌细胞中过度表达的比例超过60%[35]。

8 小结与展望

在过去的研究里，多种VGSC α 亚型被证实参与了恶性肿瘤侵袭，并且其阻滞剂的运用降低了部分恶性肿瘤细胞的侵袭能力，但其具体作用部位及机制尚不完全明确。研究癌症转移过程中相关通路或生物靶点与VGSC 之间的相关性及其协同/拮抗作用，了解各亚型在癌细胞中的表达和功能具有重要意义。在癌症诊断方面，VGSC 在癌症转移中的异常表达使其有可能成为理想的转移标志物，为肿瘤转移早诊断提供依据。另外，评估VGSC 各亚型与恶性肿瘤转移的特异性可以帮助确定受益于靶向VGSC 治疗的患者人群。关于相关药物研发，在后期临床试验中可先使用现有的VGSC 阻滞剂，如抗癫痫药物（如苯妥英钠）或抗心绞痛药物（如雷诺嗪）等进行测试，观察其作为抗肿瘤药物的可行性。VGSC与恶性肿瘤侵袭的进一步研究将为发现新型肿瘤标志物或开发新型肿瘤治疗靶点提供理论依据。