容积敏感性氯离子通道在肿瘤细胞凋亡和耐药形成过程中的作用

容积敏感性氯离子通道在肿瘤细胞凋亡和耐药形成过程中的作
用
何伟;王军;李辉
【摘要】@@ 肺癌是当今世界上严重威胁人类健康与生命的恶性肿瘤,其发病率和死亡率为男性恶性肿瘤的第一位,女性为第二位.随着我国人口自然增长和人口老龄
化进程加剧,肺癌的发病与死亡在相当一段时间内居我国恶性肿瘤的首位.
【期刊名称】《中国肺癌杂志》
【年(卷),期】2009(012)011
【总页数】3页(P1210-1212)
【作者】何伟;王军;李辉
【作者单位】100020,北京,北京朝阳医院胸外科;100069,北京,首都医科大学生理
教研室;100020,北京,北京朝阳医院胸外科
【正文语种】中文
【中图分类】R734.2
肺癌是当今世界上严重威胁人类健康与生命的恶性肿瘤，其发病率和死亡率为男性恶性肿瘤的第一位，女性为第二位。

随着我国人口自然增长和人口老龄化进程加剧，肺癌的发病与死亡在相当一段时间内居我国恶性肿瘤的首位。

由于诸多因素，肺癌患者到临床就诊时已多属晚期，失去了手术治疗的最佳时间。

我国肺癌总的5年
生存率仅为10%左右。

因此多数肺癌需进行以化疗为主的综合治疗，而在化疗过
程中多数患者会出现耐药现象。

最新研究[1,2]发现容积敏感性氯离子通道和肿瘤细胞耐药的发生和发展密切相关，通过抑制容积敏感性氯离子通道的活性，能够明显降低肿瘤细胞对化疗药的敏感性，在诱导产生耐药的人表皮癌细胞系KCP-4细胞中，几乎没有容积敏感性氯离子通道的活动，而在恢复容积敏感性氯离子通道的活性之后，人表皮癌细胞系KCP-4细胞再次表现出对化疗药的敏感性。

因此，容积敏感性氯离子通道和肿瘤细胞耐药密切相关。

1 容积敏感性氯离子通道的生物功能
容积敏感性氯离子通道普遍存在于哺乳动物细胞，对维持细胞容积的动态平衡，调节细胞的电活动，以及对细胞内pH值、细胞增殖与分化、细胞的凋亡等多种生物学功能发挥重要的作用。

1.1 细胞容积调节维持恒定的细胞体积对于细胞的正常功能十分重要。

细胞在低渗环境中通过快速改变其细胞内外的渗透压引起水的被动流入，然后通过激活一系列通道或转运体使胞内的渗透物，如K+、Cl-和有机渗透物等从细胞中“流失”并带动水的外流，最终使细胞恢复其原来的体积大小。

这种细胞肿胀后发生的容积减小即我们通常所说的调节性容积回缩（regulatory volume decrease,RVD）。

容积敏感性氯离子通道是细胞容积及渗透压调节的主要参与者，当细胞处于低渗环境中肿胀的细胞激活容积敏感性氯离子通道开放，从而使胞内大量离子及水分外流，细胞调节性容积回缩[3]，恢复到肿胀前某个调定点的水平，但和最初静息细胞容积并不一定完全一致。

细胞肿胀激活容积敏感性氯离子通道，同时也可激活其它氯通道参与细胞容积的调节。

1.2 参与细胞的增殖与分化在许多细胞如大鼠小胶质细胞、淋巴细胞、纤维母细胞、黑色素瘤细胞、肺癌细胞等，均证明了阻断容积敏感性氯离子通道可抑制细胞的增殖。

抑制容积敏感性氯离子通道可使增生的细胞停滞于G0/G1期，说明容积敏感性氯离子通道在G0/G1期细胞增生中发挥重要作用[4]。

容积敏感性氯离子通
道随细胞周期发育而激活，细胞由增殖期转向分化期时容积敏感性氯离子通道电流振幅降低。

1.3 参与细胞的凋亡细胞在生理及各种病理因子刺激下可发生凋亡。

细胞皱缩是
细胞凋亡的一个普遍且重要的特征，它发生在两个不同的阶段，即第一阶段在凋亡小体形成前和第二阶段伴随着凋亡小体的形成而发生。

其中发生在细胞凋亡早期的细胞容积减少称为凋亡性细胞皱缩（apoptotic volume decrease, AVD）[5]。

在正常张力情况下细胞发生皱缩称为凋亡性容积回缩，这可能是细胞凋亡的较早起始事件。

Maeno等[6]发现在药物诱发凋亡的Hela细胞和U937细胞中，与正常细
胞组相比激活容积敏感性氯离子通道诱导的细胞RVD时程明显加快，而且两组的RVD均可被容积敏感性氯离子通道阻断剂所阻断，提示凋亡可能使容积敏感性氯
离子通道的激活程度加大。

进一步研究发现，容积敏感性氯离子通道阻断剂也可阻断诱导的AVD，将启动凋亡的细胞从细胞凋亡中挽救回来，且AVD的诱导发生
与细胞RVD的加快相关。

2 容积敏感性氯离子通道和细胞凋亡
容积敏感性氯离子通道是细胞容积及渗透压调节的主要参与者，尤其是在细胞凋亡的早期重要事件AVD过程中发挥着至关重要的作用。

2002年Okada等[7]提出
了凋亡性细胞容积减小（AVD）的概念，即在细胞凋亡的早期，细胞在等渗条件
下体积出现皱缩的现象，而AVD是细胞凋亡前期的重要表现，AVD被认为是与
细胞的增殖、分化、迁移及凋亡密切相关的重要生理功能之一。

细胞在生理及各种病理因子刺激下可发生凋亡，而张力正常的细胞皱缩（AVD）是细胞凋亡的一个
普遍且重要的特征。

有研究表明[6,8-10]，AVD作为细胞凋亡早期的重要事件，
发生在细胞色素C释放、caspase-3激活、DNA laddering等细胞凋亡事件之前。

当在细胞凋亡过程中加入氯离子通道阻断剂时，AVD及其后的细胞凋亡事件被抑制，细胞的凋亡被阻止，而加入广谱caspase抑制剂却不能阻止AVD的发生[7,8]。

由此可见，AVD事件决定着细胞凋亡事件的成功与否。

尽管目前关于AVD的发生机理尚不清楚，但已有报道证实AVD的发生主要与钾
离子通道和容积敏感性氯通道的激活有关。

首先，AVD的诱导伴随着调节性细胞
容积减小（regulatory volume decrease, RVD）的易化，在这过程中总是伴随有容积调节性K+和Cl-通道的激活。

这一现象在凋亡诱导剂十字孢碱（staurosporine, STS）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）或Fas配体诱导的Hela、
U937、PC12和NG108215等细胞发生凋亡的过程中均可观察到。

其次，由STS、TNF-α或Fas配体诱导的AVD可以在非特异性K+通道阻断剂（Ba2+和奎宁）
和Cl-通道阻断剂（NPPB、DIDS、SITS和尼氟灭酸）同时存在的条件下被抑制[11]。

在通过死亡受体或线粒体介导而诱发凋亡的肿瘤细胞和T淋巴细胞中发现激活的容积敏感性外向整流性氯离子电流，该电流也可被容积敏感性外向整流性氯离子通道阻断剂如NPPB、DIDS等阻断，并且能使细胞从凋亡中复苏[6,12-14]。

目前的研究报道表明容积敏感性氯通道在人鼻咽癌的增殖[15]、人神经胶质瘤的转移、增殖和凋亡[16]、小鼠视母细胞瘤细胞的转移[17]、上皮肿瘤细胞的凋亡[18]和肾
小球细胞的凋亡[19]中均发挥着重要作用。

这些结果都提示容积敏感性氯通道参与肿瘤细胞的增殖、转移和凋亡的过程。

2008年Shimizu等[2]发现，表皮样癌异
倍体细胞系（KB细胞）用顺铂预处理以后容积敏感性氯离子通道被激活，而对顺
铂耐药的KB细胞则缺乏容积敏感性氯离子通道的表达，同时发现当容积敏感性氯离子通道恢复活性后，KB细胞对顺铂的敏感性也得到恢复，而且其活性可以被氯
离子通道阻滞剂阻滞，表明容积敏感性氯离子通道在肿瘤细胞耐药机制中是一个重要因素。

由此可见，容积敏感性氯离子的激活或抑制是肿瘤细胞凋亡和耐药的重要分子事件之一[20]，而且这一事件在多种肿瘤细胞的体内和体外实验中已经得到证实。

3 容积敏感性氯离子通道和肿瘤细胞耐药
细胞膜上的离子通道在肿瘤的发生发展中发挥着重要的作用[21]，而容积敏感性氯离子通道不但在肿瘤细胞的增殖、迁移、分化[22]等过程中扮演着重要的角色，还同时和肿瘤细胞的耐药过程密切相关。

先前的大量研究已经证实容积敏感性氯离子通道在细胞凋亡的过程中发挥着重要的作用，容积敏感性氯离子通道活性的增强是肿瘤细胞发生凋亡的重要前提，这也就是在KB细胞凋亡过程中容积敏感性氯离子通道的活性增强，而在耐药的KB细胞中检测不到容积敏感性氯离子通道活性的原因。

通过氯离子通道恢复剂（trichostatin A, TSA）处理以后，耐药的KB细胞中容积敏感性氯离子通道的活性得到恢复，给予化疗药处理后耐药的KB细胞发生凋亡。

容积敏感性氯离子通道在肿瘤细胞凋亡及耐药过程中发挥重要作用。

细胞凋亡刺激引起的容积敏感性氯离子通道的等渗性激活可引发AVD。

在肿瘤细胞的凋亡过程中，容积敏感性氯离子通道被激活，而通过抑制容积敏感性氯离子通道的活性，则明显降低化疗药诱导的肿瘤细胞的凋亡率，肿瘤细胞产生了明显抗药性。

因此，容积敏感性氯离子通道可作为靶目标，在对于肿瘤疾病的预防和治疗中具有广阔的应用前景。

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