胆汁酸与钙池操作性钙通道关系的研究进展

【摘要】 胆汁淤积在肝脏损害的病理过程中起重要作用，并可能导致原发性硬化和肝功能衰竭，淤胆胆汁酸可诱导肝细胞凋亡和坏死，但它可以通过利胆胆汁酸的药理作用得以缓解，这些作用的实施需要肝细胞内钙库中Ca2+释放的改变和Ca2+内流。而钙池操纵的钙通道系存在于细胞膜表面的一种新发现的钙通道，它是非兴奋性细胞Ca2+内流的主要通道，然而Ca2+内流通道性质的影响因素仍未明了，本文综述了胆汁酸调控SOC的机制及对基质相互作用分子(STIM1)的影响。

【关键词】 胆汁酸;钙池;钙通道;基质相互作用分子 ;综述文献

　　胆汁淤积症源于肝功能障碍或肝内外胆管梗阻，其细胞毒性作用会造成肝损伤，最终导致肝功能衰竭和死亡。胆汁酸可诱导肝细胞胞浆内游离钙离子浓度([Ca2+]cyt)的改变， 这种改变是由内质网(ER)中Ca2+的释放和或钙内流的激活所造成的[14]。而胞外的钙离子主要是通过质膜中的钙通道进入细胞内，已知在质膜中存在多种钙通道，其中钙池操纵的钙通道(storeoperated calcium channel，SOC)在调节肝细胞的生理功能中发挥主要作用[5]。目前所知胆汁酸对来自于肝细胞及胰腺细胞储存库中钙离子释放的影响已得到合理的描述[34，6]。但胆汁酸是否可调控SOC，从而诱导Ca2+内流的变化，目前尚未明了。本文就胆汁酸与钙池操作性钙通道的研究做一综述。

　　2 胆汁酸的分类

　　正常人胆汁中的胆汁酸种类可分为:高疏水性胆汁酸，可抑制胆汁流量(属胆汁淤积型);较少疏水性胆汁酸，可加强胆汁流量(属促胆汁分泌型)[7]。

　　3 SOC的定义及分子组成

　　SOC是一类由细胞内钙库排空Ca2+后激活的、存在于细胞膜上的特殊Ca2+通道[8]。最新研究表明，Orai多肽构成SOC的微孔，而位于内质网中基质相互作用分子(STIM 1)蛋白组成钙传感器[5]。在内质网钙库耗竭基础上，广泛分布于ER中的STIM1重新移位到质膜与内质网连接处，形成泪孔，与质膜中相对应的Orai1相互作用而激活SOC[9]。

　　4 胆汁酸对SOC的调控机制

　　4.1 利胆胆汁酸对STIM 1分布的影响

　　在肥大细胞、淋巴细胞、肝细胞和其它许多类型的动物细胞中，在细胞内钙库耗竭的基础上，内质网中的基质相互作用分子1蛋白再聚集、移位到内质网与质膜的交界处以及和质膜中Orai 1相互作用与SOC的激活有关[912]。Aromataris等[13]通过绿色荧光蛋白基质相互作用分子质粒(GFPSTIM1)转染细胞及STIM1免疫荧光成像检测，发现TDCA刺激的大鼠肝癌细胞H4IIE可引起STIM1重新分布并且它的位置与质膜毗邻。Barritt等[5]则通过STIM1Cherry质粒转染肝细胞，采用共聚焦成像技术观察到，TDCA也可引起STIM1再聚集且聚集的位置位于质膜的下端，相似的结果也可发生在毒胡萝卜内酯(Tg)诱导的STIM1再分布。而以前研究表明SOC能够通过Ca2+ATP酶(SERCA)抑制剂Tg、2，5二特丁基对苯二酚(DBHQ)及其它SERCA抑制剂激活[1415]。上述研究结果提示，TDCA可引起STIM1再分布以及参与SOC的激活。有研究[16]表明，在大鼠肝癌细胞H4IIE中，用RNA干扰(RNAi)技术来阻断STIM1的基因表达可引起ISOC波幅大幅度减少，这个ISOC是由IP3和Tg诱导产生的。Aromataris 等[13]利用相同的技术，可使300μmol/L熊脱氧胆酸激活的ISOC的波幅和Ca2+内流初始抑制率显著下降。因此，可说明STIM1是调控SOC机制的新靶点，在钙库耗竭的基础上，分布于整个内质网的STIM1重新分布，参与SOC的激活，而利胆胆汁酸可使STIM1再聚集到毗邻质膜的位置，这可能成为利胆胆汁酸激活SOC的机制之一。

　　4.2 利胆胆汁酸激活Ca2+内流的机制

　　Aromataris等[13]通过H4IIE鼠肝癌细胞和大鼠肝细胞实验来研究胆汁酸是如何调控SOC的，结果表明100～300μmol/L的利胆胆汁酸和三磷酸肌醇(IP3)都可展示相似的内向整流和反转电位;300μmol/L的TDCA以及Tg都可造成胞浆内游离的钙离子浓度[Ca2+]cyt大量增加，而Gd3+能抑制Ca2+内流[16]，利用Gd3+的抑制，TDCA仍能引起[Ca2+]cyt短暂增加;但用IP3诱导[Ca2+]cyt增加时，TDCA不能诱导[Ca2+]cyt，进一步升高，说明TDCA造成的Ca2+释放是来自细胞内钙库。有学者研究了肝细胞中SOC与淋巴细胞和肥大细胞中的CRAC的电生理性质，通过膜片钳技术，利用IP3激活鼠肝癌细胞H4IIE产生的ISOC与淋巴细胞和肥大细胞中的ICRAC，在钙离子的选择性、激活时间方面，用Ba2+代替Ca2+对钙电流的影响、La3+、2APB、Gd3+对它的抑制程度都是相似的[8]。由此可知，利胆胆汁酸激活的SOC在电生理性质及诱发Ca2+内流的调控机制与CRAC是相似的，TDCA能激活Ca2+内流通过SOC。那么其它的利胆胆汁酸能否也能激活Ca2+内流通道呢?一些学者的研究表明牛磺熊脱氧胆酸也可诱导Ca2+内流致[Ca2+]cyt增加，触发钙振荡的开始[4];相似的实验[13]也证实了钙振荡的诱发依赖于胞外Ca2+内流，Gd3+可减少钙振荡，这说明Ca2+内流通过SOC对细胞内钙振荡的维持是必需。有研究[17]显示SOC激动剂能够激发正常/缺血再灌注损伤肝细胞产生规律性钙振荡，从而进一步证实SOCs在肝细胞钙振荡中起到了至关重要的作用。因此，可认为利胆胆汁酸促使钙库耗竭，激活Ca2+内流通过SOC，进而增加[Ca2+]cyt。

　　综上所述，TDCA和其它利胆胆汁酸激活SOC机制可能为：通过加强Ca2+外排以及抑制SERCA引导内质网钙库中钙离子耗竭，导致内质网中的STIM 1聚集到细胞膜与内质网交接处，与质膜中的Orai 1相互作用，激活SOC。

　　4.3 淤胆胆汁酸抑制SOC的机制

　　Aromataris等[13]发现，淤胆胆汁酸与细胞预培养12h后，能抑制Ca2+内流通过SOC，但能使细胞内游离钙离子浓度增加;后又利用DBHQ刺激肝细胞，没有检测到钙库中Ca2+的释放，这说明要么在加入DBHQ之前细胞内钙库中的Ca2+已被耗竭，要么是淤胆胆汁酸与内质网相互作用导致DBHQ对SERCA作用的破坏。早前研究[1819]发现淤胆胆汁酸可抑制钙泵导致内质网中钙库耗竭和质膜中持续的钙内流，这更能说明淤胆胆汁酸介导的Ca2+的释放来自细胞中的钙库。而通过免疫荧光成像技术，也可发现淤胆胆汁酸与细胞预培养12h后，同样也可引起异位表达的GFP STIM 1重新分布[13]，然而利胆胆汁酸与淤胆胆汁酸都能细胞内钙库耗竭，但却起到相反的效果，是什么调控机制导致的呢? Várnai等[20]利用化学诱导桥接形成物技术进行了研究，这个形成物位于STIM1与Orai1之间，在钙库耗竭的基础上，使STIM1与Orai1相互作用;通过改变连接质膜与内质网膜之间的长度，发现Orai1需要更大的空间，这说明Orai1仅仅只是较大高分子化合物集群的一部分。由此可认为，利胆胆汁酸与淤胆胆汁酸的作用效果是相反的，可能与对Orai1朝内质网链接处的运动的影响、STIM1与Orai1相互作用、Orai1开放的概率以及对较大高分子化合物集群的不同作用有关。

　　综上所述，LCA与其它淤胆胆汁酸激活抑制SOC的机制可能为： 预培养的LCA及其它淤胆胆汁酸可诱导内质网钙库中Ca2+释放，导致STIM1再分布到质膜与内质网的连接处，可能改变连接处的结构和或抑制Orai1朝内质网链接处的运动和或对较大高分子化合物集群其它部分的作用，抑制SOC。

　5 利胆胆汁酸对胆汁淤积症的治疗作用

　　有研究显示，正常胆汁酸流量对Ca2+内流通过SOC是必需的，进而促使[Ca2+]cyt浓度增加，使胆管收缩[21]。有人认为淤胆胆汁酸抑制Ca2+内流通过SOC会导致细胞内钙稳态以及SOC下游区钙信号通路的破坏[14]。这可能有助于进一步抑制胆汁流量，改变肝细胞的生长环境，最终导致凋亡和坏死[22]。而有研究利用胆汁淤积症鼠模型证实，利胆胆汁酸能刺激胆汁流量[23]。O'Leary等[24]研究显示，在妊娠肝内胆汁淤积症(ICP)、原发性胆汁肝硬化(PBS)、原发性硬化性胆管炎(PSC)等肝脏疾病的早期应用UDCA，将明显减少胆红素、丙氨酸氨基转移酶及碱性磷酸酶的含量，达到治疗胆汁淤积的效果。上述研究从生理、病理上显示利胆胆汁酸能够通过耗竭细胞内钙库中的钙离子导致[Ca2+]cyt浓度增加，进而诱导STIM1的移位使质膜中SOC开放，致使胞外Ca2+内流，填充细胞内钙库中的钙离子，继而使胆小管收缩，加强胆汁酸的排泄，减少胆汁酸的淤积，进而减少了淤积的胆汁酸对胆管及肝细胞的损害，为了解利胆胆汁酸如何在治疗胆汁淤积症发挥有利的作用提供了一个分子基础上的可能机制。

　　6 结语

　　目前，对于SOC调控机制仍然知之甚少，如SOC的分子结构和基因序列等尚未阐明，STIM是钙库Ca2+含量的感受器以及STIM对SOC的调控是近年来的重大进展。SOC和STIM1是胆汁酸对肝细胞作用的新靶点，淤胆胆汁酸抑制Ca2+内流通过SOC可能会加重胆汁淤积症，而利胆胆汁酸则有助于解释其治疗胆汁淤积的药理作用，这为在基因的基础上发现敏感、特异的作用于该通道或调控STIM分子易位并人为控制Ca2+内流的利胆药物提供了理论和实验依据。

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