Кіріспе

Homo sapiens түріндегі белок кодтаушы ген TRPV6 – бұл жасуша мембранасындағы кальций (Ca2+) арнасының белогы, ол негізінен ішекте кальцийдің (Ca2+) сіңірілуінің алғашқы қадамына қатысады.

Жіктеу

Транзиторлық рецептор потенциалы ванилоидтар 6 (TRPV6) – эпителийлік Ca2+ арнасы, ол транзиторлық рецептор потенциалы (TRP) белдіктер туысына жатады. TRP туысы – иондық гомеостазды қамтамасыз ету және әртүрлі физикалық және химиялық стимулдарды қабылдау үшін маңызды канал ақуыздарының тобы. TRP арналары температураны, осмостық қысымды, иіс сезуді, дәмді және механикалық күштерді анықтай алады. Адам геномы 28 TRP арнасын кодтайды, оның ішінде алты TRPV арнасы бар. TRPV5 және TRPV6 Ca2+ тасымалына қатысады, ал TRPV1 және TRPV3 – әртүрлі температуралық шегі бар жылу сенсорлары, TRPV4 болса осмолярлықты сезінуге қатысады. TRPV6 генінің генетикалық ақаулары жаңа туған нәрестелердегі өтпелі гиперпаратиреозбен және ерте басталатын созылмалы панкреатитпен байланысты. TRPV6 дисрегуляциясы гиперкальциурияға, бүйректе тас пайда болуға, сүйек ауруларына, кератиноциттердің дифференциациялануының бұзылуына, қаңқа деформацияларына, остеоартритке, еркектердің сүйексіздігіне, Пендред синдромына және кейбір қатерлі ісік түрлеріне де әсер етеді. TRPV6 бастапқыда кальций тасымалдаушы протеин 1 (CaT1) деп аталған, бірақ эпителийлік кальций каналы 2 (ECaC2) және CaT1-ге ұқсас (CaT L) атаулары да ерте зерттеулерде осы каналды сипаттау үшін қолданылған.

Гендер орналасуы, хромосомалық орналасуы және филогенезия

Адамның TRPV6 гені 7q33-34 хромосомалық локуста, 7q35-тегі TRPV5 гомологына жақын орналасқан. Адамдағы TRPV6 гені 2906 базалық жұптан тұратын мРНК-ны кодтайды. TRPV6 ақуызы, биологиялық зерттеулерде қолданылатын ақуыздың аннотацияланған нұсқасымен салыстырғанда, плацентада және кейбір физиологиялық жағдайларда 40 аминқышқылынан тұратын N-терминалдық кеңейтуге ие. Филогенетикалық талдаулар сүтқоректілерде, савропсидтерде, амфибияларда және хондрихтилерде TRPV6 паралогтарының әр топтың ата-бабасындағы тәуелсіз дупликация оқиғаларынан пайда болғандығын көрсетті. Полиморфизмдер бес негіз бен үш аминқышқылымен ерекшеленетін "ататектелген вариант" және "туынды вариант" тудырады. Ататектелген TRPV6 аллелінің жиілігі әртүрлі популяцияларда әртүрлі болады.

Тіндердің таралуы

TRPV6 ақуызы эпителийлік тіндерде, мысалы, ішек, бүйрек, плацента, эпидидимис және экзокринді бездерде, мысалы, бүйрек үсті безі, простата және сілекей, тер және сүт бездерінде экспрессияланады. Адамдарда TRPV6 ақуызының экспрессиясы қызылорақ, асқазан, жұқа ішек, тоқ ішек, бүйрек үсті безі, сүт бездері, жұмыртқалық, қалқанша без және простатада иммуногистохимиялық әдістермен анықталды. TRPV6 экспрессиясының профиліне жас, жыныс, Ca2+ және витамин D3 деңгейі, гормоналды күйі, тіндердегі орналасуы, жасушалық орналасуы, репродуктивтік күйі және емшектен айыру күйі де әсер етеді (Регламент бөлімін қараңыз). Адамдарда TRPV6 транскрипттері плацентада, бүйрек үсті безінде, простатада және он екі елі ішекте және простатада солтүстік блоттеу арқылы; ал он екі елі ішекте, геюнумда, плацентада, бүйрек үсті безінде, ұрықта, бүйректе, мида және тоқ ішекте жартылай сандық ПТР арқылы анықталды. Егешқұйрықта TRPV6 транскриптінің молылығы РТ ПЦР әдісімен өлшенген: простата > асқазан, ми > өкпе > он екі елі ішек, көк сүйек, жүрек, бүйрек, сүйек > тоқ ішек > қаңқа бұлшық еттері > бүйрек үсті безі. Адамның ақуыз атласы және РНК секциясына негізделген деректер TRPV6 мРНК плацента, сілекей безі, бүйрек үсті безі және простатадан басқа көптеген тіндерде төмен екенін көрсетеді. TRPV6 мРНК егешқұйрықтың қабықша сүйектеріндегі остеокласттардың апикальды доменінде экспрессияланады. Кортикальдық және трабекулярлық остеоциттер TRPV6 мРНК экспрессиясын көрсетпейді, ал остеобластар нашар экспрессияны көрсетеді.

Физиологиялық функциялары

Ca2+ селективті арна протеиндері TRPV6 және TRPV5 белгілі бір органдарда кальций концентрациясын сақтау үшін бірлесіп жұмыс істейді. TRPV6 апикалық Ca2+ кіру арналары ретінде қызмет етеді, бұл ионның ішекте, плацентада және, мүмкін, басқа да экзокриндік органдардағы трансклеткалық тасымалын қамтамасыз етеді. TRPV6 аналық-ұрықтық кальций тасымалында, кератиноциттердің дифференциациясында, вестибулярлық жүйенің эндолимфалық жүйесіндегі Ca2+ гомеостазында және ерлердің фертильділігін сақтауда да маңызды рөл атқарады.

Ca2+ сіңіруі ішекте

Ca2+ сіңірудің екі жолы белгілі: параклеттік тасымалдау және трансклеткалық тасымалдау (4-суретті қараңыз). Ca2+ концентрациясы жоғары диета ионның ішектің бойымен параклеттік тасымалдануына жағдай жасайды, бұл оларға эпителий жасушаларын байланыстыратын жасушааралық тығыз байланыстар арасынан өтуге мүмкіндік береді. Керісінше, ішек люменіндегі [Ca2+] концентрациясы плазмадағы концентрациясынан төмен болған жағдайда (мысалы, диетада Ca2+ жетіспегенде) Ca2+ толық сіңіру үшін трансклеткалық жол қажет. Трансклеткалық Ca2+ тасымалдауында үш маңызды қадам анықталған: TRPV6 арқылы Ca2+ ионының апикальді жағынан жасушаға енуі (1-қадам), Ca2+ ионының кальбиндин D9k-мен байланысуы (2-қадам) және Ca2+ ионының базальтеральді жағынан плазмалық мембрана Ca2+ АТФазасы (PMCA1b) арқылы шығуы. TRPV6, дистальды жиынтық түтікшелер мен жалғанатын түтікшелердің апикальді домендерінде TRPV5 және Calbindin D28K-мен бірге орналасқандығы белгілі [20]. TRPV5 KO егеуқұйрықтары Ca2+ жоғалтуын он екі елі ішекте TRPV6 экспрессиясын арттыру арқылы толықтырады.

Ана мен ұрықтың Ca2+ тасымалы

TRPV6 плаценталық Ca2+ тасымалдауында шешуші рөл атқарады. Бұл процесс өте маңызды, себебі плацента арқылы кальций тасымалдаудың бұзылуы Ca2+ тапшылығы синдромы мен жатыр ішіндегі өсудің шектелуіне алып келуі мүмкін. TRPV6 экспрессиясы егеуқұйрықтардың жүктілік кезеңінің соңғы 4 күнінде 14 есеге артады және ұрықтың сүйек минералдануының ең жоғары сатысына сәйкес келеді. Әдемі, TRPV6 экспрессиясы TRPV5-ке қарағанда ~1000 есе жоғары. Плацентада TRPV6 трофобластар мен синцитиотрофобластарда өрнектеледі.

Эпидидимальды Ca2+ реттеу және ерлердің құнарлылығына әсері

Эпидидималық люмендегі кальций концентрациясының реттелуі сперматозоидтардың қозғалғыштығы үшін маңызды. TRPV6 арқылы эпидидимистегі люминальды Ca2+ концентрациясының төмендеуі егеуқұйрықтардың еркек фертильдігі үшін маңызды.

Сүйек денсаулығы

Төмендетілген диеталық Ca2+ жағдайында TRPV6 KO егештерінде қалыпты сарысу кальций деңгейі сүйектің есебінен сақталады. TRPV6 остеокластарда маңызды рөл атқарады, бірақ остеобластарда жоқ. TRPV6 KO егештерінде мүйіз қабаты жұқарады, ал егестердің 20%-ында алопеция және дерматит байқалады. TRPV6 экспрессиясы жатырда 17β эстрадиол және прогестерон гормондарымен реттеледі деп саналады. Кеміргіштерде TRPV6 мРНҚ лабиринттік және губка тәрізді аймақтарда, сондай-ақ жатырдың плацентаға бекітілмеген аймақтарында экспрессияланады. Жүктіліктің кезеңі TRPV6 экспрессиясының маңызды регуляторы болып табылады. TRPV5/6 экспрессиясының төмендеуі және нәтижесінде Ca2+ тасымалының төмендеуі адам трофобластарындағы пролиферация профилін өзгертеді деп есептеледі; бұл процесс өз кезегінде преэклампсияның дамуымен байланысты.

Созылмалы панкреатит

Жақындағы дәлелдер табиғи түрде TRPV6 функциясының жоғалуына ие нұсқалардың кейбір демографиялық топтарды созылмалы панкреатитке (ХП) ұшыратуы мүмкін екенін көрсетеді, бұл панкреатикалық жасушалардағы кальций гомеостазын бұзу арқылы жүзеге асырылады. Созылмалы панкреатитпен ауыратын науқастар арасындағы секвенделеу зерттеулері жапон, неміс және француз науқастарында ХП қаупін арттыратын 33 аминқышқылы алмасу және 2 мағынасыз нұсқаның бар екенін анықтады. Зерттеулер көрсеткендей, Ca2+ тас пайда болуына бейім жандарда (нефролитиаз) TRPV6 функциялық гаплотипінің жиілігі, осыған бейім емес жандарға қарағанда едәуір жоғары. Жануарлар зерттеулері және TRPV6 бір нуклеотидтік полиморфизмі (SNPs) зерттеулерінде байқалған гиперкальциурия фенотипі TRPV6 гаплотипінің ішек арқылы сіңудің және бүйрек арқылы қайта сіңудің бұзылуына байланысты абсорбциялық және бүйрек гиперкальциуриясының (бүйрек тастары) маңызды тәуекел факторы болуы мүмкін екенін ұсынады. Афроамерикалықтарда бүйрек тастары ауруларының азырақ кездесуі және ататектердің гаплотипінің салыстырмалы түрде жоғары таралуы, осы гаплотиптің осы демографиялық топта Ca2+ қайта сіңуін арттырып, бүйрек тастарының пайда болуын азайтатын теорияны қолдайды. Сорцидиннің C терминалды бөлігі TRPV6-мен байланысу арқылы Ca2+ сіңуін тежейтін препарат. Бұл препаратты клиникаға дейінгі зерттеулер сүйек резорбциясы ауруларын емдеуде үлкен үміт береді. Сонымен қатар, TRPV6 жоқ тышқандары шеміршек фибрилляциясы, эбёрнация және протеогликан жоғалуы сияқты бірнеше остеоартрит (ОА) фенотиптерін көрсетеді. Ауру ішкі құлақта экспрессияланатын аниондық Cl−/HCO3− алмастырғышының кодталған белок пендриннің функциясын бұзатын мутациялардан туындайды. Өкпедегі ұсақ емес жасушалық қатерлі ісік және бүйрек қатерлі ісігі. TRPV6 онкоканал ретінде қарастырылады, ол жасуша циклы, апоптоз және көші-қон сияқты процестерді реттейтін молекулалық драйверлерде Ca2+ енуден туындаған бұзылыстарды тудыру арқылы қатерлі ісік прогрессиясына ықпал етеді, соның салдарынан қатерлі ісік жасушаларына көбею және тіршілік ету артықшылықтарын береді. TRPV6 артық экспрессиясы патологиялық сатымен, ісіктің дәрежесімен, простатаның қосымша инвазиясымен, лимфа түйіндерінің метастаздарымен және простата қатерлі ісігінің андрогендік терапиясына қарсылықпен күшті байланысты. TRPV6 экспрессиясы ісіктің дәрежесіне күшті байланысты болғандықтан, ол прогрессивті простата қатерлі ісігінің прогностикалық маркері ретінде танылады. TRPV6 экспрессиясы бірнеше сүт безі қатерлі ісігі жасушаларының және простата қатерлі ісігі жасушаларының желілерінде байқалды. Простата қатерлі ісігі жасушаларының PC 3 және LnCAP желілері PrEC және BPH 1 игі эпителий жасушаларына қарағанда TRPV6-ны артық экспрессиялайды. TRPV6 артық экспрессиясы ішектің қатерлі ісігінің ерте сатысымен байланысты, ал ішектің қатерлі ісігінің тынығуы апоптозды тудырады және қатерлі ісік жасушаларының көбеюін тежейді. Механизм тұрғысынан, TRPV6 арналарының кальмодулинмен байланысу домендеріндегі мутациялар жоғарғы ішектің аденокарциномы жасушаларына инвазивті қасиеттер береді. p38α және GADD45α ақуыздары SW480 ішектің қатерлі ісік жасушаларында D витаминінің сигнализациясын күшейту арқылы TRPV6 экспрессиясын жоғарылатады деп есептеледі. TRPV6 инсулин тәрізді өсу факторларының (IGF) әсерінен PI3K PDK1 Akt сигнализациясын күшейтеді және адам ішектің қатерлі ісігін дамытады. TRPV6 панкреатикалық қатерлі ісікпен ауыратын науқастардың ісік тіндерінде жоғары реттеледі және панкреатикалық нейроэндокриндік ісіктердің NFAT тәуелді механизмдерінің көбеюін ынталандырады. TRPV6-ны өшіру қарынша безінің қатерлі жасушаларында апоптозды және жасуша циклының тоқтауын тудырады және олардың инвазиясын, көбеюін және көшіруін тежейді. Асқазан қатерлі ісігі жасушаларында TRPV6 мәжбүрлі экспрессиясы олардың капсаицинді индуцирлеген апоптозға сезімталдығын арттырады, ал каналдың siRNA арқылы өшірілуі бұл сезімталдықты басады. TRPV6 төмендеуі тамақ ішек қатерлі ісігінің прогностикалық маркері ретінде ұсынылды. TRPV5 және TRPV6 коэкспрессиясының төмендігі ұсақ емес жасушалық өкпе қатерлі ісігінде қайталанусыз өмір сүрудің нашар болуын болжайтын белгілер ретінде ұсынылды. TRPV6 транскрипттерінде транскрипциялық басталу орнына (TSS) қатысты -1.2, -2.1, -3.5, -4.3 және -5.5 кб позицияларында кем дегенде бес витамин D реакция элементі (VDRE) анықталды. Осы бес нүктеде орналасқан VDREs -1.2, -2.1 және -4.3 кб позицияларында -3.5 және -5.5 кб позицияларындағы VDREs-ке қарағанда 1,25(OH)2D3-ке едәуір жауапты, олар ішектегі витамин D-ге байланысты транскрипциялық реттеуге маңызды үлес қоспайды. Витамин D-ге байланысты транскрипциялық реттеудің маңызды қадамдары: 1) витамин D-нің оның сәйкес витамин D рецепторына (VDR) байланысуы, 2) витамин D рецепторы (VDR) ретиноид X рецепторы гетеродимерлік кешенінің ядроға транслокациясы, 3) VDR RXR кешенінің TRPV6 генінің промоторына байланысуы, 4) промоторға стероид рецептор коактиваторы 1 және РНҚ полимераза II-нің тартылуы және 5) гистон H4 ацетилдену оқиғалары арқылы жүзеге асырылатын транскрипциялық белсендіру.

Диета

Тамақтағы Ca2+ және D витаминінің мөлшері TRPV6 экспрессиясының ең маңызды реттеушілері болып табылады. Қоректен Ca2+ жеткіліксіз түскен жағдайда, TRPV6 жоқ милерде кальцийдің қалыпты қан деңгейі сүйектің есебінен сақталады.

Жүктілік және бала емізетін кезең

Жүктілік және емізу кезінде WT және VDR KO егешқұйрықтарында он екі елі ішекте TRPV6 транскрипттерінің экспрессиясы артады. Пролактин гормоны TRPV6 транскрипциясын күшейтеді және емізуші және жүкті егешқұйрықтарда ішекте кальцийдің (Ca2+) сіңірілуін арттырады, бұл емізу кезінде сүйек минералдануының төмендеуіне бейімделу механизмі болуы мүмкін.

Қартаю

ТРПВ6-ның ішектегі экспрессиясы егеуқұйрықтардың жасына және тіндердің орналасуына қарай күрт өзгеріп отырады. Он екі елі ішегінде TRPV6 экспрессиясы P1 кезінде анықталмайды, ал егеуқұйрықтар P14-ке жеткенде 6 есеге артады. Сол сияқты, жалғақ ішегінде де экспрессия жасқа байланысты өзгереді, TRPV6 деңгейі P1-ден P14-ке дейін артып, 1 айлық жаста әлсірейді және ересек егеуқұйрықтарда анықталмайды.

Жыныстық гормондар

Жыныстық гормондар TRPV6-ны реттеуде маңызды рөл атқарады. Еркек тышқандармен салыстырғанда, әйел тышқандарда Д витаминімен емдегеннен кейін он екі елі ішектің TRPV6 мРНҚ экспрессиясы 2 есе артады. Жыныстық гормондарға байланысты TRPV6-ның гендерлік айырмашылықтары, еркектерге қарағанда TRPV6 және VDR экспрессиясы төмендеген менопаузадан кейінгі егде жастағы әйелдерде остеопорозға қатысты тәуекелдің жоғары болуымен байланысты деп саналады. Прогестеронға қарсы әрекет ететін RU486 және эстрогенге қарсы әрекет ететін ICI 182,780 препараттары, кеміргіштерде прогестерон және эстроген рецепторларына тиісінше қарсы әсер ете отырып, TRPV6 экспрессиясын төмендетеді. Эстроген, прогестерон және дексаметазон ми қабығы мен тышқандардың гипоталамусында TRPV6 экспрессиясын арттырады, бұл TRPV6-ның мида кальцийдің сіңуіне қатысуы мүмкін екенін көрсетеді.