【INC国际大咖研究成果】Naltriben 激活瞬时受体电位 M7（TRPM7） 通道可增强胶质母细胞瘤细胞的迁移和侵

　　INC国际儿童脑瘤大咖、世界神经外科联合会(WFNS)执行委员会&顾问委员会成员之一的James T. Rutka教授发表研究《Activation of TRPM7 by naltriben enhances migration and invasion of glioblastoma cells》(Naltriben激活瞬时受体电位M7(TRPM7) 通道可增强胶质母细胞瘤细胞的迁移和侵袭能力)，以下是研究简述。

　　01. 摘要

　　胶质母细胞瘤(GBM)是中枢神经系统中常见且侵袭性极强的脑肿瘤，预后极差，中位生存期不足15个月。TRPM7离子通道的异常表达与GBM的生物学行为密切相关。本研究利用人胶质母细胞瘤细胞系U87.评估了TRPM7激动剂naltriben对GBM细胞活性、迁移及侵袭能力的影响。首先，通过全细胞膜片钳技术，我们发现naltriben可增强U87细胞中的内源性TRPM7样电流。此外，Fura-2钙成像显示，使用naltriben后细胞内出现显著的钙离子内流。进一步实验表明，naltriben显著增强了U87细胞的迁移和侵袭能力(通过划痕实验、Matrigel侵袭实验及MMP-2蛋白表达水平评估)，但对其活性与增殖能力(MTT实验评估)无明显影响。Western blot检测结果显示，naltriben可增强MAPK/ERK信号通路的活性，而对PI3K/Akt通路无明显影响。综上所述，TRPM7活性的增强可加剧GBM的恶性迁移与侵袭特性。

　　02. 研究结果

　　在本研究中，我们报告了 naltriben 的以下作用：

　　1)增强广泛使用的 U87 人胶质母细胞瘤(GBM)细胞系的内源性 TRPM7 通道活性，并诱导钙离子内流;

　　2)增强 U87 细胞的迁移和侵袭能力;3)上调 MAPK/ERK 信号通路。

　　此前，我们报道过与正常人星形胶质细胞相比，U87 细胞中 TRPM7 的 mRNA、蛋白以及通道活性均上调。在本研究中，我们发现 naltriben 进一步增强了 U87 细胞中的 TRPM7 样电流。这种显著的 TRPM7 增强效应在 naltriben 洗脱前保持稳定，与其他研究团队在 TRPM7 过表达的 HEK293 细胞或原代心室肌细胞中的报道一致。对于 GBM 而言，这表明尽管其基础 TRPM7 活性相较于正常星形胶质细胞已上调，但该通道仍可被进一步激活。更广泛的暗示是，GBM 中正向调控 TRPM7 的内源性生理或病理生理信号通路会增强癌症的迁移和侵袭能力。最终，这将对 GBM 患者的预后产生灾难性影响。

　　此外，我们观察到，当TRPM7 通道活性被 naltriben 增强时，基质金属蛋白酶 - 2(MMP - 2)的蛋白水平升高。这与我们之前的报道一致，当时我们称 TRPM7 抑制后 MMP - 2 水平下降。在癌细胞中，MMP - 2 位于侵袭体中，参与细胞外基质的降解，从而协助侵袭过程。本研究表明，增强 TRPM7 活性可能通过上调 MMP - 2 来增强 GBM 的侵袭性，而我们之前的研究则显示了 TRPM7 抑制的相反效果。综合当前发现与以往报道，有强有力证据表明 TRPM7 活性通过调节 MMP - 2 表达成为连接该通道与 GBM 侵袭性的潜在机制。

　　在增殖、迁移和侵袭的GBM 中发挥关键作用的两个重要信号级联反应是 PI3K/Akt 和 MAPK/ERK 信号通路。由于这些信号通路在许多人类癌症(包括 GBM)中过度活跃，因此发现有效的 Akt 和 ERK 抑制剂引起了关注。目前，有临床试验正在评估抑制 PI3K/Akt 和 MAPK/ERK 信号通路的药物。有趣的是，患者对仅抑制其中一条信号通路的治疗反应并不理想。这表明 PI3K/Akt 和 MAPK/ERK 信号通路之间可能存在相互作用，针对同时调节这两条通路的上游调节因子或许是治疗 GBM 的更有效策略。多项研究表明，在多种细胞类型中 TRPM7 调节 PI3K/Akt 和 MAPK/ERK 信号通路。在肝星状细胞中敲低 TRPM7 可防止 PDGF - BB 诱导后 p - Akt 和 p - ERK1/2 水平升高。此外，在 OVCA 细胞或人肺成纤维细胞中沉默 TRPM7 会降低 p - Akt 水平，在乳腺癌细胞中则会降低 p - ERK1/2 水平。在 GBM 领域，我们实验室此前研究显示，沉默或药理学抑制 TRPM7 可降低 p - Akt 和 p - ERK1/2 水平，从而下调 PI3K/Akt 和 MAPK/ERK 信号通路。

　　鉴于以往研究，我们推测naltriben 增强的 TRPM7 活性将上调这些通路。然而，在本研究中，我们发现尽管 p - ERK 表达增加，但作为 PI3K/Akt 信号通路关键蛋白的 Akt 磷酸化水平并未改变。对于这一不变情况，我们有几种解释。由于在 GBM 中异常表达的其他离子通道(例如 TRPML - 2 通道)也可调节 PI3K/Akt 信号通路，因此单独增强 TRPM7 活性可能不足以进一步上调 PI3K/Akt 本已过度激活的通路。此外，癌细胞中 PI3K/Akt 通路过度活跃的主要功能结果是防止细胞凋亡和促进增殖。PI3K/Akt 信号通路不变与我们的活性实验相一致，我们发现用 naltriben 增强 TRPM7 活性并未增强 GBM 的活性。事实上，naltriben 处理以剂量依赖性方式略微降低了 U87 的活性，我们推测这是由于持续且长时间(24 小时)的钙离子内流所致。这是因为其他研究团队也表明，TRPM 通道的长时间激活可能导致钙离子失衡，从而引发癌细胞死亡。另一方面，MAPK/ERK 信号通路已被证明除了促进增殖外，还强烈促成癌细胞的侵袭性。我们当前的发现显示，在用 naltriben 增强 TRPM7 活性后，GBM 侵袭性增强且 p - ERK 水平升高，这与以往研究一致。尽管如此，TRPM7 与 MAPK/ERK 通路相互作用的分子机制仍不明确。由于磷脂酶 C 可调节 MAPK/ERK 和 PI3K/Akt 信号，我们推测与 TRPM7α型丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶结构域相互作用的 TRPM7 相关 PLC 同工酶可能参与其中(图 5 展示了一个示意图模型)。有必要进一步调查以阐明这一点。总之，用 naltriben 增强 TRPM7 通道活性增强了 U87 的迁移和侵袭，可能通过上调 MMP - 2 蛋白表达以及 MAPK/ERK 信号通路实现。我们的发现进一步表明 TRPM7 可作为 GBM 治疗的潜在靶点。

　　图 1：Naltriben 激活 U87 细胞中的 TRPM7 样电流。 (A)代表性电流密度 - 电压曲线(1 为浴液溶液;2 为灌注 50 μM Naltriben，注意最大激活出现在 Naltriben 应用后约 1 分钟;3 为洗脱)。 (B)TRPM7 在 +80 mV 时的外向电流的代表性时间过程。 (C)比较对照组与用 Naltriben 激活 TRPM7 的外向电流在 +80 mV 时的汇总图表。*** 表示 p < 0.001(学生 t 检验，n = 6/组)。 (D)使用香芹酚(300 μM)评估对 Naltriben 增强的 TRPM7 样电流的药理学抑制。代表性电流密度 - 电压曲线(1 为浴液溶液;2 为灌注 50 μM Naltriben;3 为同时灌注 Naltriben 和 300 μM 香芹酚)。 (E)TRPM7 在 +80 mV 时的外向电流的代表性时间过程。 (F)比较应用香芹酚前后 Naltriben 增强的外向电流在 +80 mV 时的汇总图表。** 表示 p < 0.01(学生 t 检验，n = 3/组)。

　　图 2：Naltriben 引发钙离子内流，这或许能解释 U87 细胞活性的降低。(A)用于评估 U87 细胞活性的 MTT 实验汇总图表。细胞经载体(0.1% DMSO;对照组;n = 24)或 Naltriben(25–100 μM;n = 18)处理 24 小时。**** 表示 p < 0.0001(单因素方差分析;与对照组比较)。(B)Fura-2 比值钙成像实验。U87 细胞在室温下于暗处预加载 Fura-2 AM(2 μM)30 分钟。Fura-2 钙信号在 340 和 380 nm 的交替激发波长下获取。[顶部] U87 细胞在施用 50 μM Naltriben 前(静息基础状态)、施用中(开始 Naltriben 应用;持续 Naltriben 应用)以及施用後(Naltriben 峰值)的代表性原始图像。白色比例尺代表 25 μm。信号强度颜色条代表 340/380 比值。[左下方] Fura-2 比值钙成像实验的代表性 340/380 曲线(1 为首次施用 50 μM Naltriben，2 为洗脱後再次施用 Naltriben)。[右下方] Fura-2 钙成像实验汇总图表，显示初次接触 Naltriben(n = 24)与洗脱後后续灌注(n = 21)的钙响应无显著差异。

　　图 3：Naltriben 增强 U87 细胞的迁移和侵袭能力。 (A)划痕诱导后伤口愈合的代表性图像。细胞经载体(0.1% DMSO;对照组;n = 6)或 Naltriben(50 μM;n = 10)处理后，在 0、4、8 和 12 小时捕捉图像，并分析创口闭合情况。 (B)与相应时间点的对照组相比，经 Naltriben 处理的细胞在 4、8 和 12 小时的创口闭合程度显著更高。** 表示 p < 0.01(学生 t 检验)。 (C)Corning Biocoat Matrigel 侵袭实验的代表性图像，用于在体外检测细胞侵袭。细胞经载体(0.1% DMSO;对照组;n = 6)或 Naltriben(50 μM;n = 6)处理 12 小时。 (D)与对照组相比，经 Naltriben 处理的细胞在 12 小时的侵袭能力显著更高。** 表示 p < 0.01(学生 t 检验)。

　　图 4：Naltriben 上调 U87 细胞中 MMP-2 的表达，并增加 ERK1/2 的磷酸化水平。 (A)Western 免疫印迹的代表性图像。细胞经 50 µM Naltriben 处理 24 小时后，通过 Western 免疫印迹测定蛋白表达。Naltriben 处理组与对照组的比较总结如下： (B)MMP-2/β-actin 比值; (C)p-ERK1|2/β-actin 比值; (D)t-ERK1|2/β-actin 比值; (E)p-ERK1|2/t-ERK1|2 比值; (F)p-Akt/β-actin 比值; (G)t-Akt/β-actin 比值; (H)p-Akt/t-Akt 比值。表示 p < 0.05(学生 t 检验，n = 3/组)。

　　图 5：示意图模型展示了 TRPM7 激活对 U87 细胞迁移和侵袭影响的细胞信号通路。TRPM7 通道可通过调节钙离子和镁离子内流来响应细胞外或细胞质刺激。此外，TRPM7 包含一个自磷酸化的 α 型丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶结构域，该结构域能调节其他细胞质底物(如 PLC)的磷酸化，进而调节 MAPK/ERK 信号通路。最终，功能基因的转录和翻译受到影响。Naltriben 激活 TRPM7.上调 MAPK/ERK 信号通路，最终增强 U87 细胞的迁移和侵袭能力。

　　03. 关于作者

　　国际儿童脑肿瘤大咖 James T. Rutka教授

　　教授是世界神经外科联合会(WFNS)执行委员会&顾问委员会成员之一，发表超过500多篇的文章，在临床上的研究方向以颅内肿瘤为主，对胶质瘤、纤维瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤具有多年的临床经验，擅长清醒开颅术、显微手术和被广泛用于治疗恶性脑瘤和癫痫的国际前沿技术激光间质热疗(LITT)技术经验，对于儿童胶质瘤，尤其是高级别胶质瘤开展多项临床试验，其所在的医院加拿大SickKids是国际知名的儿童医院之一。

• 文章标题：【INC国际大咖研究成果】Naltriben 激活瞬时受体电位 M7（TRPM7） 通道可增强胶质母细胞瘤细胞的迁移和侵
• 更新时间：2025-06-12 17:13:29