钙离子通道
前言
皮肤疾病的发生与皮肤屏障功能的障碍及稳态的失衡紧密相关，这些问题可能加剧皮肤疾病的严重性。在皮肤创伤愈合及功能复原的过程中，一系列生物事件及活性分子起着关键作用。钙离子（Ca2+）的正常流动，包括从细胞内储存释放及通过细胞膜流入，对于皮肤功能的维持至关重要。现有研究揭示，Ca2+内流主要受到多种钙离子敏感受体和通道的精细调控，这些调控机制包括电压门控钙通道、瞬时受体电位通道、钙池操纵的钙通道以及受体操纵式钙通道。这些通道不仅维持着细胞内Ca2+的动态平衡，还通过诸如钙调蛋白（CaM）等Ca2+敏感蛋白，参与调控细胞增殖和皮肤细胞的稳态。值得注意的是，这些不同类型的Ca2+通道并非孤立工作，而是可能相互协作，共同调节细胞功能。本文综述了上述各类钙敏感受体和通道的功能特点、相互之间的调节作用以及内在联系，并着重介绍了与钙通道相关的试剂和药物，这些研究成果有望为皮肤病的基础研究和临床实践搭建起一座桥梁。
引言
皮肤，作为人体最为庞大的器官，时刻面临着来自外界的各类伤害。在皮肤遭受创伤后的愈合过程中，多种生物活性分子发挥着至关重要的作用。其中，钙离子（Ca2+）作为一种广泛作用的信号介质和细胞内第二信使，对于建立和保持皮肤的结构完整及稳态具有不可或缺的作用。
通常情况下，钙离子被严格地隔离在细胞外部或储存在如内质网（ER）和肌浆网（SR）等细胞器内，而细胞质中的钙离子浓度则相对较低，由此形成了明显的钙浓度梯度。特别地，在皮肤的颗粒层中，钙离子浓度达到高峰，而在表皮的角质层则急剧下降。这种独特的钙梯度对于维持皮肤屏障功能的正常运作至关重要。
当皮肤受到损伤时，钙离子感应受体（CaSR）会迅速响应，通过不同类型的钙通道将细胞外的钙离子引入细胞内，进而对皮肤细胞的粘附、分化和存活产生深远影响。钙通道大致可分为两类：一类是钙进入通道，它们允许细胞外的钙离子进入细胞内；另一类是钙释放通道，它们则将细胞内储存的钙离子释放到细胞质中。具体来说，钙离子进入通道包括电压门控钙通道（VGCCs）、配体门控钙通道、钙库调控的钙离子通道（SOCCs）以及瞬时受体电位通道（TRP）；而钙离子释放通道则主要包括生物碱利阿诺定受体（RyRs）和肌醇1,4,5-三磷酸受体（IP3Rs）。
随着研究的深入，人们逐渐认识到钙通道在生理和病理条件下对皮肤功能的维持具有重要影响。因此，本文旨在综述当前关于钙敏感受体和通道的研究现状、它们在不同病理条件下的作用机制以及钙通路相关药物的研究进展，以期为难治性皮肤疾病的研究和治疗提供新的视角和思路。
钙敏感受体与通道在调控皮肤功能中的Ca²⁺信号角色
Ca²⁺信号在细胞内受到严密的调控，而钙敏感受体（CaSR）与各类钙通道则是响应不同刺激、允许Ca²⁺进入细胞的关键组成部分。CaSR主要通过Gq信号通路来传递信号。当G蛋白被激活后，它会进一步刺激磷脂酶C（PLC），导致磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）的水解，并生成肌醇1,4,5-三磷酸（IP3）和二酰基甘油（DAG）。IP3在细胞质中扩散，并与内质网/肌浆网（ER/SR）表面的IP3受体（IP3Rs）结合，从而触发Ca²⁺从这些细胞器向细胞质的转运。同时，释放的Ca²⁺和DAG会激活蛋白激酶C（PKC），导致其他分子的磷酸化并产生进一步的生化效应。
细胞内Ca²⁺浓度的升高会通过Ca²⁺/钙调蛋白（CaM）途径来调节细胞周期。这一途径的主要下游靶点包括Ca²⁺/CaM依赖性激酶（CaMK）和钙调神经磷酸酶（CaN），它们能够调节如NFAT、NFκB等转录因子的活性，进而对细胞功能产生深远影响。在这个过程中，多种钙通道可能单独或协同工作，共同协助Ca²⁺信号的传导，并介导多种生物功能的实现。
电压门控钙离子通道（Cav）的功能与特性
生物体内的电活动主要通过细胞膜进行传递。电压门控钙（CaV）通道作为一类关键的跨膜蛋白，能够响应膜电位的去极化而激活，进而将膜上的电信号转化为细胞内的钙离子（Ca²⁺）瞬态，这一过程是多种生理事件被激活的基础。
CaV通道由α1亚基以及与之相关的β、γ和α2δ亚基组成的复合体构成。其中，α1亚基包含四个同源结构域，每个结构域都具有六个跨膜片段。特别是跨膜片段S1-S4，它们构成了电压传感模块，而S5和S6则共同形成了离子通过的孔隙。当细胞受到刺激，膜发生去极化并产生动作电位时，电压传感模块能够感知到这种电位的变化，并相应地介导Ca²⁺的内流。
作为通用的第二信使，Ca²⁺在多种生理现象中发挥着核心作用，包括肌肉收缩、突触传递、激素分泌、基因表达以及细胞死亡等。而VGCCs正是为Ca²⁺提供进入细胞内部环境的通道。VGCCs存在多种亚型，被划分为Cav1、Cav2和Cav3三个亚家族。其中，Cav1通道被称为L型钙通道，它们在高电压下被激活，传导大而持久的离子电流。Cav2通道则根据电流特性和抑制作用的不同，被进一步细分为P/Q型、N型和R型。而Cav3通道，即T型钙通道，在低电压下被激活并传导瞬时电流。
值得注意的是，研究表明正常黑色素细胞和黑色素瘤细胞都表达Cav1和Cav2通道，但只有黑色素瘤细胞表达Cav3（T型）通道。此外，T型通道的阻断剂kurtoxin被发现能够降低黑色素瘤细胞的活力并抑制其增殖，这提示T型通道可能成为潜在的药物治疗靶标。
另一方面，VGCCs也被证实存在于表皮角质形成细胞上。当Ca²⁺离子流入这些细胞时，会延迟皮肤屏障的恢复。而给予硝苯地平、维拉帕米或R-(+)-BAY K8644等VGCC的抑制剂时，则会加速屏障的恢复。当皮肤屏障受损时，其电势会发生变化，产生负电势以促进修复。这些发现表明，VGCCs不仅与皮肤稳态有关，还在皮肤屏障的恢复过程中发挥着重要作用。
瞬时受体电位离子通道（TRP）的概述与功能
瞬时受体电位（TRP）基因最初是在黑腹果蝇的研究中被发现的，当时的研究揭示了一种视力受损的突变果蝇对稳定光线表现出短暂而非持续的反应。这一发现为后续的TRP基因及其编码的TRP蛋白的研究奠定了基础。经过20年的探索，Montell和Rubin成功揭示了TRP基因的结构和定位。而在人类中，直到1995年才首次报道了编码TRP的基因。自此以后，人类中已确定了大约30个TRP相关基因和27种不同的TRP通道。
TRP通道在细胞中扮演着通信站的角色，其功能与所处的细胞类型密切相关。在神经元中，激活的TRP通道可能导致膜的去极化，进而刺激电势的产生。然而，在非兴奋性细胞中，如角质形成细胞，TRP通道则主要调节细胞内钙离子（Ca²⁺）的浓度，这一过程与细胞的增殖和分化紧密相关，从而影响着皮肤屏障的功能。
TRP通道最初被描述为“多模细胞传感器”，意味着它们能够响应多种类型的刺激。然而，随着研究的深入，TRP通道现在被更广泛地认为是“混杂的多效分子”，它们可以由多种物理、化学和其他相关因素触发。
从结构上看，TRP通道可以分为多个亚家族，包括TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TRPP、TRPML和TRPN。最近，在酵母中还发现了第八个TRP家族，被命名为TRPY。根据与果蝇TRP通道的同源性，TRP亚家族可以进一步分为两组：第一组包括TRPC、TRPV、TRPM和TRPA，它们与果蝇TRP通道的相似性最大；第二组则包括TRPP和某些TRPM成员，它们与果蝇TRP通道的关系较远。
值得注意的是，越来越多的证据表明，几种TRP通道与皮肤疾病的发生和发展密切相关。例如，特应性皮炎、牛皮癣、寻常性痤疮、各种形式的皮炎、毛发生长障碍以及皮肤恶性肿瘤等都与TRP通道的异常功能有关。这些发现不仅揭示了TRP通道在皮肤生理和病理过程中的重要作用，也为相关皮肤疾病的治疗提供了新的潜在靶点。
TRPC
TRPC家族包含七个成员（TRPC1-7），它们与果蝇的TRP通道具有很高的相关性。TRPC是非选择性阳离子通道，在可兴奋细胞和不可兴奋细胞中均有表达，并负责调节细胞内Ca2+的流入，以响应多种生理或病理刺激。Ca2+内流的增加会导致膜的去极化以及细胞溶质Ca2+浓度（[Ca2+]c）的升高，这两者都对细胞功能产生重要影响。研究已经报道了TRPC在糖尿病、肾病和心肌损伤中的作用。抑制TRPC的活性可以保护足细胞和心肌细胞的功能，这表明TRPC是药物干预的有潜力的靶点。此外，TRPC还在表皮的人类上皮细胞中表达，并通过调节角质形成细胞的增殖和分化在Darier病中发挥作用。
在胎儿发育过程中，TRPC1在大脑中的表达高于肝脏和肾脏，而在成人中，它主要活跃于心脏、睾丸、卵巢和大脑的多个区域。在人类中，TRPC2被归类为假基因。在表皮中，TRPC1通过调节Ca2+的内流来促进角质形成细胞的分化。内皮细胞表面的TRPC1被证实与可溶性α-Klotho（一种具有多种作用的多效性分子，如抗氧化和血管保护）和血管内皮生长因子（VEGF）/VEGF受体2相互作用，后者调节Ca2+的内流和质膜的通透性，从而有助于维持内皮细胞的完整性。从人类皮下白色脂肪组织培养的脂肪细胞中发现的TRPC1/3 mRNA失调与肥胖、糖尿病和心血管疾病有关。此外，TRPC3的表达与其他皮肤病有关，例如黑色素瘤，由于其快速进展和高度转移的特性，预后通常很差。研究表明，吡唑化合物Pyr3可以抑制TRPC3，从而抑制黑色素瘤细胞的增殖和迁移，并且敲低TRPC3可以抑制黑色素瘤细胞的增殖。
损伤条件可以诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化，从而分泌细胞外基质以促进伤口愈合。TRPC6的表达由非经典TGF-β信号通过p38/SRF介导，可以激活Ca2+反应性蛋白磷酸酶钙调神经磷酸酶，进而诱导肌成纤维细胞的转分化。在表皮中，TRPC6主要在棘层和颗粒层的角质形成细胞中表达，这些细胞在此处进行分化，但在基底层中不表达，这表明TRPC6可能调节Ca2+诱导的角质形成细胞分化。此外，圣约翰草的主要成分hyperforin还可以激活TRPC6以增强角质形成细胞中的Ca2+进入和ATP-Ca2+信号传导，从而促进皮肤伤口的愈合。同样，也有体内和体外证据表明，TRPC4蛋白在牙龈角质形成细胞的细胞膜和细胞质中表达，并调节CaSR诱导的细胞内[Ca2+]的增加。
此外，TRPC家族的一些成员也可以相互影响，甚至可以作为一个复合体发挥作用。例如，TRPC3通过与TRPC1组装，只能作为依赖于STIM1的SOCC发挥作用，而在TRPC4存在的情况下，TRPC6仅能作为依赖于STIM1的通道。STIM1调节TRPC1和TRPC4，后者也介导钙池操纵的Ca2+进入，并通过改变Ca2+浓度影响角质形成细胞的分化和表皮屏障的形成。
TRPV
TRPVs（瞬时受体电位香草酸亚型）对各种组织损伤信号非常敏感，它们的激活通常与疼痛感受相关联。研究还揭示，热TRP通道，包括TRPV1、TRPV2、TRPV3和TRPV4，能够被热量所激活。TRPV亚家族由六个成员（TRPV1-6）构成。在健康的人类皮肤中，TRPV1-4的免疫反应性已在基底细胞和基底上细胞中得到了不同的验证，这些通道主要作为热感觉受体发挥作用。而TRPV5和TRPV6则被证实为上皮细胞的钙离子通道。TRPV1-4则因其能够感知损伤信号而被称为痛觉感受器。
TRPV1是一种对高温、辣椒素和质子（低pH值）敏感的传感器，它同样能对紫外线刺激作出反应。TRPV1的激活会抑制毛干伸长和基质角质细胞的增殖，并导致毛囊过早退化和细胞凋亡。内源性大麻素anandamide（AEA）的应用能通过TRPV1使Ca2+进入细胞，从而提高细胞内Ca2+浓度，这进而会抑制表皮细胞增殖并诱导细胞死亡。最近的研究报道指出，在分化的人原代角质形成细胞中，抑制TRPV1可以消除蛋白酶激活受体-2（PAR-2）激活肽SLIGKV所诱发的Ca2+储存消耗和炎症介质的产生。这些发现表明，过度活跃的TRPV1可能会抑制角质形成细胞的增殖并加剧炎症。
TRPV2受到温度、丙磺舒和大麻素等配体以及脂质的调节。它与TRPV1具有很高的序列同一性（超过50%），但具有更高的温度阈值和激活灵敏度。与TRPV1不同，几乎没有证据表明TRPV2存在于人类上皮细胞中，仅有一项研究通过免疫染色证明了人类皮肤中存在TRPV2。然而，关于TRPV2在上皮细胞中的生理作用的数据仍然缺乏。但值得注意的是，在大鼠体外创面愈合模型中，靶向TRPV2通道的化合物可以通过抑制TGF-β1的释放和真皮成纤维细胞的分化来改善创面的过度收缩。
TRPV3对温暖的温度（低于33°C）有反应，它主要在皮肤角质形成细胞中表达，并介导温暖和疼痛感觉。研究表明，激活的TRPV3会增加人角质形成细胞胸腺基质淋巴生成素（TSLP）、神经生长因子、前列腺素E2和白细胞介素（IL）-33的产生，并诱导小鼠出现抓伤行为。TRPV3的刺激还可以通过NF-κB途径引发强烈的促炎反应。研究还报道，TRPV3和TSLP在瘙痒性烧伤疤痕组织中的表达增加，TRPV3通过TRPV3-smad2/3信号通路诱导肌成纤维细胞分化、胶原生成和TSLP表达。这些结果表明，TRPV3与瘙痒性疾病之间存在直接联系，因此抑制TRPV3可能成为一个有潜力的治疗靶点。
与TRPV3相似，TRPV4也能被温暖的温度激活，并且最初被报道为渗透或机械传感器。TRPV4在全身广泛表达。在TRPV4缺陷的小鼠中，表皮屏障受损，并表现出细胞连接处渗漏、非生理性肌动蛋白重排和分层不足等特征。研究发现，野生型食道角质细胞的细胞迁移和增殖速度都比TRPV4基因敲除细胞慢。此外，TRPV4被证实是TGF-β1诱导的心脏成纤维细胞分化为肌成纤维细胞的必要条件。应用TRPV4特异性拮抗剂AB159908或敲低TRPV4的siRNA可以显著抑制TGF-β1诱导的分化。虽然TRPV4在心脏成纤维细胞中的作用已经得到证实，但关于TRPV4是否也在皮肤的真皮成纤维细胞中发挥作用，或参与伤口愈合和皮肤屏障稳态的调节，仍需要进一步的研究来揭示。
TRPV5和TRPV6都是钙离子选择性通道，它们在上皮细胞的顶端膜上表达，并作为经上皮Ca2+运输的进入通道。TRPV6还参与皮肤屏障的形成和功能，并在细胞外Ca2+浓度升高诱导的终末分化过程中发挥关键作用。此外，缺乏TRPV6的角质形成细胞会表现出相邻细胞之间紧密接触的丧失和扁平化的能力。
钙池操纵的Ca2+通道
钙池操纵的Ca2+通道（Store-Operated Ca2+ Entry, SOCE）是细胞内Ca2+稳态调节的重要机制。当细胞内的主要钙池——内质网（ER）中的Ca2+被释放到细胞质中后，这一过程通常由关键的第二信使IP3触发，为了重新填充这个钙池，细胞会激活质膜上的特定Ca2+通道，即SOCE。
SOCE不仅负责补充耗尽的Ca2+储存，还能产生持续的Ca2+信号，这些信号对控制基因表达、细胞代谢和胞外分泌等基本细胞功能至关重要。在这个过程中，基质相互作用分子STIM蛋白（包括STIM1和STIM2）作为SOCE的Ca2+传感器发挥着关键作用。一旦感知到ER中的Ca2+储存减少，STIM蛋白会转运到质膜，并与ORAI Ca2+通道相互作用，从而激活SOCE。
近年来，研究人员发现SOCE参与了许多生物学事件，包括基因表达调控、细胞代谢调节以及肿瘤进展等。例如，Umemura等人的研究表明，SOCE通过CaMKII/Raf-1/ERK信号通路促进了黑色素瘤的发展。此外，Stanisz等人的研究还发现，在人类黑色素瘤中，ORAI1和STIM2高表达，并调控钙池操纵的Ca2+内流。通过沉默ORAI1和/或STIM2，可以抑制黑色素瘤细胞的增殖、侵袭和迁移能力，这表明ORAI1和STIM1/STIM2可能是预防肿瘤转移的有潜力的治疗靶点。
ORAI1蛋白在控制上皮细胞增殖和极化运动中起关键作用，它主要局限于基底表皮层。Numaga-Tomita和Putney的研究发现，敲低STIM1或ORAI1会显著抑制SOCE，导致角化细胞早期分化标记物角化蛋白1的表达受损，并在低Ca2+条件下抑制HaCaT细胞的正常生长。这些发现进一步强调了SOCE在维持皮肤细胞正常生理功能中的重要性。
此外，ORAI蛋白还与皮肤屏障和免疫功能有关。ORAI1和ORAI2可以形成异型通道复合物，其中ORAI2能够减弱ORAI1的功能并限制SOCE的大小，从而微调免疫应答。这些观察结果表明，ORAI蛋白在维持皮肤屏障完整性和调节免疫功能方面发挥着重要作用。值得注意的是，ORAI还与TRP通道存在相互作用。研究发现，ORAI1和TRPV1在质膜上相互关联并靠近移动。Ca2+通过TRPV1通道进入细胞后，可以诱导强烈的钙依赖性ORAI1失活，从而影响细胞迁移和伤口愈合等过程。此外，Woo等人合成了一种朱栾倍半萜的化学衍生物nootkatol，该化合物可以通过TRPV1和ORAI1分别抑制角质形成细胞中胶原降解酶和基质金属蛋白酶-1 (MMP-1)的分泌以及黑色素细胞中的色素过度沉积，从而防止紫外线辐射引起的光老化。这一发现为靶向离子通道预防光老化提供了一种有希望的策略。
结论
Ca2+作为生命活动中不可或缺的信号分子，其动态平衡对于维持细胞稳态、调控生理功能至关重要。钙通道作为调节细胞内Ca2+浓度的关键参与者，不仅参与了皮肤稳态的维持，还与多种皮肤病的发生和发展密切相关。尽管已有大量研究揭示了钙通道在皮肤病中的作用，但仍有许多未知领域等待探索。
首先，关于伤口愈合过程中钙电流的变化机制，目前仍缺乏深入的了解。这一过程涉及多种钙通道的激活和调节，但具体的时空特征和分子机制尚待阐明。其次，TRP通道在受伤后的初始开放机制及其表达或功能改变的因果关系也是研究的热点之一。了解这些机制有助于揭示TRP通道在伤口愈合和炎症调控中的确切作用。此外，Ca2+通道是否直接参与触发炎症和/或关闭伤口愈合反应的过程，仍需进一步的研究来证实。这对于开发针对炎症和伤口愈合的新型治疗策略具有重要意义。
值得注意的是，Ca2+通道在可兴奋细胞和不可兴奋细胞中的调节作用存在差异。了解这些差异有助于揭示Ca2+通道在不同类型细胞中的特异性功能和调控机制。钙通道阻滞剂作为一种药物，其减少Ca2+流动的作用为治疗某些皮肤病提供了潜在的策略。然而，其确切的治疗效果和机制仍需进一步的研究来验证和优化。除了Ca2+通道外，其他转运体如Ca2+泵、细胞膜钠钙交换器和内质网Ca2+泵等也参与了细胞内Ca2+浓度的调节。这些转运体与钙敏感受体等其他受体相互作用，共同维持机体的Ca2+稳态。了解这些转运体和受体的功能和调控机制，有助于全面揭示细胞钙信号的调控网络。在不同的细胞中，还存在其他特定的离子通道和转运体参与细胞钙信号的调控。这些通道和转运体的多样性使得钙信号具有复杂的时空特征和生理功能。因此，在研究钙信号时，需要综合考虑多种离子通道、转运体和受体的相互作用和影响。
综上所述，钙通道、钙转运体和钙受体在维持钙稳态和调控生理功能中发挥着重要作用。了解这些分子的功能和调控机制，有助于揭示相关疾病的发病机制和开发有效的治疗策略。未来的研究应进一步探索这些分子的相互作用和调控网络，以及它们在皮肤病和其他疾病中的具体作用机制。
| 名称 | 货号 | 规格 |
| 人神经细胞离子通道 PCR Array Panel | LXRPH138 | 84 gene |
| 大鼠神经细胞离子通道 PCR Array Panel | LXRPR089 | 84 gene |
| 人神经细胞离子通道 PCR Array Panel | LXPH138 | 84 gene |
| 小鼠神经细胞离子通道 PCR Array Panel | LXRPM101 | 84 gene |
