恶性肿瘤是危害人类健康的主要问题之一^[1]，目前采用的治疗手段主要包括手术切除及放、化疗。手术切除仅适用于恶性肿瘤初期，且大部分患者预后不良，甚至出现复发；而放化疗通常伴随着极大的毒副作用，并容易产生耐药现象。因此，特异性靶向肿瘤细胞，实现对恶性肿瘤的高效治疗成为了目前研究领域的热门方向之一。近年来许多研究表明，瞬时电位受体(transient receptor potential，TRP)通道家族中成员TRPM7的激活与肿瘤发展进程紧密相关^[2-3]，其可通过调节细胞内阳离子浓度、诱导细胞周期紊乱，促进上皮细胞-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、血管生成等过程，促进肿瘤的生存、增殖、侵袭及转移。此外，TRPM7特殊的C-末端激酶结构域也与肿瘤转移相关，并可能作为治疗肿瘤的特异性靶点。本文对TRPM7的结构及功能特点进行简介，对TRPM7与肿瘤发生发展的相关性及TRPM7的潜在靶向治疗药物进行综述。希望通过本文能够加深对TRPM7通道的认识，并为临床靶向TRPM7治疗肿瘤药物的开发提供一定的参考。

1 TRPM7的结构和功能 1.1 TRPM7的结构特点

TRPM7于2001年同时被Ryazanov、Runnels和Nadler实验室分别克隆出来，并曾被命名为CHAK1、TRP-PLIK和LTRPC7。人全长TRPM7转录物含有7 263个核苷酸，编码的TRPM7通道蛋白由1 865个氨基酸构成，分子质量为210 ku。与其他TRP蛋白相同^[4]，功能性TRPM7通道由4种TRPM7单体形成同源四聚体(Fig 1)，具有6个长度约为21个氨基酸的跨膜区段(S1-S6)，S5与S6之间有1个内嵌式通道结构，形成孔通道环。成孔环中的两个带负电荷的氨基酸(E1047和E1052)对于Ca²⁺、Mg²⁺及其他二价阳离子的通过，以及通道的pH敏感性具有重要作用。除具有这些TRP通道蛋白的典型结构特征外，TRPM7蛋白N-末端还含有4个TRPM亚家族的同源结构域(melastatin homology domain，MHD)^[5]，在离子转运过程中起着至关重要的作用。C-末端含有α-丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域^[6]，能够自磷酸化及磷酸化蛋白质底物，在镁离子稳态和缺氧神经细胞死亡的调节中起重要作用。

1.2 TRPM7的功能特性

TRPM7是一种二价阳离子选择性通道，在感知刺激，如光、温度和细胞内Mg²⁺及Ca²⁺浓度变化中起关键作用^[7]。

TRPM7通道蛋白广泛分布于哺乳动物及脊椎动物体内各组织器官的细胞中，包括心、脑、肾、肺、脂肪、骨骼、视网膜等。有研究表明，TRPM7的主要生理功能包括：①维持细胞内Mg²⁺稳态，在生物体内TRPM7与TRPM6装配形成的杂四聚体能够维持细胞内Mg²⁺稳态，进而保证Mg²⁺与ATP和其他核苷酸、蛋白质、磷脂和核酸能够正常结合，避免细胞增殖损伤并保持细胞活力；②介导微量金属离子进入细胞，包括生理上必需的二价金属阳离子，如Zn²⁺、Mn²⁺、Co²⁺，以及非生理或有毒金属，如Ni²⁺、Cd²⁺、Ba²⁺和S^2-，这些微量金属离子有助于维持酶的空间构象及酶促反应的正常进行；③参与神经递质的释放，TRPM7表达于交感神经元的突触小泡膜上，通过提供阳离子或与突触蛋白形成复合物，调节交感神经末梢胆碱能神经递质的释放；④影响细胞黏附，TRPM7的轻微过表达导致细胞内Ca²⁺浓度增加，并伴随着激酶非依赖性细胞的扩散及黏着斑的形成；⑤影响细胞存活，当细胞内TRPM7处于过表达或不表达状态时，都会导致细胞凋亡；⑥影响胚胎发育，从早期胚胎发育开始，TRPM7就在哺乳动物体内持续表达，对胚胎的正常发育起重要作用。如果在小鼠胚胎发育过程中完全敲除TRPM7基因，将会导致小鼠胚胎的死亡。

2 TRPM7与肿瘤发生发展的相关性

众多研究表明，TRPM7与多种人类恶性肿瘤相关^[8]，并在肿瘤中呈现异常过表达。Yee等^[9]通过免疫组化评估了366个正常及胰腺癌患者胰腺组织样品中TRPM7的表达，与正常胰腺组织相比，大多数胰腺癌样本中的TRPM7均呈现中水平或高水平表达。另一项研究证实，前列腺癌细胞中TRPM7处于过表达状态，并确定Ca²⁺/Mg²⁺比率的改变在前列腺癌发展过程中的必需作用。

此外，TRPM7在乳腺癌、胶质母细胞瘤及肺癌细胞系和组织中同样异常过表达，并与肿瘤侵袭及转移能力增强相关。Guilbet等^[10]研究发现，TRPM7通道蛋白在雌激素受体(estrogen receptor，ER)阴性浸润性乳腺癌上皮细胞中高表达，而在非侵入性肿瘤样本中并未出现高表达现象。Chen等^[11]对正常人星形胶质细胞NHA及人胶质母细胞瘤U87细胞进行TRPM7表达水平检测，结果显示，与NHA细胞相比，U87细胞中TRPM7 mRNA和蛋白表达明显升高。沉默TRPM7的表达后，肿瘤细胞侵袭及转移能力明显下降。Liu等^[12]发现，与正常肺泡细胞相比，TRPM7在肺腺癌或肺鳞状细胞癌中异常高表达。同时，TRPM7表达的上调伴随着肿瘤球体形成能力的增加及干性标志物的增多，而TRPM7表达的下调伴随着间充质细胞标志物波形蛋白的减少，以及上皮细胞标志物E-钙黏蛋白的增加。综上，TRPM7在多种恶性肿瘤中处于异常过表达状态，并与肿瘤的发生、发展密切相关，因此，TRPM7可能成为潜在的恶性肿瘤治疗靶点。

3 TRPM7作用于肿瘤发生发展的具体过程及可能机制

肿瘤的生长与进展伴随着生存、增殖、浸润、迁移与转移等多个复杂环节，而TRPM7异常表达与肿瘤发生、发展多个环节相关，说明TRPM7很可能参与并促进了肿瘤的发展。那么，TRPM7在肿瘤发生、发展中作用的具体机制是什么呢？

3.1 TRPM7诱导肿瘤细胞周期紊乱

肿瘤细胞在机体内的持续增殖与存活是肿瘤发展的初始阶段，内源或外源性因素导致正常细胞突变形成的肿瘤细胞，具有在机体内无限增殖的能力。TRPM7的促生存与促增殖作用已在胰腺癌、咽癌、甲状腺癌、视网膜母细胞瘤、前列腺癌等多种癌细胞中得到证实^[13]。

在胰腺癌中，TRPM7在维持增殖和防止复制性衰老中至关重要，且下调TRPM7可使胰腺癌细胞周期停滞于G₀/G₁期和G₂/M期，从而抑制癌细胞增殖。细胞内的Ca²⁺被认为能够通过刺激与细胞周期进程相关基因的表达，以及激活参与DNA复制和有丝分裂过程中的酶，在该进程中起着关键的调节作用。而TRPM7作为Ca²⁺进出细胞的调节剂，必然与Ca²⁺浓度变化所导致的细胞周期的改变有着某种关系。Hanano等^[14]在视网膜母细胞瘤(retinoblastoma，RB)细胞中发现，当培养基内的Ca²⁺浓度在一定范围内(0~3 mmol·L^-1)时，RB细胞的生长速率与Ca²⁺浓度呈明显正相关性。基于TRPM7为调节细胞内Mg²⁺及其他阳离子浓度的观点，进一步探索RB细胞中TRPM7基因的表达，发现TRPM7的抑制和沉默会降低TRPM7介导的Ca²⁺内流，延缓G₁/S细胞周期进程，并减少视网膜母细胞瘤细胞的增殖。此外，Sun等^[15]研究发现，胆固醇能通过TRPM7增加Ca²⁺内流，促进细胞增殖，并且TRPM7还能够通过诱导Akt及ERK通道的激活，促进前列腺细胞的增殖，而细胞中TRPM7的过表达明显增强了胆固醇的这种作用。综上，TRPM7虽然在多种癌细胞中都具有促进其生存及增殖的作用，但作用机制可能不同，如在RB细胞系中，诱导癌细胞增殖的为内源性TRPM7；而在前列腺癌细胞系中，过表达的TRPM7通过刺激细胞外Ca²⁺/Mg²⁺比率的增加，流入胆固醇的Ca²⁺增多，进一步导致癌细胞的增殖。

3.2 TRPM7抑制肿瘤细胞凋亡

Gao等^[16]研究表明，TRPM7的过表达对膀胱癌患者的预后不良，甚至促进肿瘤的复发，而在敲低TRPM7的表达后，膀胱癌细胞系5637及T24细胞都表现出明显的凋亡现象。Kim等^[17]发现，Mg²⁺对于胃癌细胞的存活过程至关重要，而敲低TRPM7后，胃癌细胞明显凋亡，且膜片钳实验结果显示，TRPM7样电流幅度明显降低。在另一项由高葡萄糖水平诱导的神经元损伤的研究中，发现TRPM7的过表达，能够导致内质网应激及神经细胞凋亡的产生，且这种作用似乎并不是由TRPM7的激酶功能所诱导的^[18]。综上，TRPM7对不同细胞凋亡的调控作用可能是通过不同途径产生的，因此，仍需对TRPM7诱导肿瘤细胞凋亡的具体机制进行更深入的探讨。

3.3 TRPM7促进癌细胞侵袭与转移过程

肿瘤细胞获得侵袭能力并发生扩散转移，是肿瘤发生、发展过程中最为致命的环节。在早期实验中，TRPM7就被观察到在HEK293细胞中的过表达能够导致细胞与基质的分离，预示着TRPM7可能在肿瘤侵袭与转移的过程中也起作用。近年来，越来越多实验证实，TRPM7的确在肿瘤侵袭及转移过程中起着重要作用。Ha等^[19]证实，TRPM7的表达与肾细胞癌细胞系ACHN和SN12C迁移及侵袭作用的产生相关。Davis等^[20]在乳腺癌细胞MDA-MB-468中发现，TRPM7能够调节表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)所诱导的信号转导和转录激活因子3(STAT3)的磷酸化。Rybarczyk等^[8]发现，TRPM7通道能够调节两种胰腺癌细胞系中的Mg²⁺稳态，通过沉默TRPM7明显降低了细胞的侵袭能力，同时对细胞活力不造成影响。另一项实验观察到，在高转移性ER阴性乳腺癌中，TRPM7的沉默抑制了细胞的迁移，且TRPM7的激酶结构域在这个过程中是必需的。综上，TRPM7在肿瘤侵袭及转移过程，尤其在EMT及肿瘤血管生成过程中发挥促肿瘤转移作用，且这种作用与TRPM7激酶结构域及TRPM7对Mg²⁺、Ca²⁺稳态的调节相关。

3.3.1 TRPM7促进EMT发生

EMT是一种使得不能移动的上皮细胞转化为具有移动能力的间质细胞的过程。在癌症中，EMT与肿瘤的发生、发展、转移、肿瘤干性及耐药性密切相关^[21]。许多研究表明，TRPM7能够介导EMT的发生。N-钙黏蛋白和波形蛋白是EMT过程的关键标志物，其表达量的增加预示着EMT的发生。Kuipers等^[22]发现，TRPM7通过EMT转录因子SOX4的张力调节，对于维持乳腺癌细胞中的间充质表型起着促进作用，使用靶向TRPM7的shRNA敲除乳腺癌细胞MDA-MB-231中的TRPM7后，使细胞中典型间充质细胞数量减少。微阵列分析发现，SOX4水平随TRPM7表达减少而下降，并发现SOX4及TRPM7表达同时减少后，间充质标志物N-钙黏蛋白和波形蛋白表达降低，证实了TRPM7-SOX4轴的激活在保持乳腺癌细胞间充质样细胞状态中的作用。Chen等^[23]发现，前列腺癌(PCa)细胞和组织中TRPM7明显高表达，并进一步证实，TRPM7的缺乏抑制了不同PCa细胞系的迁移和侵袭，而TRPM7的过表达增加了PCa细胞的迁移。同时，PCa细胞中TRPM7的敲低逆转了EMT状态，且伴随着基质金属蛋白酶的下调和E-钙黏蛋白的上调。将肺腺癌或鳞状细胞肺癌样本中与正常肺泡样本中TRPM7进行对比，发现癌症样本中TRPM7异常高表达，并可能导致患者预后不良。进一步敲低肺癌细胞系A549及95D中TRPM7的表达，结果显示，TRPM7蛋白的下调伴随着间充质细胞标志物波形蛋白mRNA的下调，而上皮细胞标志物E-钙黏蛋白mRNA表达则上调。此外，肿瘤微环境中许多因子的释放能够导致EMT的发生，而这些因子受细胞内钙信号的调控。前列腺癌细胞DU154和PC3中，EMT所介导的细胞迁移能够被TRPM7表达的增加所促进，而TRPM7的沉默减弱了TGF-β所诱导的细胞迁移，且EMT标记减少，而这种作用是由Mg²⁺所介导的。由此，TRPM7对于肿瘤细胞EMT过程有明显的促进作用，并且这种作用可能与其介导的细胞内外离子浓度的改变相关。

3.3.2 TRPM7诱导肿瘤血管生成

肿瘤快速生长的过程伴随着大量血管的新生，新生血管为肿瘤细胞提供足够的能量，并成为肿瘤扩散转移的媒介。Mg²⁺在血管生成的多个阶段起着调节作用，而TRPM7能够调控细胞内Mg²⁺的稳态，由此，TRPM7通过调控Mg²⁺在细胞内外的分布，对肿瘤血管生成应该也起着某些作用。研究发现，人微血管内皮细胞(human microvascular endothelial cell，HMEC)存在于肿瘤周围的微脉管系统中，并且在肿瘤新血管生成的过程中起主导作用。Mg²⁺缺乏抑制了HMEC的增殖和迁移，沉默TRPM7的表达后，得到了相似的结果。细胞外Mg²⁺的减少，明显降低了HMEC中TRPM7的表达，表明HMEC中这种由于Mg²⁺缺乏所导致的细胞增殖及迁移抑制由TRPM7所介导。但TRPM7下调所介导的肿瘤血管生成抑制，目前并没有在其他类型的内皮细胞，如人脐静脉内皮细胞(HUVEC)或内皮集落形成细胞中得到验证。因此，TRPM7对肿瘤血管生成的调节不仅可能与其阳离子通道功能相关，还可能依赖于内皮细胞的类型。

4 TRPM7的潜在靶向治疗药物

近年来，对多种肿瘤细胞系的研究已证实，TRPM7通道在多种肿瘤细胞中异常表达，并参与调节多个肿瘤细胞发展过程，如生存、增殖、迁移和侵袭。同时，小鼠异种乳腺癌模型中，TRPM7也被证实具有调节乳腺癌细胞转移形成的能力。由此推测，TRPM7有作为恶性肿瘤治疗靶点的潜力。目前，已发现的TRPM7抑制剂主要包括非特异性通道阻滞剂、天然代谢物及一系列合成化合物等。其中，最有效的TRPM7抑制剂是NS8593和Waixenicin A。

NS8593能够高效、特异地与TRPM7结合，并抑制TRPM7通道的功能。NS8593在乳腺癌细胞系MDA-MB-468中被证实，能够抑制TRPM7所介导的EMT的发生及波形蛋白的表达。NS8593通过由TRPM7的成孔环和NS8593的咪唑环介导的分子相互作用，直接和可逆地阻断TRPM7通道，并且这种阻断作用取决于细胞内Mg²⁺浓度。

Waixenicin A是一种来源于软珊瑚Sarcothelia edmondsoni的天然萜类化合物，通过Mg²⁺依赖性途径，抑制TRPM7所介导的Mg²⁺电流的产生。Zierler等^[24]在大鼠嗜碱性白血病(RBL)细胞中证实，Waixenicin A能够有效抑制TRPM7所导致的细胞增殖，同时，细胞内Mg²⁺浓度的增加能够增强Waixenicin A对TRPM7通道的抑制作用。从分子水平上来解释，Waixenicin A通过与位于激酶结构域内Lys-1648的Mg²⁺结合位点相互作用而在细胞内起作用。Kim等^[25]在Cajal间质细胞(ICCs)中阐明了TRPM7通道的作用，Waixenicin A对ICCs起搏活动的影响及人胃癌和乳腺癌细胞系AGS和MCF-7细胞存活率的影响。Waixenicin A能够降低ICCs起搏活动的幅度，同时抑制AGS细胞活力和TRPM7样电流。此外，Waixenicin A似乎能够特异性地阻断TRPM7通道，而对其他离子通道，如CRAC、TRPM2、TRPM4和TRPM6没有影响，并且当细胞内存在一定浓度的Mg²⁺时，较低剂量的Waixenicin A能够对肿瘤细胞起到抑制作用。因此，Waixenicin A是一种非常有应用前景的TRPM7阻断剂。

此外，槲皮素(quercetin，QCT)是一种广泛存在于各种水果、蔬菜与谷物中的天然黄酮类化合物，被发现能够增加过表达TRPM7的HEK293细胞的凋亡，并抑制胃癌细胞系AGS中TRPM7的过表达，具有治疗胃癌的潜力。人参中的活性成分之一，人参皂苷Rg3能够通过阻断TRPM7通道活性，抑制胃癌细胞的生长和存活^[27]。目前，虽然已经有多种TRPM7抑制剂被发现，但大多数特异性较差或有效浓度较高，可能在靶向肿瘤细胞的同时也损害了正常细胞。同时，这些抑制剂中，大多数是通过抑制TRPM7对于阳离子的透过作用而抑制其诱导的肿瘤发展，但靶向TRPM7激酶结构域而抑制其促肿瘤的抑制剂较少。因此，在之后的研究中应着眼于TRPM7靶向抑制剂的开发。

5 总结与展望

TRPM7是一种在人体内普遍表达的离子通道，具有内在激酶活性，在多种细胞过程、生理反应、早期发育、器官发生和人类疾病，尤其是癌症中发挥调节作用。实验证据表明，TRPM7通道激酶在癌症发生、发展过程中有重要作用，包括不受控制的细胞周期进展、存活、增殖、生长、迁移、侵袭、EMT、血管生成和转移。TRPM7的促肿瘤作用与其调节二价阳离子通过，尤其在调控Mg²⁺与Ca²⁺通过中起着重要作用。此外，TRPM7的C-末端激酶结构域能够识别和磷酸化细胞溶质底物，也可能参与了肿瘤细胞进程。其中，Ca²⁺与调节癌细胞增殖和活力更相关，而Mg²⁺与TRPM7的激酶结构域似乎与肿瘤细胞的侵袭及转移过程关联更紧密。尽管目前对于TRPM7通道参与肿瘤进程的报道较多，但大多为体外实验结果，缺少相应的动物模型进行佐证。同时，TRPM7的抑制剂通常特异性较差。因此，TRPM7具有成为肿瘤治疗靶标的巨大潜力，需要进一步的探索与研究。