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钾离子(K+)通道是细胞膜上种类最多、分布最为广泛的一类离子通道,参与细胞增殖、溶质转运、体积控制、酶的激活、细胞分泌、兴奋性收缩的传递以及细胞内通讯等多种生命活动。近年发现,作为细胞膜上特殊脂筏区域的Caveolae(胞膜窖),不仅聚集信号分子,也分布着许多离子通道,二者相互作用调节细胞的离子转运及信号转导。Caveolin-1(Cav-1,窖蛋白)是Caveolae的标志蛋白,主要表达在终末分化的细胞中,在胆固醇运输、细胞膜的组装、细胞信号传导、细胞转化和肿瘤形成中起重要的作用。本室前期曾报道,K+通道的阻断剂可明显抑制人乳腺癌细胞(MCF7)和Cav-1单倍不足的乳腺细胞(MCF10A-ST1)的增殖。其中,电压依赖性钾通道Kv1.5(Kv通道的一种亚型)与Cav-1具有一定的关系,但机制尚不清楚。
本文以人正常乳腺上皮细胞系MCF10A、Cav-1基因单倍不足细胞株(MCF10A-ST1)为实验对象,采用膜片钳和免疫印迹技术结合的方法,研究人乳腺上皮细胞系MCF10A中K+通道特征和亚型表达与Cav-1介导的丝裂原蛋白激酶(MAPK)通路激活的关系。同时,将Kv1.5真核表达载体转入MCF7乳腺癌细胞中,检测Kv1.5过表达对Cav-1和MAPK信号通路的影响,进一步了解Kv1.5在乳腺细胞增殖中的作用,旨在为阐明乳腺细胞转化的信号转导机制提供实验依据。得到如下结果:
(1)MCF10A细胞膜上存在一种跨膜外向离子电流,可被4-AP所抑制。Clampfit处理后的I-V曲线显示,随着测试电压的增大电流幅值增加,具有电压依赖性。MCF10A和MCF10A-ST1两种细胞中的K+电流大小不同。提示,Cav-1的表达下调可能影响MCF10A和MCF10A-ST1细胞中K+通道的类型及表达。
(2)Mβ CD作用于MCF10A细胞,破坏细胞膜上的胆固醇,减少Caveolae,可引起不同Kv通道亚型(Kv1.1、Kv1.2、Kv1.3、Kv1.5)mRNA水平的下调,其中Kv1.5的变化最明显。
(3)将pRBG4-Kv1.5质粒瞬时转染。MCF7细胞72h后,细胞内Cav-1蛋白的表达上调；进一步发现,细胞内ERK1/2的磷酸化水平提高表明,MAPK信号通路被激活；
(4)用4-AP阻断MCF10A和MCF10A-ST1细胞的Kv通道,发现Cav-1表达水平不同的乳腺上皮细胞,对4-AP的敏感性不同,MAPK信号通路的激活程度也不同。
结论:电压依赖性钾通道Kv1.5参与乳腺上皮细胞的MAPK信号转导的调控并与Cav-1密切相关。