综述:线粒体功能障碍与致癌作用:离子通道在癌症发展中的作用

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Cell Calcium 4.3

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  本文聚焦线粒体离子通道与癌症的关系。线粒体离子通道对维持细胞内稳态至关重要,其功能异常与癌症发生发展密切相关。研究发现,钾(K+)、钙(Ca2+)等离子通道活性改变影响癌症进程,调节这些通道或可成为抗癌新策略,但相关研究尚少。

  

线粒体离子通道在维持线粒体功能中的稳态作用


线粒体不仅是细胞的能量工厂,通过氧化磷酸化持续产生三磷酸腺苷(ATP),还承担着代谢、生物合成、信号传导等多种重要功能。它能调控细胞凋亡、炎症反应,保障线粒体 DNA 的遗传。此外,线粒体还与活性氧(ROS)的产生有关。

离子通道在线粒体中起着关键作用,它能使离子被动运输,维持线粒体环境的离子平衡。线粒体的内膜和外膜都存在离子通道,这些通道可分为多种类型,介导不同无机离子的跨膜运输。除离子通道外,线粒体膜上的主动转运体也参与离子平衡的调节。其中,钙(Ca2+)和钾(K+)是离子通道转运的主要无机离子,在多种功能障碍中,它们的浓度会出现失调。

离子通道功能障碍在致癌和肿瘤进展中的作用


维持理想的离子流和合适的线粒体膜状态,是确保细胞器和细胞内稳态的关键。一旦这两方面出现改变,就可能导致细胞损伤,进而引发器官功能障碍,比如细胞产生耐药性,甚至诱发疾病,癌症就是其中极具威胁的一种。

有研究表明,癌细胞在致癌过程中会发生代谢重编程,而离子通道功能障碍在这一过程中扮演着重要角色。例如,钾、钙和钙激活钾通道的活性改变,与癌症发展以及细胞内稳态的改变密切相关,这些通道也因此成为极具潜力的药物作用靶点。

目前对线粒体离子通道调节作为癌症治疗方法的理解


肿瘤微环境(TME)对癌症的发生发展和侵袭性有着重要影响,其中包含免疫细胞、离子通道、间充质细胞以及 ROS 浓度等多种因素。已有研究表明,癌细胞与离子通道之间存在紧密联系,离子通道在肿瘤环境的维持和发展中发挥着重要作用。从改善肿瘤微环境,到提高生长因子和激素水平,这些过程都可能导致离子通道表达增加,进而促进肿瘤的生长和发展。目前,一些针对线粒体离子通道的小分子抑制剂正处于研究阶段,比如其对黑色素瘤的作用,但这一领域仍有待深入探索。

未来展望


通过调节离子通道,有望有效调控细胞命运。然而,精准调控特定细胞器中的离子通道,仍然是一个巨大的挑战。研究发现,对恶性肿瘤中离子通道表达的不当调节,甚至是抑制性调节,不仅可能导致肿瘤细胞对某些药物产生耐药性,还会影响治疗效果。目前,有研究致力于构建人工 K+通道,这为未来的癌症治疗提供了新的研究方向和潜在策略。

结论


线粒体离子通道的正常功能是维持细胞内稳态的重要条件,对细胞的健康和存活有着深远影响。在致癌环境中,线粒体离子通道常常出现多种功能障碍,这不仅预示着细胞的恶性转化,还会损害线粒体的正常功能。因此,调节这些细胞结构的功能,有望成为控制癌症损伤、预防癌症发展的潜在策略,不过,目前这方面的研究还相对较少,需要开展更多深入的研究。

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