A TRPM2 szerepe

1.2.4. A TRPM2 szerepe

Bár a TRPM2 csatorna élettani funkciója egyelőre nem ismert pontosan, az eddig bemutatott eredmények, a csatorna expressziós térképe, valamint a génkiütött (KO) állatokon végzett kísérletek eredményei adnak némi iránymutatást a lehetséges fiziológiás és patológiás szerepére nézve.

1.2.4.1. A TRPM2 csatorna génje és transzkriptumai, szöveti eloszlása

A TRPM2 génje a 21. kromoszómán található, egy körülbelül 90 kb hosszú szakaszon, amely 32 exont tartalmaz (129). Az összes exont tartalmazó érett transzkriptum 6,5 kb hosszú, ez kódolja az 1503 aminosavból álló, teljes TRPM2 fehérjét – TRPM2-L (long) (65). Emellett azonban leírtak még több izoformát is, amelyek az alternatív – esetleg hibás – splicing-nak köszönhetően rövidebb fehérjét kódolnak. Ezek közül talán legjelentősebb a TRPM2-S (short), amely csak a fehérje N terminális citoplazmatikus részét és az első két transzmembrán szegmenst tartalmazza

(130). A TRPM2-S össze tud épülni teljes hosszúságú TRPM2 alegységekkel, azonban a normális pórust alkotó négy darab ötödik és hatodik transzmembrán szegmens hiányában az így keletkező heterotetramerek nem képesek iontranszportra. Domináns negatív hatásának köszönhetően a TRPM2-S expressziója csökkentheti a működőképes TRPM2 csatornák számát (131), így szerepe lehet a csatorna szabályozásában. Mivel a TRPM2-S izoforma nem tartalmazza a C-terminális CCR szakaszt, tetramerizációja arra utal, hogy a csatornák összeépülésében az N-terminális, illetve a transzmembrán résznek is fontos szerepe lehet. HL-60 sejtekben és neutrofil granulocitákban sikerült kimutatni még két, deléciót tartalmazó izoformát, a TRPM2-ΔN-t és a TRPM2-ΔC-t (97). A TRPM2-ΔN-ben a fehérje N-terminális részén a 11. exon középső, 538-557 pozíciójú aminosavakat kódoló része hiányzik. Ez a variáns nem képez funkcionáló csatornát és valószínűleg hibás splicing eredménye (67). Érdekesebb a TRPM2-ΔC izoforma, itt a teljes 27-es exon, az 1292-1325 aminosavat kódoló rész hiányzik. Ez a deléció a NUDT9-H domént érinti, és ezek a csatornák nem aktiválhatók ADPR-zal, ami megerősíti azt a feltételezést, hogy az ADPR valóban ezen a doménen keresztül fejti ki aktiváló hatását (70,97).

A TRPM2-L csatorna számos szövetben kifejeződik, legnagyobb mennyiségben idegsejtekben (132,133), a hasnyálmirigy inzulint szekretáló β-sejtjeiben (110,119), szívizomsejtekben (115), endothelsejtekben (131), neutrofil granulocitákban (104,105,134), T limfocitákban (49,102), monocitákban (51,76,77,135) és mikroglia (100) sejtekben van jelen. Expressziója az agyon belül sem egyenletes, legkifejezettebb az agykéregben, a hippocampusban és az oxidatív stresszre kifejezetten érzékeny striatum (nucleus caudatus és putamen) területén (98,118,136,137).

Bár a TRPM2 alapvetően a plazmamembránba lokalizált csatorna, jelenlétét lizoszómális membránokban is kimutatták (28,138). Ugyanakkor a protonok TRPM2-re gyakorolt gátló hatásának fényében nehéz elképzelni, hogyan működhet ez a csatorna ebben a savanyú kompartmentben.

1.2.4.2. Génkiütött (KO) egereken végzett kísérletek

A TRPM2 csatorna funkciójának megértésében nagy előrelépést jelentett a TRPM2 KO egerek elkészítése és vizsgálata. A csatorna szöveti eloszlásának

megfelelően a tapasztalt változások két területet érintettek: a glukóz anyagcserét és az immunválaszt.

A glukóz metabolizmus vonatkozásában a hasnyálmirigy β-sejtjeinek inzulin szekrécióját, és normál, illetve magas zsírtartalmú diétán tartott állatok anyagcseréjét vizsgálták. A TRPM2 deficiens β-sejtekben csökkent glukóz-, illetve incretin-indukált inzulin szekréciót találtak. Az elégtelen inzulin elválasztás miatt a normál diétán tartott TRPM2 KO állatok csökkent glukóz toleranciát mutattak (139), ugyanakkor a túltáplált állatok esetében a KO egereknél a perifériás szövetek nagyobb inzulin-érzékenységét és glukóz felhasználását mérték (140).

Az immunrendszert vizsgálva ennél jelentősebb eltéréseket találtak. A jelenleg elfogadott szemlélet szerint az immunválasz során a fagocitákban termelődő ROS a kórokozók pusztítása mellett aktiválja a TRPM2 csatornákat is, s az ezekben beáramló Ca²⁺ hozzájárul a kemotaxis és a citokintermelés kiváltásához (51). Az akut hatások mellett a TRPM2 deficiens dendritikus sejtek érése is zavart szenved (28). Ennek megfelelően a KO egerek fokozott érzékenységet mutatnak egyes bakteriális fertőzésekre (141), ellenben védettnek bizonyulnak az autoimmun eredetű colitis ulcerosa modellezésére használt DSS-indukált colitissel szemben (51). Érdekes módon a lipopoliszacharid (endotoxin) indukált gyulladásra a TRPM2 deficiens egerek bizonyultak érzékenyebbnek. Esetükben a tüdőszövet fokozottabb polimorfo-nukleáris sejtes beszűrődését, jelentősebb szöveti destrukciót és rosszabb túlélést tapasztaltak. Ezt a szerzők azzal magyarázzák, hogy a ROS a nem szelektív TRPM2 kation csatorna aktiválása révén depolarizálja a membránt, ami mintegy negatív visszacsatolásként gátolja a membránpotenciál-érzékeny NADPH oxidázt. E gátló hatás kiesése vezethet a KO egerekben fokozott ROS termeléshez és szöveti károsodáshoz (142). Bár e tanulmányok nem adtak pontos képet a TRPM2 csatorna immunsejtekben betöltött szerepéről, azt egyértelműen megmutatták, hogy hiányában az immunválasz szabályozása zavart szenved.

1.2.4.3. A TRPM2 lehetséges szerepe fiziológiás és kóros körülmények között

A fentiek alapján a TRPM2 csatornának fiziológiás körülmények között szerepe lehet a hasnyálmirigy β-sejtjeiben az inzulin szekréció szabályozásában (119,139).

Annak kiderítésére, hogy ez a szerep milyen módon kapcsolódik a klasszikus, ATP-szenzitív K⁺ csatornákhoz kötődő útvonalhoz, további vizsgálatok kellenek. Mivel a TRPM2 nem szelektív kation csatorna, a folyamatot valószínűleg az [Ca²⁺]i növelésével segítheti elő. Ez történhet akár közvetlenül a Ca²⁺ transzportjával, akár közvetve a plazmamembrán depolarizálásával, amely a feszültségfüggő Ca²⁺ csatornákat aktiválja.

A fő, egyelőre tisztázatlan, kérdés inkább az, hogy milyen úton valósul meg a TRPM2 csatorna glukóz-függő aktivációja.

Már a korai eredmények felvetették, hogy az oxidatív stressz indukálta TRPM2 áramnak jelentősége lehet a ROS termeléssel járó neutrofil granulocita aktivációban (102,104). Ugyanakkor a KO állatokkal végzett kísérletek arra is felhívták a figyelmet, hogy a csatorna immunválaszban betöltött szerepe ennél sokkal összetettebb:

befolyásolja az dendritikus sejtek érését, a monociták és a neutrofil granulociták kemotaxisát, illetve citokin termelését. Ezáltal a szervezet kórokozók elleni védelme mellett patológiás körülmények között egyes autoimmun kórképek kialakulásához is hozzájárulhat (28,51,141,142).

Végül fontos megemlíteni azokat a sejttípusokat (neuronok, szívizomsejtek, endothelsejtek), amelyekben a TRPM2 csatorna fiziológiás szerepéről semmilyen információnk nincs, ugyanakkor patológiás körülmények között – legalább részben – ez a csatorna lehet felelős e sejtek károsodásáért. Intaktsejtes mérések alapján a TRPM2 csatorna heterogén expressziója fokozza a sejtek érzékenyégét az oxidatív stressz iránt.

Ennek mérhető paraméterei a H2O2 hatására bekövetkező membrán permeabilitás változás, az [Ca²⁺]i változása, illetve a sejtek apoptotikus pusztulásának mértéke. A H2O2 kezelés következtében a kontroll, TRPM2-t nem expresszáló, sejtekkel összehasonlítva a TRPM2-t kifejező sejtek membránjának kationok iránti permeabilitása fokozódik (131), az [Ca²⁺]i jobban megemelkedik (100), és a sejtek is nagyobb arányban pusztulnak el (69). Ennek a fordítottja is igaz. Vagyis, ha TRPM2 csatornát természetes módon expresszáló sejtekben TRPM2-specifikus siRNS-sel gátoljuk a csatorna szintézisét, akkor csökken e sejtek érzékenysége az oxidatív stressz iránt (143). Ezekre az eredményekre alapozva feltételezik, hogy a TRPM2-nek szerepe lehet e szövetek iszkémiás-reperfúziós károsodásában. Stroke vagy myocardiális infarktus esetén a sejtek nemcsak az iszkémia következtében pusztulnak: az iszkémiát túlélő sejtekben a reperfúzió során nagy mennyiségű ROS keletkezik, amely TRPM2

aktiváción keresztül a Ca²⁺ homeosztázis összeomlását, s e sejtek halálát okozhatja (109,115,144). Az akut folyamatok mellett az oxidatív stressz okozta TRPM2 aktivitásnak krónikus neurodegeneratív betegségekben is szerepe lehet. Az amyloid β-peptid, az Alzheimer-kórra jellemző szenilis plakkok egyik fő komponense, oxidatív stressz közvetítésével a striatális neuronok pusztulását okozza, amely a TRPM2 csatorna aktivitásának gátlásával megelőzhető (145). Ugyanakkor, amiotrófiás laterálszklerózisban, Parkinson demenciában, és bipoláris zavarban szenvedő betegekből izolált TRPM2 mutációk arra utalnak, hogy a csökkent TRPM2 működés is betegséghez vezethet (146,147).

Ezek alapján a TRPM2 a krónikus gyulladások (51,148) és a cukorbetegség kezelésében (139), illetve az agyi/myocariális iszkémiát követő reperfúziós károsodás csökkentésében (115,149) is ígéretes terápiás célpont lehet.

1.2.5. A TRPM2 csatorna szabályozásának vizsgálatát hátráltató technikai korlátok