Систематический обзор функциональных аспектов TRPC-каналов в физиологии и клинической практике

В данной статье представлен систематический обзор текущих научных исследований, посвященных роли транзиторных рецепторов потенциала, опосредуемых кальцием (TRPC), в различных патофизиологических процессах. Рассмотрены механизмы активации и регуляции канонических каналов переходного рецепторного потенциала и их значимость в контексте заболеваний, связанных с каналопатиями. Особое внимание уделено различным точкам зрения на функционирование TRPC-каналов, их взаимодействие с такими соединениями, как диацилглицерин и белок STIM1. Обзор подчеркивает важность каналов TRPC в регуляции клеточной функции, включая тонус сосудов, фильтрацию почек и гипертрофию сердца, опосредование клеточных реакций на гормоны и факторы роста. Исследования свидетельствуют о многоуровневой активности TRPC, что делает их привлекательными мишенями для фармакологических вмешательств. Являясь ключевыми элементами в патогенезе разнообразных заболеваний, от сердечно-сосудистых до неврологических и иммунных расстройств, TRPC могут стать основой для разработки инновационных терапевтических стратегий. Ключевым новшеством данного обзора являются подробно рассмотренная роль TRPC в контексте заболеваний, в частности каналопатий, и исследование возможностей их фармакологической модуляции с помощью различных стимулов, включая гормоны и нейротрансмиттеры. Работа также подчеркивает перспективы для терапевтического вмешательства, создавая возможности для разработки целенаправленных методов терапии, ориентированных на механизмы конкретных заболеваний. Цель данного обзора — проанализировать и обобщить современные научные исследования, посвященные роли TRPC в патофизиологических процессах, исследованию механизмов активации и регуляции TRPC, а также идентификации механизмов развития заболеваний при каналопатиях. Кроме того, обзор открывает новое поле для дальнейших исследований, подчеркивая важность изучения взаимодействий TRPC с другими сигнальными системами, такими как G-белки и тирозинкиназные рецепторы, что может стимулировать развитие более комплексных комбинированных терапевтических подходов. Таким образом, статья предлагает идеи в понимании сложных патофизиологических ролей TRPC и их потенциального фармакологического применения.

1. Циркин В.И., Сизова Е.Н. Са-каналы, управляемые кальциевым депо (обзор литературы) // Успехи физиологических наук. — 2020. — Т. 51. — № 2. — С. 37–54. — doi: https://doi.org/10.31857/S0301179820020101

2. Гусев К.О., Алексеенко В.А., Казначеева Е.В., Можаева Г.Н. Влияние перестроек актинового цитоскелета на активность депоуправляемых кальциевых каналов // Конференция «Биология — наука XXI века». — Пущино; 2002. — Т. 1. — С. 10–11.

3. Циркин В.И., Сизова Е.Н. Молекулярные механизмы адаптации на примере Са-каналов, управляемых кальциевым депо: монография. — Киров: Кировский государственный медицинский университет; 2019. — 102 с.

4. Ambudkar IS, Ong HL, Liu X, et al. TRPC1: the link between functionally distinct store-operated calcium channels. Cell Calcium. 2007;42(2):213–223. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceca.2007.01.013

5. Galan C, Woodard GE, Dionisio N, et al. Lipid rafts modulate the activation but not the maintenance of store-operated Ca2+ entry. Biochim Biophys Acta. 2010;1803(9):1083–1093. doi: https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2010.06.006

6. Ma HT, Peng Z, Hiragun T, et al. Canonical transient receptor potential 5 channel in conjunction with Orai1 and STIM1 allows Sr2+ entry, optimal influx of Ca2+, and degranulation in a rat mast cell line.j Immunol. 2008;180(4):2233–2239. doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.180.4.2233

7. Madsen CP, Klausen TK, Fabian A, et al. On the role of TRPC1 in control of Ca2+ influx, cell volume, and cell cycle. Am J Physiol Cell Physiol. 2012;303(6):C625–C634. doi: https://doi.org/10.1152/ajpcell.00287.2011

8. Tang J, Lin Y, Zhang Z, et al. Identification of common binding sites for calmodulin and inositol 1,4,5-trisphosphate receptors on the carboxyl termini of trp channels.j Biol Chem. 200115;276(24):21303–21310. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M102316200

9. Venkatachalam K, Ma HT, Ford DL, Gill DL. Expression of functional receptor-coupled TRPC3 channels in DT40 triple receptor InsP3 knockout cells.j Biol Chem. 2001;276(36):33980–33985. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.C100321200

10. Zhang S, Yeromin A, Zhang X, et al. Genome-wide RNAi screen of Ca2+ influx identifies genes that regulate Ca2+ release-activated Ca2+ channel activity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103(24):9357– 9362. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0603161103

11. Kiselyov K, Patterson RL. The integrative function of TRPC channels. Front Biosci (Landmark Ed). 2009;14(1):45–58. doi: https://doi.org/10.2741/3230

12. Wu X, Eder P, Chang B, Molkentin JD. TRPC channels are necessary mediators of pathologic cardiac hypertrophy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(15):7000–7005. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1001825107

13. Inoue R, Okada T, Onoue H, et al. The transient receptor potential protein homologue TRP6 is the essential component of vascular alpha(1)-adrenoceptor-activated Ca2+-permeable cation channel. Circ Res. 2001;88(3):325–332. doi: https://doi.org/10.1161/01.res.88.3.325

14. Kim J, Ko J, Myeong J, et al. TRPC1 as a negative regulator for TRPC4 and TRPC5 channels. Pflugers Arch. 2019;471(8):1045– 1053. doi: https://doi.org/10.1007/s00424-019-02289-w

15. Ordaz B, Tang J, Xiao R, et al. Calmodulin and calcium interplay in the modulation of TRPC5 channelactivity. Identification of a novel C-terminal domain for calcium/calmodulin-mediated facilitation. Chem. 2005;280(35):30788–30796. doi: https://doi.org/101074/jbc.M504745200

16. Chen X, Sooch G, Demaree IS, et al. Transient Receptor Potential Canonical (TRPC) Channels: Then and Now. Cells. 2020;9(9):1983. doi: https://doi.org/10.3390/cells9091983

17. Wang H, Cheng X, Tian J, et al. TRPC channels: Structure, function, regulation and recent advances in small molecular probes. Pharmacol Ther. 2020;209:107497. doi: https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2020.107497

18. Khairatkar-Joshi N, Shah DM, Mukhopadhyay I, et al. TRPC channel modulators and their potential therapeutic applications. Pharm Pat Anal. 2015;4(3):207–218. doi: https://doi.org/10.4155/ppa.15.7

19. Liu H, Fu M, Zhang Y, et al. Small molecules targeting canonical transient receptor potential channels: an update. Drug Discov Today. 2024;29(5):103951. doi: https://doi.org/10.1016/j.drudis.2024.103951

20. Minard A, Bauer CC, Wright DJ, et al. Remarkable Progress with Small-Molecule Modulation of TRPC1/4/5 Channels: Implications for Understanding the Channels in Health and Disease. Cells. 2018;7(6):52. doi: https://doi.org/10.3390/cells7060052

21. Bon RS, Beech DJ. In pursuit of small molecule chemistry for calcium-permeable non-selective TRPC channels -mirage or pot of gold? Br J Pharmacol. 2013;170(3):459–474. doi: https://doi.org/10.1111/bph.12274

22. Yamaguchi Y, Iribe G, Nishida M, Naruse K. Role of TRPC3 and TRPC6 channels in the myocardial response to stretch: Linking physiology and pathophysiology. Prog Biophys Mol Biol. 2017;130(Pt B):264–272. doi: https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2017.06.010

23. Hill-Eubanks DC, Gonzales AL, Sonkusare SK, Nelson MT. Vascular TRP channels: performing under pressure and going with the flow. Physiology (Bethesda). 2014;29(5):343–360. doi: https://doi.org/10.1152/physiol.00009.2014

24. Huang J, Du W, Yao H, Wang Y. TRPC Channels in Neuronal Survival. In: TRP Channels. Zhu MX, ed. Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis; 2011. Chapter 10.

25. Bouron A, Lorrain E. Cellular and molecular effects of the antidepressant hyperforin on brain cells: Review of the literature. Encephale. 2014;40(2):108–113. doi: https://doi.org/10.1016/j.encep.2013.03.004

26. Sukumaran P, Sun Y, Schaar A, et al. TRPC Channels and Parkinson’s Disease. Adv Exp Med Biol. 2017;976:85–94. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-024-1088-4_8

27. Lu R, He Q, Wang J. TRPC Channels and Alzheimer’s Disease. Adv Exp Med Biol. 2017;976:73–83. doi: https://doi.org/10.1007/97894-024-1088-4_7

28. Zheng F. TRPC Channels and Epilepsy. Adv Exp Med Biol. 2017;976:123–135. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-024-1088-4_11

29. Tai Y, Jia Y. TRPC Channels and Neuron Development, Plasticity, and Activities. Adv Exp Med Biol. 2017;976:95–110. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-024-1088-4_9

30. Ding X, He Z, Zhou K, et al. Essential role of TRPC6 channels in G2/M phase transition and development of human glioma.j Natl Cancer Inst. 2010;102(14):1052–1068. doi: https://doi.org/10.1093/jnci/djq217

31. Bomben VC, Turner KL, Barclay TT, Sontheimer H. Transient receptor potential canonical channels are essential for chemotactic migration of human malignant gliomas.j Cell Physiol. 2011;226(7):1879–1888. doi: https://doi.org/10.1002/jcp.22518

32. Belkacemi T, Niermann A, Hofmann L, et al. TRPC1and TRPC3dependent Ca signaling in mouse cortical astrocytes affects injuryevoked astrogliosis in vivo. Glia. 2017;65(9):1535–1549. doi: https://doi.org/10.1002/glia.23180

33. Trebak M, Kinet JP. Calcium signalling in T cells. Nat Rev Immunol. 2019;19(3):154–169. doi: https://doi.org/10.1038/s41577-018-0110-7

34. Wen H, Gwathmey JK, Xie LH. Role of Transient Receptor Potential Canonical Channels in Heart Physiology and Pathophysiology. Calcium regulation of T cell metabolism. Front Cardiovascul Med. 2020;7:24. doi: https://doi.org/10.3389/fcvm.2020.00024.2297-055X

35. Gil D, Diercks BP, Guse AH, Dupont G. Three-Dimensional Modelof Sub-Plasmalemmal Ca2+ Microdomains Evoked by T Cell Receptor/CD3 Complex Stimulation. Front Mol Biosci. 2022;9:811145. doi: https://doi.org/10.3389/fmolb.2022.811145

36. Wang Y, Tao A, Vaeth M, Feske S. Calcium regulation of T cell metabolism. Curr Opin Physiol. 2020;17:207–223. doi: https://doi.org/10.1016/j.cophys.2020.07.016

37. Barak P, Parekh AB. Signaling through Ca2+ Microdomains from Store-Operated CRAC Channels. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2020;12(7):a035097. doi: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a035097

38. Shim AH, Tirado-Lee L, Prakriya M. Structural and Functional Mechanisms of CRAC Channel Regulation.j Mol Biol. 2015;427(1):77–93. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmb.2014.09.021

39. Shaw PJ, Qu B, Hoth M, et al. Molecular regulation of CRAC channels and their role in lymphocyte function. Cell Mol Life Sci. 2013;70(15):2637–2656. doi: https://doi.org/10.1007/s00018-012-1175-2

40. Shaw PJ, Feske S. Physiological and pathophysiological functions of SOCE in the immune system. Front Biosci (Elite Ed). 2012;4(6):2253–2268. doi: https://doi.org/10.2741/e540

41. Erdogmus S, Concepcion AR, Yamashita M, et al. Cavβ1 regulates T cell expansion and apoptosis independently of voltagegated Ca2+ channel function. Nat Commun. 2022;13(1):2033. doi: https://doi.org/10.1038/s41467-022-29725-3

42. Vaeth M, Kahlfuss S, Feske S. CRAC Channels and Calcium Signaling in T Cell-Mediated Immunity. Trends Immunol. 2020;41(10):878–901. doi: https://doi.org/10.1016/j.it.2020.06.012

43. Clement D, Goodridge JP, Grimm C, et al. TRP Channels as Interior Designers: Remodeling the Endolysosomal Compartment in Natural Killer Cells. Front Immunol. 2020;11:753. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00753

44. Santoni G, Morelli MB, Amantini C, et al. Immuno-Transient Receptor Potential Ion Channels”: The Role in Monocyteand Macrophage-Mediated Inflammatory Responses. Front Immunol. 2018;9:1273. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01273

45. Wu J, Li Z, Deng Y, et al. Function of TRP channels in monocytes/ macrophage. Front Immunol. 2023;14:1187890. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1187890

46. Alavi MS, Soheili V, Roohbakhsh A. The role of transient receptor potential (TRP) channels in phagocytosis: A comprehensive review. Eur J Pharmacol. 2024;964:176302. doi: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2023.176302

47. Brixel LR, Monteilh-Zoller MK, Ingenbrandt CS, et al. TRPM5 regulates glucose-stimulated insulin secretion. Pflugers Arch. 2010;460(1):69–76. doi: https://doi.org/10.1007/s00424-010-0835-z

48. Krishnan K, Ma Z, Björklund A, Islam MS. The role of melastatinlike subtype 5 channel in insulin secretion from rat β-cells. Pancreas. 2014;43(4):597–604. doi: https://doi.org/10.1097/MPA.00000000000000027

49. Philippaert K, Vennekens R. The Role of TRP Channels in the Pancreatic Beta-Cell. Neurobiology of TRP Channels. In: Neurobiology of TRP Channels. Boca Raton (FL): CRC Press/ Taylor & Francis; 2017. Chapter 12.

50. Rached G, Saliba Y, Maddah D, et al. TRPC3 Regulates Islet Beta-Cell Insulin Secretion. Adv Sci (Weinh). 2023;10(6):e2204846. doi: https://doi.org/10.1002/advs.202204846

51. Liu Y, Lyu Y, Wang H. TRP Channels as Molecular Targets to Relieve Endocrine-Related Diseases. Front Mol Biosci. 2022;9:895814. doi: https://doi.org/10.3389/fmolb.2022.895814

52. Alaimo A, Rubert J. The Pivotal Role of TRP Channels in Homeostasis and Diseases throughout the Gastrointestinal Tract. Int J Mol Sci. 2019;20(21):5277. doi: https://doi.org/10.3390/ijms20215277

53. Chen Y, Mu J, Zhu M, et al. Transient Receptor Potential Channels and Inflammatory Bowel Disease. Front Immunol. 2020;11:180. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00180

54. Froghi S, Grant CR, Tandon R, et al. New Insights on the Role of TRP Channels in Calcium Signalling and Immunomodulation: Review of Pathways and Implications for Clinical Practice. Clinic Rev Allerg Immunol. 2021;60(2):271–292. doi: https://doi.org/10.1007/s12016-020-08824-3

55. Englisch CN, Paulsen F, Tschernig T. TRPC Channels in the Physiology and Pathophysiology of the Renal Tubular System: What Do We Know? Int J Mol Sci. 2022;24(1):181. doi: https://doi.org/10.3390/ijms24010181

56. Gigante M, Caridi G, Montemurno E, et al. TRPK6 Mutations in children with steroid-resistant nephrotic syndrome and atypical phenotype. Am Soc Nephrol Clin J. 2011;6(7):1626–1634. doi: https://doi.org/10.2215/CJN.07830910

57. Dryer SE, Roshanravan H, Kim EY. TRPC channels: Regulation, dysregulation and contributions to chronic kidney disease. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2019;1865(6):1041–1066. doi: https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2019.04.001

58. Plant TD. TRPs in Mechanosensing and Volume Regulation. Handb Exp Pharmacol. 2014;223:743–766. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-05161-1_2

59. Eijkelkamp N, Quick K, Wood JN. Transient Receptor Potential Channels and Mechanosensation. Annu Rev Neurosci. 2013;36:519–546. doi: https://doi.org/10.1146/annurevneuro-062012-170412

60. Sharif-Naeini R, Dedman A, Folgering JHA, et al. TRP channels and mechanosensory transduction: insights into the arterial myogenic response. Pflugers Arch. 2008;456(3):529–540. doi: https://doi.org/10.1007/s00424-007-0432-y

61. Dhaka A, Viswanath V, Patapoutian A. Trp ion channels and temperature sensation. Annu Rev Neurosci. 2006;29:135–161. doi: https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.29.051605.112958

62. Castillo K, Diaz-Franulic I, Canan J, et al Thermally activated TRP channels: molecular sensors for temperature detection. Phys Biol. 2018;15(2):021001. doi: https://doi.org/10.1088/14783975/aa9a6f

63. Gavva NR, Davis C, Lehto SG, et al. Transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8) channels are involved in body temperature regulation. Mol Pain. 2012;8:36. doi: https://doi.org/10.1186/1744-8069-8-36

64. Trebak M, St J Bird G, McKay RR, et al. Signaling mechanism for receptor-activated canonical transient receptor potential 3 (TRPC3) channels.j Biol Chem. 2003;278(18):16244–16252. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M300544200

65. Tang Q, Guo W, Zheng L, et al. Structure of the receptor-activated human TRPC6 and TRPC3 ion channels. Cell Res. 2018;28(7):746– 755. doi: https://doi.org/10.1038/s41422-018-0038-2