Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hợp Chất Tự Nhiên Cinnamaldehyde Là Một Chất Kích Hoạt Mới Của Kênh Clo Kích Hoạt Bởi Canxi
Tóm tắt
Các kênh clo được kích hoạt bởi canxi (CaCCs) đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý, và trong nhiều loại tế bào, TMEM16A được xác định là cơ sở phân tử của CaCC. Chức năng CaCC bất thường đã được liên kết với nhiều bệnh lý, điều này củng cố nhu cầu tìm kiếm các chất điều chỉnh CaCCs/TMEM16A. Tuy nhiên, hiện có rất ít chất điều chỉnh CaCCs cụ thể cho lâm sàng. Ở đây, chúng tôi đã xác định được một chất kích hoạt mới mạnh mẽ của TMEM16A từ một ngân hàng các loại thuốc cổ truyền Trung Quốc (TCM) và khám phá cơ chế kích hoạt của nó thông qua kính hiển vi quang học vi cấu hình laser và kẹp patch. Dữ liệu huỳnh quang cho thấy, trong số 36 loại thuốc TCM đã thử nghiệm, một hợp chất, cinnamaldehyde (CA), có thể kích hoạt kênh TMEM16A theo cách phụ thuộc vào liều lượng. Để xác định cơ chế mà CA kích hoạt kênh TMEM16A, chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm kẹp patch cắt và đo nồng độ canxi trong tế bào qua các thí nghiệm huỳnh quang. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy CA kích hoạt các kênh TMEM16A bằng cách làm tăng nồng độ ion canxi trong tế bào. Kết quả từ thí nghiệm kẹp patch toàn tế bào cho thấy CA kích hoạt các kênh này theo cách phụ thuộc vào liều lượng, với EC50 là 9.73 ± 5.64 µM ở + 80 mV, và kéo dài sự mất hoạt động của TMEM16A. Cuối cùng, chúng tôi phát hiện rằng CA có thể tăng cường sự co bóp của ruột non ở chuột lang bằng cách kích hoạt TMEM16A. Kết quả cho thấy CA là một chất kích hoạt tự nhiên mới của TMEM16A.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Bader CR, Bertrand D, Schwartz EA (1982) Voltage-activated and calcium-activated currents studied in solitary rod inner segments from the salamander retina. J Phys 331:253–284. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1982.sp014372
Bingxiang W, Chunlin L, Ruituo H, Zhiqiang Q (2015) Overexpression of ANO1/TMEM16A, an arterial Ca2+-activated Cl– channel, contributes to spontaneous hypertension. J Mol Cell Cardiol 82:22–32. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2015.02.020
Caputo A et al (2008) TMEM16A, a membrane protein associated with calcium-dependent chloride channel activity. Science 322:590–594. https://doi.org/10.1126/science.1163518
Chai R et al (2017) Identification of resveratrol, an herbal compound, as an activator of the calcium-activated chloride channel, TMEM16A. J Membr Biol 250:483–492. https://doi.org/10.1007/s00232-017-9975-9
Chao LK et al (2008) Cinnamaldehyde inhibits pro-inflammatory cytokines secretion from monocytes/macrophages through suppression of intracellular signaling. Food Chem Toxicol 46:220–231. https://doi.org/10.1016/j.fct.2007.07.016
Chen YF et al (2011) Direct or indirect regulation of calcium-cctivated chloride channel by calcium. J Membr Biol 240:121–129. https://doi.org/10.1007/s00232-011-9350-1
Cohen TS, Prince A (2012) Cystic fibrosis: a mucosal immunodeficiency syndrome. Nat Med 18:509–519. https://doi.org/10.1038/nm.2715
Duran C, Hartzell HC (2011) Physiological roles and diseases of tmem16/anoctamin proteins: are they all chloride channels. Acta Pharmacol Sin 32:685–692. https://doi.org/10.1038/aps.2011.48
Edwards SE, Rocha IDC, Williamson EM, Heinrich M (2015) Phytopharmacy: an evidence-based guide to herbal medical products. cinnamon; Chinese cinnamon/cassia. Wiley, Hoboken. https://doi.org/10.1002/9781118543436.ch93
Eggermont J (2004) Calcium-activated chloride channels. Proc Am Thorac Soc 1:22–27. https://doi.org/10.1513/pats.2306010
Espinosa I et al (2008) A novel monoclonal antibody against DOG1 is a sensitive and specific marker for gastrointestinal stromal tumors. Am J Surg Pathol 32:210–218. https://doi.org/10.1097/PAS.0b013e3181238cec
Galindo BE, Vacquier VD (2005) Phylogeny of the TMEM16 protein family: some members are overexpressed in cancer. Int J Mol Med 16:919–924
Gomez-Pinilla PJ et al (2009) Ano1 is a selective marker of interstitial cells of Cajal in the human and mouse gastrointestinal tract. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 296:G1370–G1381. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00074.2009
Goni P, Lopez P, Sanchez C, Gomez-Lus R, Becerril R, Nerin C (2009) Antimicrobial activity in the vapour phase of a combination of cinnamon and clove essential oils. Food Chem 116:982–989. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.03.058
Guo S et al (2017) Ginsenoside Rb1, a novel activator of the TMEM16A chloride channel, augments the contraction of guinea pig ileum. Pflugers Arch 469:681–692. https://doi.org/10.1007/s00424-017-1934-x
Hartzell C, Putzier I, Arreola J (2005) Calcium-activated chloride channels. Annu Rev Physiol 67:719–758. https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.67.032003.154341
Hayashi K, Imanishi N, Kashiwayama Y, Kawano A, Terasawa K, Shimada Y, Ochiai H (2007) Inhibitory effect of cinnamaldehyde, derived from Cinnamomi cortex, on the growth of influenza A/PR/8 virus in vitro and in vivo. Antivir Res 74:1–8. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2007.01.003
Hoshino M et al (2002) Increased expression of the human Ca2+-activated Cl– channel 1 (CaCC1) gene in the asthmatic airway. Am J Respir Crit Care Med 165:1132–1136. https://doi.org/10.1164/ajrccm.165.8.2107068
Huang F, Rock JR, Harfe BD, Cheng T, Huang X, Jan YN, Jan LY (2009) Studies on expression and function of the TMEM16A calcium-activated chloride channel. Proc Natl Acad Sci USA 106:21413–21418. https://doi.org/10.1073/pnas.0911935106
Hwang SJ et al (2009) Expression of anoctamin 1/TMEM16A by interstitial cells of Cajal is fundamental for slow wave activity in gastrointestinal muscles. J Physiol 587:4887–4904. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2009.176198
Ka H, Park HJ, Jung HJ, Choi JW, Cho KS, Ha J, Lee KT (2003) Cinnamaldehyde induces apoptosis by ROS-mediated mitochondrial permeability transition in human promyelocytic leukemia HL-60 cells. Cancer Lett 196:143–152. https://doi.org/10.1016/S0304-3835(03)00238-6
Liu B, Linley JE, Du X, Zhang X, Ooi L, Zhang H, Gamper N (2010) The acute nociceptive signals induced by bradykinin in rat sensory neurons are mediated by inhibition of M-type K + channels and activation of Ca2+-activated Cl– channels. J Clin Investig 120:1240–1252. https://doi.org/10.1172/JCI41084
Miledi R (1982) A calcium-dependent transient outward current in Xenopus laevis oocytes. Proc Royal Soc Lond B 215:491–497. https://doi.org/10.1098/rspb.1982.0056
Namer B, Seifert F, Handwerker HO, Maihofner C (2005) TRPA1 and TRPM8 activation in humans: effects of cinnamaldehyde and menthol. Neuroreport 16:955–959. https://doi.org/10.1097/00001756-200506210-00015
Namkung W, Phuan PW, Verkman AS (2011a) TMEM16A inhibitors reveal TMEM16A as a minor component of calcium-activated chloride channel conductance in airway and intestinal epithelial cells. J Biol Chem 286:2365–2374. https://doi.org/10.1074/jbc.M110.175109
Namkung W, Thiagarajah JR, Phuan PW, Verkman AS (2010) Inhibition of Ca2+-activated Cl– channels by gallotannins as a possible molecular basis for health benefits of red wine and green tea. FASEB J 24:4178–4186. https://doi.org/10.1096/fj.10-160648
Namkung W, Yao Z, Finkbeiner WE, Verkman AS (2011b) Small-molecule activators of TMEM16A, a calcium-activated chloride channel, stimulate epithelial chloride secretion and intestinal contraction. FASEB J 25:4048–4062. https://doi.org/10.1096/fj.11-191627
Oh SJ et al (2013) MONNA, a potent and selective blocker for transmembrane protein with unknown function 16/anoctamin-1. Mol Pharmacol 84:726–735. https://doi.org/10.1124/mol.113.087502
Ooi LS, Li Y, Kam SL, Wang H, Wong EY, Ooi VE (2006) Antimicrobial activities of cinnamon oil and cinnamaldehyde from the Chinese medicinal herb Cinnamomum cassia Blume. Am J Chin Med 34:511–522. https://doi.org/10.1142/S0192415X06004041
Rock JR, O’Neal WK, Gabriel SE, Randell SH, Harfe BD, Boucher RC, Grubb BR (2009) Transmembrane protein 16A (TMEM16A) is a Ca2+-regulated Cl– secretory channel in mouse airways. J Biol Chem 284:14875–14880. https://doi.org/10.1074/jbc.C109.000869
Schroeder BC, Cheng T, Jan YN, Jan LY (2008) Expression cloning of TMEM16A as a calcium-activated chloride channel subunit. Cell 134:1019–1029. https://doi.org/10.1016/j.cell.2008.09.003
Seo Y, Park J, Kim M, Lee HK, Kim JH, Jeong JH, Namkung W (2015) Inhibition of ANO1/TMEM16A chloride channel by idebenone and its cytotoxicity to cancer cell lines. PLoS ONE 10:e0133656. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133656
Subash Babu P, Prabuseenivasan S, Ignacimuthu S (2007) Cinnamaldehyde—a potential antidiabetic agent. Phytomedicine 14:15–22. https://doi.org/10.1016/j.phymed.2006.11.005
Thiagarajah JR, Verkman AS (2012) CFTR inhibitors for treating diarrheal disease. Clin Pharmacol Ther 92:287–290. https://doi.org/10.1038/clpt.2012.114
Tien J, Peters CJ, Wong XM, Cheng T, Jan YN, Jan LY, Yang H (2014) A comprehensive search for calcium binding sites critical for TMEM16A calcium-activated chloride channel activity. Elife 3:e02772. https://doi.org/10.7554/eLife.02772
Verkman AS, Galietta LJV (2009) Chloride channels as drug targets. Nat Rev Drug Discov 8:153–171. https://doi.org/10.1038/nrd2780
Yang YD et al (2008) TMEM16A confers receptor-activated calcium-dependent chloride conductance. Nature 455:1210–1215. https://doi.org/10.1038/nature07313
Youn HS, Lee JK, Choi YJ, Saitoh SI, Miyake K, Hwang DH, Lee JY (2008) Cinnamaldehyde suppresses toll-like receptor 4 activation mediated through the inhibition of receptor oligomerization. Biochem Pharmacol 75:494–502. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2007.08.033