大麻CB2受體分子生物學(xué)信號(hào)及信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制①

李晶 王馨 龍?jiān)?王娜

(1.重慶三峽醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校 重慶 404120; 2.重慶市重鋼總醫(yī)院 重慶 400084)

幾個(gè)世紀(jì)來,大麻一直被用作治療和娛樂用途,甚至出現(xiàn)濫用現(xiàn)象。大麻中主要成分是9-THC,發(fā)揮作用主要通過2種G蛋白偶聯(lián)受體:CB1(Cannabinoid receptor 1)亞型和CB2(Cannabinoid receptor 2)亞型。大麻CB1和大麻CB2是大麻素△9-THC在體內(nèi)作用的主要受體,CB1主要調(diào)節(jié)精神方面的作用,CB2則主要調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。CB1主要存在于中樞和外周神經(jīng)組織,CB1受體被作為許多疾病治療的新靶點(diǎn),例如肥胖,酒精依賴癥,帕金森和鎮(zhèn)痛等。CB2受體主要存在于免疫組織,如脾臟和白細(xì)胞,這一分布特點(diǎn)也提示CB2受體激動(dòng)劑可能在抑制腫瘤和炎癥調(diào)節(jié)方面具有潛在作用。最近CB2受體激動(dòng)劑被證明可以有效用于神經(jīng)性疼痛的鎮(zhèn)痛,這一作用和CB2受體主要分布于外周有關(guān),CB2激動(dòng)劑產(chǎn)生神經(jīng)鎮(zhèn)痛作用同時(shí)卻沒有CB1受體激動(dòng)劑鎮(zhèn)痛產(chǎn)生的精神方面副反應(yīng)。

CB2受體cDNA最早從人類急性粒細(xì)胞性白血病細(xì)胞系HL-60細(xì)胞中克隆獲得。CB1受體從不同脊椎動(dòng)物如哺乳動(dòng)物,鳥類,魚類和兩棲動(dòng)物體內(nèi)均已克隆獲得;CB2受體只從哺乳動(dòng)物體內(nèi)克隆獲得。2種受體在基因序列上只有44%同源性,7次跨膜結(jié)構(gòu)中有68%氨基酸相同。CB2受體的氨基域和CB1受體相比較短,人類和大小鼠的CB2蛋白結(jié)構(gòu)上特別是氮端具有很大程度一致性,在這個(gè)區(qū)域大鼠分別比人/小鼠多50/63個(gè)氨基酸。

1 CB2的結(jié)合特點(diǎn)

跨膜結(jié)構(gòu)域的苯基丙氨酸突變可以降低CB2選擇性激動(dòng)劑WIN55212-2的親和力大約14倍;相似位置纈氨酸突變可以增加WIN55212-2對(duì)CB2受體親和力約12倍。通過CB1和CB2結(jié)合位點(diǎn)對(duì)接試驗(yàn)檢測WIN55212-2選擇性差異,結(jié)果顯示親和力不同主要是由于S3.31處絲氨酸和F5.46殘基的相互作用而產(chǎn)生。CB2受體選擇性可以通過增加配體脂溶性基團(tuán)作用于F5.46段和S3.31處形成氫鍵而被增強(qiáng)。有越來越多的研究發(fā)現(xiàn)配體結(jié)構(gòu)略有差異,但作用方式卻截然不同。大麻素類激動(dòng)劑采用不同結(jié)合和激活方式作用于CB1/CB2受體且不同激動(dòng)劑可能選擇性激活不同信號(hào)傳導(dǎo)通路。CB2激動(dòng)劑選擇性不同可能帶來不同治療作用,通過選擇調(diào)節(jié)性激動(dòng)劑激活對(duì)應(yīng)治療避免激活潛在不好的副反應(yīng)。

2 CB2受體表達(dá)的調(diào)節(jié)

雖然CB2受體大多被報(bào)道存在于免疫細(xì)胞,但最近有研究證明在中樞神經(jīng)系統(tǒng)也分布有少量的CB2受體。多種疾病誘導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎癥發(fā)作時(shí),神經(jīng)組織CB2受體水平出現(xiàn)顯著上調(diào)。巨噬細(xì)胞中CB2受體在炎性刺激如脂多糖等作用下表達(dá)調(diào)節(jié)與cAMP蛋白激酶-cAMP應(yīng)答通路有關(guān)。

3 G蛋白偶聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)

CB1和CB2受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受體,具有七次穿膜結(jié)構(gòu),通過激活胞內(nèi)G蛋白調(diào)節(jié)胞內(nèi)效應(yīng)器發(fā)揮作用。通過G蛋白偶聯(lián)受體激活后GTP轉(zhuǎn)變?yōu)镚DP,這一過程包括受體上的G蛋白解離和α-GTP和βγ亞單位,兩者繼續(xù)調(diào)節(jié)下游效應(yīng)器。

4 效應(yīng)器調(diào)節(jié)

CB1/CB2受體與胞內(nèi)多種效應(yīng)器相偶聯(lián),CB1/CB2均可調(diào)節(jié)腺苷酸環(huán)化酶活性和胞外調(diào)節(jié)有絲分裂素激活蛋白激酶類活性。CB2活化可以激活神經(jīng)細(xì)胞和免疫細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子快速短暫性增加。最近的研究發(fā)現(xiàn)大麻藥物作用于CB1/CB2受體后通過刺激PI3K /Akt(the phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B)信號(hào)通路促進(jìn)皮層細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞的存活。CB1受體可以結(jié)合某些離子通道產(chǎn)生抑制電壓門控鈣離子通道和激活鉀離子內(nèi)流的生理作用,CB2則不能。

5 腺苷酸環(huán)化酶

大麻素對(duì)CB2轉(zhuǎn)染CHO細(xì)胞和COS細(xì)胞產(chǎn)生濃度依賴性抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性。大麻素減少了可表達(dá)CB2受體的人體淋巴細(xì)胞和大鼠脾細(xì)胞內(nèi)cAMP水平。CB2受體信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)所需G蛋白均為Gi/oα型。CB2受體調(diào)節(jié)免疫功能一定程度上是通過減少腺苷酸環(huán)化酶實(shí)現(xiàn)的。CB1/CB2受體轉(zhuǎn)導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào)方式可能完全不同。

細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶/絲裂原活化蛋白激酶(ERK/MAPK)信號(hào)傳導(dǎo)通路大麻素可以激活內(nèi)在性表達(dá)CB2受體HL-60細(xì)胞和CB2轉(zhuǎn)染CHO細(xì)胞的P42/P44 ERK-MAPK。大麻素調(diào)節(jié)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶/絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)傳導(dǎo)通路具有時(shí)間和濃度依賴性。內(nèi)源性大麻素激活體內(nèi)免疫細(xì)胞CB2受體后調(diào)節(jié)激酶/絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)傳導(dǎo)與它們的遷徙有關(guān)。通過應(yīng)用分裂原活化蛋白激酶抑制劑PD098059對(duì)比發(fā)現(xiàn),大麻素調(diào)節(jié)ERK-MAPK減少可抑制IL-2產(chǎn)生,這解釋了通常大麻素化合物引起的免疫抑制作用。

6 鈣離子短暫性增加

用大麻素對(duì)轉(zhuǎn)染CB2的CHO細(xì)胞和表達(dá)CB2受體的HL-60細(xì)胞受體進(jìn)行刺激,CB2受體可通過磷脂酶-Cβ(PLCβ)調(diào)節(jié)機(jī)制引起胞內(nèi)游離Ca2+短暫性增加。Ca2+離子濃度短暫性升高與大麻素藥物濃度呈依賴性關(guān)系,這一機(jī)制可以被百日咳毒素或選擇性CB2拮抗劑預(yù)處理而發(fā)生阻斷。曾有報(bào)道CB2轉(zhuǎn)染CHO細(xì)胞不能升高胞內(nèi)游離Ca2+離子濃度,不同試驗(yàn)結(jié)果的主要原因可能是由于CB2激動(dòng)劑選擇性差異。

7 神經(jīng)酰胺的合成

有研究報(bào)告證明神經(jīng)酰胺聚集參與了大麻素誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡,這一發(fā)生機(jī)制依賴于CB2受體的激活。CB2受體信號(hào)在細(xì)胞凋亡前具有重要的作用,選擇性大麻素CB2受體激動(dòng)劑有可能在未來作為一類新的藥物應(yīng)用于臨床用于延緩各種癌癥細(xì)胞生長。

三磷酸肌醇激酶(PI3K)/絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)所介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路細(xì)胞的存活和PI3K/Akt通路有關(guān)。大麻素通過CB1/CB2作用于PI3K/Akt信號(hào)通路刺激和促進(jìn)腦皮層細(xì)胞和少突細(xì)胞母細(xì)胞的存活率。

8 CB2受體在快速和緩慢配體暴露時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)化和運(yùn)輸

快速/緩慢接觸配體均可顯著調(diào)節(jié)CB1/CB2受體信號(hào)。有研究還發(fā)現(xiàn)CB2受體在活化小膠質(zhì)細(xì)胞板狀偽足前緣具有高密度表達(dá)。這一關(guān)鍵地分布意味著CB2受體可能參與了小膠質(zhì)細(xì)胞在炎性刺激下發(fā)生的遷徙?；罨腃B2受體和免疫細(xì)胞中CB2選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)到特定區(qū)域參與了重要的免疫細(xì)胞功能,如增殖和遷徙。

9 CB2受體相互作用

1.CB2受體信號(hào)偶聯(lián)其他Gi/o受體的失活。CB2受體屬于可自發(fā)活化調(diào)節(jié)型的受體。CB2反向激動(dòng)劑JTE-907在多種動(dòng)物模型中被證明具有抗炎活性。此外,新穎的CB2反向激動(dòng)劑已經(jīng)最近被證明可以抑制由不同化學(xué)增活素趨化因子刺激引起的白細(xì)胞聚集。目前抑制白細(xì)胞趨化性的機(jī)制尚不得而知。

9 CB2受體對(duì)其他受體的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)

CB2受體激活可以調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞株Jurkat細(xì)胞的CB1,μ和δ阿片受體表達(dá)。三種受體上調(diào)均涉及CB2受體的激活,然后信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)器和STAT5催化磷酸化并伴隨著白細(xì)胞介素-4(IL-4)編碼基因的轉(zhuǎn)活。發(fā)生在神經(jīng)元中的CB2上調(diào)μ或δ阿片受體可以很好的解釋大麻素和阿片之間的協(xié)同鎮(zhèn)痛效應(yīng)。

綜上所述,大麻素主要通過CB1/CB2受體產(chǎn)生作用,CB2受體主要在免疫組織中表達(dá),通過結(jié)合Gi/Go蛋白轉(zhuǎn)換胞內(nèi)信號(hào)。激動(dòng)劑激活CB2受體后調(diào)節(jié)胞內(nèi)多種效應(yīng)器,包括腺苷酸環(huán)化酶,ERK-MAPK,Ca2+離子內(nèi)流,神經(jīng)酰胺合成和PI3K/AKt。不同CB2激動(dòng)劑可調(diào)節(jié)不同效應(yīng)感受器。CB2配體在炎性組織中選擇性誘導(dǎo)胞內(nèi)表達(dá)的能力,意味著在未來有望尋找和獲得新穎的抗炎和神經(jīng)保護(hù)CB2激動(dòng)劑藥物。