與糖尿病腎病相關(guān)的G蛋白偶聯(lián)受體及相關(guān)治療藥物的研究進(jìn)展Δ

楊峰，唐麗琴，魏偉（.安徽醫(yī)科大學(xué)臨床藥理研究所/安徽省高校省級抗炎免疫藥理學(xué)重點實驗室/安徽省中藥研究與開發(fā)重點實驗室，合肥市 230032；2.安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院藥劑科，合肥市 23000）

糖尿?。―iabetes mellitus，DM）是一組由多種原因引起的糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝紊亂，以血糖升高和糖尿為特點，進(jìn)而導(dǎo)致大血管和微血管病變的綜合征。糖尿病腎?。―iabetic nephropathy，DN）是糖尿病最常見且嚴(yán)重的并發(fā)癥，以腎小球肥大、腎小球和腎小管基底膜增厚、系膜區(qū)細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular matrix，ECM）堆積為特征，最終導(dǎo)致慢性腎功能不全，直接影響DM患者的生活質(zhì)量及威脅其生命。近年來越來越多的證據(jù)[1]表明，G蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptor，GP-CR）在DN的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。因此與DN相關(guān)的GPCR及相關(guān)治療藥物的研究對DN的診治具有重要的意義，本文就此作一簡要綜述如下。

1 GPCR的概述

1.1 G蛋白的分子結(jié)構(gòu)及分類

G蛋白（G protein），即三磷酸鳥苷（GTP）結(jié)合蛋白（GTP binding protein）。在研究信號傳遞時，G蛋白特指與細(xì)胞表面受體偶聯(lián)的異源三聚體G蛋白（Heterotrimeric GTP binding protein），由α、β和γ亞單位組成。G蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的功能多樣性，是基于眾多不同結(jié)構(gòu)的G蛋白亞型來實現(xiàn)的。G蛋白的種類很多，根據(jù)基因序列的同源性可分為4類，即Gs家族、Gi/Go家族、Gq/G11家族和G12/G13家族。Gs蛋白是細(xì)胞表面受體與腺苷酸環(huán)化酶（Adenylyl cyclase，AC）之間的偶聯(lián)蛋白，可通過激活A(yù)C使胞內(nèi)的環(huán)磷酸腺苷（Cyclic adenosine monophosphate，cAMP）含量增加；與細(xì)胞表面受體相偶聯(lián)的Gi/Go蛋白則具有抑制AC的作用，產(chǎn)生與Gs蛋白相反的生物學(xué)效應(yīng)；Gq/G11蛋白的效應(yīng)器為磷脂酶C（Phospholipase C，PLC），在磷脂酰肌醇代謝途徑信號傳遞過程中發(fā)揮重要作用；G12/G13蛋白功能尚不完全清楚，常常聯(lián)合其他類型的G蛋白共同產(chǎn)生作用[1]。

1.2 GPCR的結(jié)構(gòu)特點

GPCR是一種與三聚體G蛋白相偶聯(lián)的細(xì)胞表面受體，由1條多肽鏈構(gòu)成，多次穿越細(xì)胞膜形成7個疏水跨膜區(qū)段（Transmembrane domain，TM），各區(qū)段之間由數(shù)目不等的氨基酸殘基組成的3個胞外和3個胞內(nèi)環(huán)狀結(jié)構(gòu)；多肽鏈的N-端位于細(xì)胞膜外，C-端位于細(xì)胞膜內(nèi)[2]。

GPCR是迄今發(fā)現(xiàn)的最大的受體超家族，其成員有1 000多個，其中大部分為感覺感受器受體，如味覺或嗅覺感受器受體；一部分為非感覺感受器受體，識別并結(jié)合周圍環(huán)境中的激素、神經(jīng)遞質(zhì)、核苷酸等配基；還有一部分GPCR目前仍未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)源性配基，被稱之為孤兒GPCR[3]。

1.3 GPCR主要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制

GPCR的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑由細(xì)胞膜受體、G蛋白、第二信使和效應(yīng)器4部分組成。G蛋白與受體的偶聯(lián)，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中常發(fā)揮著分子開關(guān)的作用與信號放大作用，將胞外信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)并引起細(xì)胞內(nèi)一系列的反應(yīng)。在靜息狀態(tài)下，G蛋白以異源三聚體形式存在，即α、β、γ亞基與二磷酸鳥苷（Guanosine diphosphate，GDP）相結(jié)合；當(dāng)外部信號分子與受體結(jié)合后，隨之誘導(dǎo)G蛋白的α亞基構(gòu)象發(fā)生變化，GTP替換異源三聚體的α亞基上的GDP，并與βγ亞基分離，Gα和Gβγ分別作用于信號通路下游的效應(yīng)器，如離子通道、酶等，產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)信號，并進(jìn)行一系列的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，從而引起細(xì)胞的各種反應(yīng)[1]。

1.3.1 AC系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要介導(dǎo)cAMP-蛋白激酶A（cAMPPKA）途徑。配體（如腎上腺素等）與靶細(xì)胞質(zhì)膜上的特異性受體結(jié)合，形成復(fù)合物而激活受體?；罨氖荏w可催化G蛋白形成Gαs·GTP，進(jìn)而激活A(yù)C，使細(xì)胞內(nèi)cAMP的濃度升高。cAMP作為重要的第二信使，能進(jìn)一步激活PKA，PKA把代謝途徑中的許多蛋白質(zhì)的特定絲氨酸和（或）蘇氨酸殘基磷酸化，將信號進(jìn)一步傳遞，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的物質(zhì)代謝和基因表達(dá)，以達(dá)到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的目的[4]。AC由Gs蛋白激活而被Gi蛋白抑制。

1.3.2 PLC系統(tǒng)。配體與靶細(xì)胞膜上特異性受體結(jié)合后，激活PLC，催化細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)組分——二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解產(chǎn)生2個重要的第二信使分子：1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）與二?；视停―AG）。IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上特異的受體IP3R結(jié)合，使細(xì)胞內(nèi)部的鈣離子（Ca2+）迅速釋放，引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高，從而啟動胞內(nèi)Ca2+信號系統(tǒng)；DAG生成后仍留在質(zhì)膜上，在磷脂酰絲氨酸和Ca2+離子的配合下激活蛋白激酶C（PKC），PKC被激活后可引起一系列靶蛋白的絲氨酸和（或）蘇氨酸殘基發(fā)生磷酸化反應(yīng)，達(dá)到進(jìn)一步轉(zhuǎn)導(dǎo)信息的目的[5]。DAG和Ca2+共同激活PKC，以磷酸化的形式對許多蛋白質(zhì)和酶類進(jìn)行修飾，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)一系列的生理過程。

2 與DN相關(guān)的GPCR

2.1 5-羥色胺2A受體（5-HT2AR）

目前人類5-HT受體（5-HTR）至少存在7種類型，即5-HT1R～5-HT7R，除了5-HT3R屬于配體門控離子通道外，其余均屬于GPCR超家族[6]。腎小球系膜細(xì)胞（Mesangial cell，MC）的細(xì)胞膜上僅表達(dá)5-HT的2A亞型受體，而不表達(dá)其他亞型受體[7]，這就提示5-HT影響DN的進(jìn)展的可能機制為：作用于5-HT2AR，刺激MC合成分泌基質(zhì)、細(xì)胞增殖，從而損傷腎小球基底膜。

5-HT2AR所偶聯(lián)的G蛋白類型為Gq/G11，主要激活下游的IP3/PKC通路，同時可以抑制cAMP的生成，其選擇性阻滯藥有酮色林和MDL 100907[6]。Kasho等[8]通過體外培養(yǎng)人類系膜細(xì)胞證實，5-HT可增加Ⅳ型膠原的合成，其機制為5-HT與MC細(xì)胞膜上的5-HT2AR結(jié)合后，激活PKC通路，進(jìn)而過度表達(dá)轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β），促進(jìn)Ⅳ型膠原的合成。

研究[9]證實5-HT2AR阻滯藥鹽酸沙格雷酯可以調(diào)節(jié)鏈脲佐菌素（Streptozotocin，STZ）誘導(dǎo)的DN大鼠腎小球內(nèi)活性氧（Reactive oxygen species，ROS）和一氧化氮（NO）之間的平衡，減少尿蛋白的排泄。以上均提示5-HT和5-HT2AR在DM的發(fā)展過程中起著重要的作用，5-HT2AR阻滯藥的使用，將會成為治療DN的一個靶點。

2.2 前列腺素E2（PGE2）受體（EP）

PGE2通過與EP相互作用，介導(dǎo)PGE2的生理功能。EP受體有4種亞型，分別為EP1～EP4，均屬于GPCR家族。其中EP1受體與Gq/G11偶聯(lián)，調(diào)控Ca2+通道；EP2和EP4受體與 Gs偶聯(lián)，提高細(xì)胞內(nèi)cAMP水平；EP3受體與Gi偶聯(lián)，抑制AC活性[10]。

高血糖會使糖酵解副產(chǎn)物——丙酮醛增加，通過體外培養(yǎng)大鼠系膜細(xì)胞，證實丙酮醛可使PGE2合成分泌增加[11]，提示PGE2可能在DN的發(fā)展中起著重要的作用。研究[12]通過酶聯(lián)免疫分析法，發(fā)現(xiàn)在STZ誘導(dǎo)的DM小鼠和B6-Ins2Akita自發(fā)性1型DM模型小鼠上，PGE2及其代謝產(chǎn)物的分泌量為正常組的2～4倍，同時，腎臟上EP受體4個亞型的表達(dá)較正常組高出數(shù)倍不等。以上均提示PGE2及其受體在DN的發(fā)展中起著重要的作用。

使用EP阻滯藥，可能對DN具有保護(hù)作用。實驗[13]已經(jīng)證實，EP阻滯藥ONO-8713，能選擇性阻斷EP1受體，可以改善STZ誘導(dǎo)的DN大鼠腎臟和腎小球肥大，減輕系膜增生，抑制TGF-β活性。鑒別出各個EP亞型在DN中的變化及所起的作用，選擇性地阻斷相關(guān)EP亞型，拮抗PGE2的功能，可能成為治療DN的又一個靶點。

2.3 血管緊張素Ⅱ受體（ATR）

ATR有4個基本亞型：1型受體（AT1R）、2型受體（AT2R）、3型受體（AT3R）和4型受體（AT4R），其中AT1R和AT2R為2個主要的亞型，同屬于GPCR家族，對血管緊張素Ⅱ（Angiotensin，AngⅡ）有相似的親和力。其中AT1R廣泛分布于腎臟各處，包括血管平滑肌細(xì)胞、MC、腎小球旁細(xì)胞等；而AT2R則在胎兒腎臟中大量表達(dá)，在成年人腎臟中僅在入球小動脈、腎小球內(nèi)皮細(xì)胞、MC等少數(shù)部位少量表達(dá)[14]。

AT1R細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)可分為2種途徑：G蛋白依賴和非G蛋白依賴。AT1R活化后，可以通過激活所偶聯(lián)的Gq/G11蛋白，激活通路下游的PKA或PKC，調(diào)控相關(guān)有害基因的表達(dá)；或者通過β-arrestins蛋白介導(dǎo)受體內(nèi)吞，激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（Extracellular Signal-Regulated Kinase，ERK1/2），可以調(diào)節(jié)心血管功能[15]。AT2R信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制尚不完全清楚，AT2R可以增加磷酸酪氨酸磷酸酶活性，并且抑制ERK1/2，其生理功能為平衡AT1R的作用，影響細(xì)胞的增殖分化等[16]。

腎素-血管緊張素系統(tǒng)（Renin-angiotensin system，RAS）的異常在DN的發(fā)病中起著重要的作用，通過調(diào)節(jié)腎臟血流動力學(xué)及其他機制參與腎臟多種疾病的病理生理過程[17]。而作用于ATR的AngⅡ是RAS的生物活性中心，說明AngⅡ及其ATR是DN進(jìn)展性損害的一個重要因素。高水平的AngⅡ所介導(dǎo)的DN可能的機制為[14]：（1）增加腎小球毛細(xì)血管壓和通透性；（2）與 MC上的AT1R結(jié)合，上調(diào) TGF-β的信使RNA（TGF-β mRNA）的水平，促進(jìn)TGF-β的合成，導(dǎo)致ECM增加，腎小球硬化；（3）抑制腎臟內(nèi)NO合成酶；（4）醛固酮在DN的發(fā)展中起到重要的作用，可使尿蛋白排泄增加。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已證明[18，19]，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（Angiotensin converting enzyme inhibitor，ACEI）如依那普利等，和血管緊張素受體阻滯藥（Angiotensin receptor blocker，ARB）如替米沙坦、氯沙坦等，均可以有效地保護(hù)DN患者的腎臟功能。

2.4 生長抑素受體（SSTR）

在DM中，生長激素（Growth hormone，GH）/胰島素樣生長因子（Insulin-like growth factor，IGF）/生長抑素（Somatostatin，SST）軸起著重要的作用，此軸紊亂將促進(jìn)DM并發(fā)癥的發(fā)生，尤其是DN的發(fā)展[20]。

SST是一種調(diào)控大腦神經(jīng)傳遞和激素分泌的神經(jīng)肽，主要由下丘腦、胰腺、胃腸道內(nèi)分泌細(xì)胞分泌，其主要作用是抑制腺垂體生長素的分泌。SST有2種生理活性形式，即SST-14和SST-28，其SSTR目前有6個亞型被克隆出來：SSTR1、SSTR2A、SSTR2B、SSTR3、SSTR4、SSTR5[21]。在正常人的腎臟組織和細(xì)胞中，SSTR1、SSTR2B、SSTR3、SSTR4、SSTR5均有表達(dá)，而在免疫球蛋白A（IgA）沉積為主的原發(fā)性腎小球疾病中，這些受體表達(dá)水平均有所增強[22]，提示SST對腎臟功能具有調(diào)節(jié)作用。

目前發(fā)現(xiàn)的SSTR均屬于GPCR家族，有著共同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，即抑制AC、激活磷酸酪氨酸磷酸酶、調(diào)節(jié)絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）等。不同亞型的SSTR還存在不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如在大鼠胰島素瘤細(xì)胞上，SSTR2～5可以激活細(xì)胞膜上的內(nèi)向整流鉀離子（K+）通道，而SSTR1和SSTR2能抑制電壓門控Ca2+通道，SSTR1還可以刺激鈉離子/氫離子（Na+/H+）交換體；在中國倉鼠卵巢細(xì)胞（CHO）中，SSTR4能通過激活磷脂酶A2（PLA2）增加花生四烯酸鹽的產(chǎn)生，SSTR5能抑制IP3介導(dǎo)的Ca2+動員，SSTR4卻沒有此效應(yīng)；在垂體細(xì)胞上，SSTR2A和SSTR5可以通過刺激PLC增加IP3的合成[23]。SSTR與不同的受體亞型結(jié)合后，通過不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，起到調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖分化、細(xì)胞與細(xì)胞間相互作用、細(xì)胞黏附和遷移等作用[23]。

SST的類似物，已被證實對DN具有保護(hù)作用，研究[24]通過DN相關(guān)指標(biāo)的檢測，發(fā)現(xiàn)SST類似物奧曲肽及PTR-3173對腎功能的保護(hù)作用等同于ACEI。SST類似物的應(yīng)用，尤其是與其他藥物聯(lián)合使用，將會成為治療DN的新方向。

3 結(jié)語

GPCR是最大的細(xì)胞膜受體家族，其能夠結(jié)合眾多配體，調(diào)節(jié)大多數(shù)生理過程，也包括疾病過程。GPCR已成為疾病治療首選目標(biāo)[25]。

DN的發(fā)病機制復(fù)雜，至今尚未完全清楚，也未開發(fā)出治愈性的藥物。因此，作用于GPCR的藥物，正成為研發(fā)治療DN藥物的新方向。但是由于GPCR種類眾多，故作用于GPCR藥物的選擇性也成為研究中需要解決的問題之一。

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