Mas相關(guān)G蛋白偶聯(lián)受體在皮膚源性瘙癢中的研究進(jìn)展

邵亦心 唐 慧 王朵勤 沈燕蕓 朱奕锜 徐金華

皮膚瘙癢是一種引起強(qiáng)烈搔抓欲望的不愉快的感覺。皮膚源性瘙癢指由致癢原引起的皮膚初級(jí)感覺神經(jīng)末梢傳導(dǎo)的瘙癢感覺。目前，根據(jù)組胺受體拮抗劑治療是否有效，皮膚瘙癢分為組胺依賴性瘙癢和組胺非依賴性瘙癢兩大類。組胺非依賴性瘙癢治療困難，往往導(dǎo)致慢性瘙癢，尋找潛在的特異性瘙癢受體作為治療靶點(diǎn)是國內(nèi)外學(xué)者的研究主旨。Mrgprs受體家族是2001年首次發(fā)現(xiàn)的一類新型瘙癢相關(guān)受體家族，因特異性表達(dá)于外周神經(jīng)系統(tǒng)及肥大細(xì)胞，自發(fā)現(xiàn)以來在疼痛和瘙癢研究領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，本文圍繞Mrgprs受體家族在皮膚源性瘙癢中的研究進(jìn)展做一綜述。

1 Mrgprs家族概述

2001年Dong等[1]和Lembo等[2]相繼發(fā)現(xiàn)一類特異性分布于人及鼠小型DRG神經(jīng)元的新型GPCR亞家族，他們分別將其定義為Mrgprs家族和感覺神經(jīng)元特異性G蛋白偶聯(lián)受體(sensory neuron-specific G protein-coupled receptors，SNSRs)，隨后SNSRs被證明屬于Mrgprs家族。

Mrgprs家族僅存在于四足動(dòng)物中，根據(jù)序列同源性，Mrgprs家族進(jìn)一步分為MrgprA, B, C, D, E, F, G, H, X亞家族，其中MrgprA, B, C亞家族為嚙齒類特有，而MrgprX亞家族為靈長類特有。已證實(shí)大約有一半的MrgprA,B,C及MrgprX為假基因。比較特殊的是，Mrgprs家族中MrgprD,E,F,G,H亞家族均為僅含一個(gè)成員的單基因亞家族，MrgprD～H在人、小鼠、大鼠中有明確的直系同源關(guān)系，而鼠類MrgprA, B, C亞家族與靈長類MrgprX亞家族雖有同源性但存在較大差異[1-6]。

絕大多數(shù)的Mrgprs特異性分布于脊髓背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion，DRG)和三叉神經(jīng)節(jié)(trigeminal ganglion，TG)的小型無髓鞘非肽能感覺神經(jīng)元，少數(shù)表達(dá)于肥大細(xì)胞。這些感覺神經(jīng)元的外周端神經(jīng)末梢分布于皮膚表皮淺層，中樞端軸突延伸至脊髓背角淺層[3-6]。這種特異性的表達(dá)模式，使得Mrgprs+神經(jīng)元可以探測環(huán)境中的細(xì)微刺激，皮膚肥大細(xì)胞作為瘙癢及炎癥的次級(jí)效應(yīng)細(xì)胞，Mrgprs還可能具有連接肥大細(xì)胞與感覺神經(jīng)末梢的作用，所以有理由相信Mrgprs在瘙癢感覺中有劃時(shí)代的重要生理及藥理意義。

目前發(fā)現(xiàn)的瘙癢相關(guān)Mrgprs主要包括小鼠MrgprA3，MrgprC11，MrgprD及人MrgprX1、MrgprX2等，Mrgprs瘙癢相關(guān)研究在實(shí)驗(yàn)小鼠中開展最為廣泛且深入，下面以小鼠MrgprA3，MrgprC11，MrgprD為代表進(jìn)行詳述。

2 Mrgprs在皮膚源性瘙癢發(fā)生機(jī)制中的作用

2.1 MrgprA3 氯喹是小鼠MrgprA3和人MrgprX1的外源性配體[7]。氯喹在臨床上常用于治療瘧疾。非洲地區(qū)瘧疾患者在使用氯喹后，常引起難以忍受的皮膚瘙癢，而且組胺拮抗劑治療無效，這提示氯喹通過組胺非依賴性途徑誘發(fā)皮膚瘙癢[3]。Liu等[7]發(fā)現(xiàn)皮下注射氯喹后，Mrgpr簇△/-小鼠(敲除了小鼠12個(gè)完整的Mrgprs基因(含MrgprA3及MrgprC11)而且不包含其他額外基因)的搔抓行為顯著少于對(duì)照組，這證明氯喹通過Mrgprs介導(dǎo)皮膚瘙癢，進(jìn)一步的Ca2+成像及異源性表達(dá)Mrgprs證實(shí)，氯喹通過激活DRG神經(jīng)元表面MrgprA3介導(dǎo)皮膚瘙癢。隨后他們使用相同方法證明，氯喹是人MrgprX1的配體。

2.2 MrgprC11 牛腎上腺髓質(zhì)肽BAM8-22是小鼠MrgprC11與人MrgprX1受體的特異性配體[2]。BAM8-22可以引起異源表達(dá)MrgprC11的HEK293細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加[8]。BAM8-22的生理學(xué)功能現(xiàn)在仍不明確，數(shù)據(jù)表明BAM8-22這種內(nèi)源性致癢介質(zhì)，通過組胺非依賴性途徑介導(dǎo)皮膚瘙癢。Sikand等[9]用沾有BAM8-22的發(fā)癢黧豆毛刺作用于健康受試者皮膚，大部分受試者產(chǎn)生皮膚瘙癢伴刺痛和灼熱感，但不出現(xiàn)組胺特征性的皮膚紅斑及風(fēng)團(tuán)，而且用抗組胺霜?jiǎng)╊A(yù)處理受試者皮膚不能減輕瘙癢感覺。

蛋白酶激活受體(protease-activated receptors, PARs)也是屬于GPCR的瘙癢相關(guān)受體，它的配體是自身的N端結(jié)構(gòu)。蛋白酶水解PAR2自身N端產(chǎn)生多肽SLIGRL，PAR2殘基與SLIGRL結(jié)合后活化。過去認(rèn)為，SLIGRL引起的皮膚瘙癢是PAR2介導(dǎo)的[10]。直到Liu等[11]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，皮下注射SLIGRL后，Mrgpr簇△/-小鼠引起的搔抓行為顯著少于對(duì)照組，而PAR2基因敲除小鼠的搔抓行為與對(duì)照組無異，進(jìn)一步的DRG神經(jīng)元體外實(shí)驗(yàn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。這意味著SLIGRL引起的瘙癢是由Mrgprs而不是PAR2介導(dǎo)的。最后，他們確定了SLIGRL是MrgprC11的配體，SLIGRL的人同源多肽SLIGKV，可激活人MrgprX2。

2015年Vemuri等[12]指出組織蛋白酶 S(一種半胱氨酸蛋白酶)除可活化PAR2和PAR4受體外，還可激活MrgprC11引起小鼠瘙癢，而絲氨酸蛋白酶的代表胰蛋白酶不能激活MrgprC11引起小鼠瘙癢。就此他們作出推測可能有更多的半胱氨酸蛋白酶通過PARs、Mrgprs等多種GPCR途徑產(chǎn)生效應(yīng)。

不難假設(shè)，Mrgprs可能還可被其他PAR2激動(dòng)劑激活，PARs與Mrgprs介導(dǎo)的瘙癢在受體水平可能具有某種直接或間接的聯(lián)系。

2.3 MrgprD 除了MrgprA～C亞家族，單基因Mrgprs亞家族也受到了人們的關(guān)注。鑒于單基因Mrgprs亞家族在嚙齒類和靈長類動(dòng)物之間具有直系同源關(guān)系這一特點(diǎn)，嚙齒類動(dòng)物單基因Mrgprs亞家族的研究可能成為研究人Mrgprs的突破口。

研究表明，β-丙氨酸是人和鼠MrgprD的天然配體[13]。β-丙氨酸作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑具有對(duì)抗疲勞，提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的生理功能[14]。少數(shù)健身愛好者口服β-丙氨酸后即刻出現(xiàn)嚴(yán)重的皮膚瘙癢[3]。Liu等[15]發(fā)現(xiàn)無論口服或皮下注射β-丙氨酸后，MrgprD基因敲除小鼠的搔抓行為均顯著少于對(duì)照組，這證明了β-丙氨酸介導(dǎo)MrgprD依賴的皮膚瘙癢。健康志愿者在皮下注射β-丙氨酸后，產(chǎn)生中等程度的皮膚瘙癢伴刺痛和麻木，無皮膚紅斑及風(fēng)團(tuán)反應(yīng)，提示β-丙氨酸介導(dǎo)的皮膚瘙癢是組胺非依賴性的。

3 Mrgprs的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路

近年來，多項(xiàng)研究揭示了瘙癢相關(guān)Mrgprs的上、下游信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制。

3.1 BRAF信號(hào)通路 絲/蘇氨酸激酶BRAF信號(hào)通路可能是MrgprA3的上游信號(hào)通路。Zhao等[16]構(gòu)建組成性表達(dá)BRAF的轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)基因小鼠的DRG神經(jīng)元過表達(dá)MrgprA3，并且對(duì)致癢原的反應(yīng)增強(qiáng)，提示BRAF信號(hào)通路可能是感覺神經(jīng)元中MrgprA3介導(dǎo)瘙癢必需的上游通路。

3.2 TRP鈣離子通道 瞬時(shí)受體電位通道家族(transient receptor potential channels, TRPs)是一類Ca2+高滲透性的非選擇性陽離子通道，在瘙癢感受中發(fā)揮重要的整合作用，TPRV1、TRPA1、 TRPC3均屬于TRP家族[17]。

TRPA1是MrgprA3和MrgprC11激活后開放的下游離子通道。氯喹和BAM8-22不能引起TRPA1基因敲除小鼠的搔抓行為，而TRPV1基因敲除小鼠的搔抓行為與對(duì)照組無顯著差別，這說明MrgprA3和MrgprC11通過與TRPA1偶聯(lián)引起皮膚瘙癢。MrgprA3和MrgprC11與TRPA1偶聯(lián)方式不同，MrgprC11通過Gq-PLC途徑激活TRPA1，而MrgprA3通過Gβ/γ途徑激活TRPA1[18]。

另外， TRPC3通道可能也是MrgprA3介導(dǎo)皮膚瘙癢的下游離子通道。TRPC3通道可由氯喹激活并興奮TRPA1-感覺神經(jīng)元，而且該效應(yīng)可被TRPC3拮抗劑阻斷，提示TRPC3與TRPA1互補(bǔ)表達(dá)于感覺神經(jīng)元，共同介導(dǎo)MrgprA3引起的皮膚瘙癢[19]。

3.3 電壓門控鉀離子通道 MrgprA3、MrgprC11、MrgprD活化受下游電壓門控鉀離子通道負(fù)向調(diào)控。研究顯示，MrgprA3+ MrgprC11+神經(jīng)元興奮性降低可能與下游電壓門控鉀離子通道大量開放有關(guān)[20]。MrgprD通過抑制下游KCNQ2/3鉀離子通道，增加DRG神經(jīng)元興奮性，這一效應(yīng)由Gi-PLC途徑介導(dǎo)[21]。這些證據(jù)提示，電壓門控鉀離子通道在Mrgprs的抗瘙癢調(diào)控中具有重要意義。

3.4 Ca2+激活氯通道 MrgprD激活后開放下游Ca2+激活的氯通道(Ca2+-activated chloride channels，CaCCs)產(chǎn)生效應(yīng)。Zhuo等[22]使用表達(dá)MrgprD的非洲爪蟾蜍卵母細(xì)胞觀察β-丙氨酸刺激后細(xì)胞內(nèi)向電流的變化并證明MrgprD通過Gq-PLC-IP3-Ca2+途徑促進(jìn)內(nèi)源性CaCCs開放，從而發(fā)揮生物學(xué)功能。

綜上可見，針對(duì)不同致癢原介導(dǎo)的皮膚瘙癢，Mrgprs家族無論是成員類型還是信號(hào)傳導(dǎo)及調(diào)控機(jī)制都不盡相同，這更支持了Mrgprs是特異性瘙癢受體的假設(shè)。如同之前發(fā)現(xiàn)的嗅覺及味覺受體一樣，Mrgprs通過精細(xì)識(shí)別及調(diào)節(jié)瘙癢傳導(dǎo)信號(hào)，使動(dòng)物對(duì)環(huán)境中各種傷害因素做出更有利的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。

4 Mrgprs的臨床應(yīng)用前景及展望

目前，大部分Mrgprs尚未復(fù)制出完整的立體三維結(jié)構(gòu)，這使內(nèi)源性配體的篩選以及進(jìn)一步的激動(dòng)劑及拮抗劑研究受到限制。至今為止，Mrgprs的抗瘙癢研究仍停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，從理論研究到實(shí)際應(yīng)用仍然任重而道遠(yuǎn)。

Mrgprs在抗瘙癢治療中具有巨大的潛力與價(jià)值。比如，應(yīng)用人MrgprX1拮抗劑治療氯喹引起的瘙癢。但是，有研究表明MrgprX1激動(dòng)劑如JHU58可以治療大鼠和小鼠神經(jīng)痛和痛覺過敏[23]。MrgprsX1在疼痛和瘙癢中的作用相互矛盾，這在未來臨床應(yīng)用中應(yīng)引起注意。MrgprX2是唯一既分布于外周神經(jīng)元，又表達(dá)于肥大細(xì)胞的人Mrgprs受體，有研究報(bào)道，微生物感染時(shí)，宿主防御肽可激活MrgprX2使肥大細(xì)胞脫顆粒產(chǎn)生IL-31、組胺、前列腺素E2、P物質(zhì)等致癢介質(zhì)，間接介導(dǎo)瘙癢發(fā)生[24,25]。MrgprX2這一獨(dú)特特點(diǎn)，使得有望利用MrgprX2拮抗劑治療與肥大細(xì)胞有關(guān)的過敏及炎癥性瘙癢。

皮膚瘙癢的發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，瘙癢信號(hào)傳導(dǎo)通路涉及眾多細(xì)胞受體及離子通道的參與。Mrgprs家族的發(fā)現(xiàn)為皮膚瘙癢研究開辟了新的視角，因其特異性表達(dá)于外周神經(jīng)元及肥大細(xì)胞，Mrgprs靶向藥物很有可能不產(chǎn)生或者只產(chǎn)生少量的不良反應(yīng)。相信隨著內(nèi)源性配體的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，Mrgprs在皮膚瘙癢的發(fā)生、發(fā)展、信號(hào)傳導(dǎo)及調(diào)控中的作用會(huì)一一解開，為人們闡明皮膚瘙癢內(nèi)在機(jī)制及實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用發(fā)揮重要的理論指導(dǎo)作用。

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