μ受體在嗎啡成癮及免疫抑制等疾病中的作用和機(jī)制

盧志鵬，白 潔

(昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500)

鴉片原體產(chǎn)自罌粟，19世紀(jì)初，德國(guó)藥學(xué)家Sertürner首次從罌粟植物中分離出止痛成份—嗎啡。嗎啡可溶于水，在脂質(zhì)中的溶解度較低。嗎啡除了具有強(qiáng)烈的鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜作用外，還具有調(diào)節(jié)周圍神經(jīng)系統(tǒng)的肌肉痙攣和組胺釋放的作用。迄今為止，嗎啡仍是臨床上應(yīng)用最為廣泛的阿片類鎮(zhèn)痛藥物。然而嗎啡的不良反應(yīng)(便秘、皮膚瘙癢、呼吸抑制、哮喘發(fā)作等)極大限制了其臨床應(yīng)用，其中危害最為嚴(yán)重的是嗎啡導(dǎo)致的耐受和成癮。嗎啡主要通過μ受體(mu-opioid receptor, MOR)發(fā)揮藥理作用。

1 MOR

MOR為疏水性蛋白質(zhì)，屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族(G-protein-coupled receptors，GPCRs)，有7個(gè)跨膜α-螺旋，3個(gè)胞內(nèi)環(huán)及3個(gè)胞外環(huán)，氨基N端位于胞外，其中第Ⅰ、Ⅱ胞外環(huán)上的半胱氨酸殘基能夠形成二硫鍵，胞內(nèi)的羧基C端與Gi/o蛋白偶聯(lián)，結(jié)晶化的MOR具有截短的N端和C端[1]。阿片受體種類較多，且分布廣泛，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)的阿片類受體有：MOR、κ受體(κ-opioid receptor，KOR)、δ受體(δ-opioid receptor，DOR)、σ受體、孤啡肽受體(nociceptin-opioid receptor，NOP)。除NOP外，每種阿片受體都有不同亞型。根據(jù)MOR雙向結(jié)合特性，將MOR分為μ1和μ2兩個(gè)亞型。μ1受體激動(dòng)產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用，μ2受體激動(dòng)主要與嗎啡的不良反應(yīng)有關(guān)。

2 MOR的鎮(zhèn)痛作用及分子機(jī)制

嗎啡是一種純阿片類激動(dòng)劑，對(duì)MOR具有高親和力，對(duì)KOR和DOR的親和力較小。敲除MOR基因的小鼠，嗎啡的鎮(zhèn)痛作用消失。

內(nèi)源性(內(nèi)啡肽)或外源性(嗎啡)配體與MOR的結(jié)合導(dǎo)致Gi/o蛋白活化。配體與受體結(jié)合后，GTP與G蛋白α亞基結(jié)合從而導(dǎo)致MOR活化，GTP 取代GDP結(jié)合G蛋白α亞基，二聚體βγ與α亞基解離。α-GTP復(fù)合物和二聚體βγ分別參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制細(xì)胞中腺苷酸環(huán)化酶以及蛋白激酶 A(protein kinase A，PKA)的活性，導(dǎo)致環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)的產(chǎn)生減少。α-GTP還激活磷脂酶C(phospholipase C，PLC)和絲裂原活化蛋白激酶途徑，PLC將磷脂酰肌醇4,5-雙磷酸酯(phosphatidylinositol 4;5-bisphosphate，PIP2)水解為肌醇1,4,5-三磷酸酯(inositol triphosphate，IP3)和二?；视?diacyl glycerol，DG)，IP3增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ga2+的釋放，從而激活Ga2+依賴性信號(hào)傳導(dǎo)。此外，βγ二聚體激活G蛋白門控內(nèi)向整流鉀離子通道(G protein gated inwardly rectifying K+channels，GIRK)，引起細(xì)胞超極化，導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性降低。βγ二聚體還可直接阻斷Ga2+通道(P/Q型，N型和L型通道)，并降低細(xì)胞中的Ga2+濃度，從而抑制其他神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞[2]。

G蛋白解偶聯(lián)過程是由激動(dòng)劑依賴的細(xì)胞內(nèi)絲氨酸(Ser)和蘇氨酸(Thr)殘基磷酸化介導(dǎo)的，MOR的C末端含有11個(gè)磷酸化的S/T殘基，嗎啡所致S375的磷酸化，對(duì)β-抑制蛋白(β-arrestin)募集至關(guān)重要。特異性磷酸化殘基與嗎啡不同藥理效應(yīng)密切相關(guān)：MOR的特異性S/T殘基被丙氨酸(alanine，Ala)取代，磷酸化位點(diǎn)被阻止，S375磷酸化去除，嗎啡的鎮(zhèn)痛效果增強(qiáng)，而耐受性不變[3]。β-arrestin除了介導(dǎo)受體內(nèi)吞外，還介導(dǎo)G蛋白非依賴途徑中的受體信號(hào)。偏向激動(dòng)劑Oliceridine(研發(fā)代碼TRV130)，選擇性激動(dòng)MOR，該藥在不招募β-arrestin的情況下激活Gi/o信號(hào)。在臨床研究中，TRV130比嗎啡能夠更快地達(dá)到鎮(zhèn)痛峰值，鎮(zhèn)痛強(qiáng)度是嗎啡的5倍，而且很容易被納洛酮逆轉(zhuǎn)，在同等鎮(zhèn)痛劑量下，其便秘和呼吸抑制作用比嗎啡少[4]。

偏向激動(dòng)劑PZM21(compound(S,S)-21)，是MOR拮抗劑，具有高親和力和完全激活Gi/o的功效，但對(duì)β-arrestin的募集作用很弱。在小鼠實(shí)驗(yàn)中，它產(chǎn)生完全的鎮(zhèn)痛效果，便秘副作用更小，也沒有明顯的呼吸抑制作用[5]。還有研究發(fā)現(xiàn)PZM21的類似物也具有MOR高效性和選擇性[6]。在包括阿片類藥物自給藥的大鼠實(shí)驗(yàn)研究中，顯示TRV130和PZM21這兩種藥物可導(dǎo)致類似于傳統(tǒng)MOR激動(dòng)劑的成癮性。

NOP的激動(dòng)劑具有調(diào)節(jié)MOR激動(dòng)劑藥理效應(yīng)的作用，免疫共沉淀和免疫熒光實(shí)驗(yàn)顯示MOR與NOP可形成二聚體。在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中的研究結(jié)果表明，適當(dāng)平衡NOP和MOR活性的雙功能激動(dòng)劑，可以有效地緩解疼痛和治療嗎啡成癮[7]。

DOR拮抗劑可以阻斷慢性給予嗎啡所產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛耐受和依賴，DOR 敲除小鼠對(duì)慢性嗎啡治療的耐受性降低。在細(xì)胞和腦組織中，已經(jīng)證實(shí)有MOR/DOR二聚體的形成，MOR/DOR二聚體與MOR單體相比具有不同的藥理特性，前者對(duì)阿片肽的親和力高于后者。MOR/DOR二聚體的破壞，阻止了嗎啡慢性耐受性的形成，且目前已開發(fā)MOR激動(dòng)劑/DOR拮抗劑的配體[8]。納洛酮是MOR較強(qiáng)的抑制劑，可以結(jié)合70%的MOR，用于嗎啡過量處理[9]。

MOR在中腦腹側(cè)被蓋區(qū)(ventral tegmental area，VTA)的非多巴胺能神經(jīng)元中也有表達(dá)，在非多巴胺能神經(jīng)元中，MOR的激活會(huì)招募蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，而N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDAR)的激活會(huì)招募PKA來解離MOR和NMDA受體之間的相互作用，引起鎮(zhèn)痛效應(yīng)[10]。

3 MOR在嗎啡耐受中的研究

嗎啡耐受是指長(zhǎng)期使用嗎啡導(dǎo)致在固定藥物劑量時(shí)，鎮(zhèn)痛效力逐漸減弱的現(xiàn)象。耐受表現(xiàn)為需要不斷增加藥物劑量，以達(dá)到與之前相同的鎮(zhèn)痛效果，止疼作用逐漸減少甚至消失，并伴有惡心、嘔吐、嗜睡等不良反應(yīng)[11]。不同給藥途徑、不同劑量以及不同給藥時(shí)間(間歇或持續(xù))都可以產(chǎn)生嗎啡耐受。

嗎啡產(chǎn)生耐受效應(yīng)與MOR有關(guān)，MOR與G蛋白偶聯(lián)后激活興奮性Gs蛋白，引起cAMP濃度增加，對(duì)抗了嗎啡的鎮(zhèn)痛作用。長(zhǎng)期嗎啡給藥，激活G蛋白偶聯(lián)受體激酶(G protein-coupled receptor kinase，GRK)，誘導(dǎo)MOR胞內(nèi)C端磷酸化，導(dǎo)致受體脫敏-內(nèi)吞-復(fù)敏等，從而形成嗎啡耐受。臨床研究發(fā)現(xiàn)，緩解疼痛藥物的耐受與MOR的單個(gè)核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms，SNP)有關(guān)[12]。

此外，氧化還原系統(tǒng)與嗎啡耐受有關(guān)，在嗎啡給藥后，c-Jun N端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)被激活，從而磷酸化過氧化物還原酶6(peroxiredoxin 6，PRDX6)，磷酸化的PRDX6被募集到MOR復(fù)合物中，PRDX6通過激活NADPH氧化酶，產(chǎn)生活性氧，從而減少Gαi的棕櫚?；＿x擇性抑制PRDX6可阻止Gαi去棕櫚?；钄郙OR失活導(dǎo)致的鎮(zhèn)痛耐受[13]。

4 MOR在嗎啡成癮中的作用及機(jī)制

嗎啡成癮是一種慢性復(fù)發(fā)性腦病，反復(fù)的藥物暴露引起逐漸適應(yīng)，是大腦獎(jiǎng)賞途徑的失控和異常的學(xué)習(xí)過程。主要表現(xiàn)為用藥失控、強(qiáng)迫性用藥、持續(xù)用藥和覓藥行為等。嗎啡成癮使得大腦對(duì)壓力和負(fù)面情緒更加敏感，導(dǎo)致抑郁和認(rèn)知功能障礙[14]。

嗎啡成癮的易感性與MOR的OPRM1基因的多態(tài)性有關(guān)。在人OPRM1 A118G(小鼠中的A112G)的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)小鼠中，嗎啡調(diào)節(jié)的VTA多巴胺能神經(jīng)元投射到伏隔核(nucleus accumbens，NAc)內(nèi)側(cè)殼的抑制性和興奮性投射被阻斷，嗎啡的成癮性則被抑制[15]。

嗎啡誘導(dǎo)的自噬有助于小鼠的條件性位置偏愛(conditioned place preference， CPP)形成，MOR參與嗎啡介導(dǎo)的自噬調(diào)控。因此，調(diào)節(jié)MOR-自噬途徑，可能是治療嗎啡成癮的重要靶標(biāo)[16]。嗎啡激活MOR的信號(hào)途徑，產(chǎn)生觸摸獎(jiǎng)賞效應(yīng)[17]。作用于MOR的麻醉藥物曲馬多可導(dǎo)致獎(jiǎng)賞效應(yīng)，這也與MOR的激活有關(guān)[18]。

MOR信號(hào)途徑是治療嗎啡耐受及成癮的新的藥理學(xué)靶點(diǎn)[19]。例如鼻內(nèi)納洛酮給藥可以迅速結(jié)合MOR，從而抑制與MOR相關(guān)的成癮行為，如賭博成癮和乙醇成癮[20]。

5 MOR在免疫抑制中的作用及機(jī)制

隨著對(duì)阿片類藥物的研究，發(fā)現(xiàn)阿片類藥物對(duì)免疫系統(tǒng)的影響越來越引起關(guān)注，MOR除了在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)外，在免疫細(xì)胞中也有表達(dá)。

阿片類藥物成癮者和長(zhǎng)期接受阿片類藥物治療的患者感染率增加，尤其是肺炎感染。研究發(fā)現(xiàn)嗎啡具有免疫抑制作用，MOR拮抗劑或MOR基因缺失可阻斷免疫抑制作用。例如在嗎啡治療腸炎沙門氏菌感染的野生型小鼠中，腸道淋巴組織、血液和腹膜液中細(xì)菌含量高，血漿中促炎細(xì)胞因子的水平升高，而用嗎啡治療的MOR基因敲除小鼠中，任何器官均未檢測(cè)到沙門氏菌，促炎細(xì)胞因子水平?jīng)]有升高[21]。趨化因子是外周和中樞性疼痛途徑中免疫和炎癥反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)劑，靶向MOR-趨化因子受體5異聚體，可抑制炎性和神經(jīng)性疼痛[22]。嗎啡作用于活化的小膠質(zhì)細(xì)胞，可增強(qiáng)核因子κB的活性，通過MOR-PKCε-Akt-ERK 1/2信號(hào)傳導(dǎo)途徑，增加一氧化氮、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor -α，TNF-α)、白介素1β (interleukin1β，IL-1β)和IL-6的釋放，從而誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的促炎作用[23]。

6 MOR在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用及機(jī)制

MOR在癌癥組織上表達(dá)增高，在MOR基因敲除小鼠中，肺癌細(xì)胞成瘤性被抑制。MOR通過非受體酪氨酸激酶(nonreceptor tyrosine kinase，Src)/相關(guān)接頭蛋白1(associated binding protein 1，Gab-1/GRB 2)/磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸肌醇3-激酶催化亞基α(phosphatidylinositol-4,5-biphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha，PI3CA)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT 3)/Akt1途徑促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和遷移。 MOR的抑制(siRNA，shRNA或MOR拮抗劑)阻止生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的Src/Gab-1/PI3K/Akt/STAT3信號(hào)通路的激活，從而抑制癌細(xì)胞的增殖和遷移[24-26]。

7 MOR在認(rèn)知障礙和抑郁癥中的作用和機(jī)制

靶向MOR的藥物，通過前額葉、基底節(jié)等腦區(qū)調(diào)節(jié)獎(jiǎng)賞效應(yīng)，影響決策和認(rèn)知功能。藍(lán)斑(locus coeruleus，LC)-去甲腎上腺素覺醒系統(tǒng)，通過前額葉調(diào)節(jié)認(rèn)知過程。在應(yīng)激過程中，應(yīng)激相關(guān)的神經(jīng)肽、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子和作用于MOR的腦啡肽，通過促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子受體1(corticotropin-releasing factor receptor，CRFR1)調(diào)節(jié)LC活性。CRFR1和MOR的激活分別對(duì)LC神經(jīng)元具有興奮性和抑制性作用，雄性大鼠LC中MOR表達(dá)水平較高，因此，阿片類藥物對(duì)不同性別的認(rèn)知影響具有差異性[27]。有研究發(fā)現(xiàn)：MOR在海馬區(qū)的表達(dá)也存在性別差異，可能與認(rèn)知障礙和抑郁癥在不同性別發(fā)病率有關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)MOR在海馬區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，它的激活引起膜超極化并抑制γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)能突觸傳遞，從而導(dǎo)致CA1錐體神經(jīng)元和齒狀回顆粒細(xì)胞的抑制。因此，GABA能中間神經(jīng)元的MOR在海馬區(qū)MOR信號(hào)傳導(dǎo)中起重要的作用，而星形膠質(zhì)細(xì)胞MOR的激活會(huì)導(dǎo)致谷氨酸釋放，從而增強(qiáng)海馬區(qū)Schaffer側(cè)支-CA1(SC-CA1)突觸處的谷氨酸能突觸傳遞，有助于MOR介導(dǎo)的海馬區(qū)突觸傳遞增強(qiáng)和阿片樣物質(zhì)介導(dǎo)的情景記憶。海馬區(qū)MOR信號(hào)參與神經(jīng)發(fā)生、癲癇發(fā)作和應(yīng)激誘導(dǎo)的認(rèn)知記憶障礙過程，星形膠質(zhì)細(xì)胞MOR在這些疾病中的病理生理機(jī)制需要進(jìn)一步的研究[28]。

人類重度抑郁癥(major depressive disorder，MDD)與應(yīng)激反應(yīng)和適應(yīng)應(yīng)激功能障礙有關(guān)，而內(nèi)源性MOR與應(yīng)激和情緒調(diào)節(jié)有關(guān)，MOR拮抗劑增強(qiáng)恐懼和焦慮感，因此，MOR在MDD發(fā)病中起重要的作用[29]。MDD患者前額葉皮質(zhì)、丘腦、腹側(cè)基底神經(jīng)節(jié)、杏仁核和周圍杏仁核皮質(zhì)的MOR活性降低，緩解疼痛藥物以及安慰劑可通過誘導(dǎo)MOR信號(hào)途徑，從而止痛、抵抗抑郁以減輕焦慮癥狀，因此，MOR 可能成為MDD治療的靶點(diǎn)[30]。

8 總結(jié)

嗎啡耐受及成癮是嗎啡藥物受限的主要原因，MOR在嗎啡耐受及成癮中起重要作用，進(jìn)一步弄清MOR的藥理作用機(jī)制，將為減少鎮(zhèn)痛類藥物的耐受及成癮提供新的策略。此外，MOR可能成為免疫抑制和腫瘤轉(zhuǎn)移以及精神疾患等疾病治療的新靶點(diǎn)。