與糖尿病腎病相關的G蛋白偶聯受體及相關治療藥物的研究進展Δ

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

糖尿?。―iabetes mellitus，DM）是一組由多種原因引起的糖、脂肪、蛋白質代謝紊亂，以血糖升高和糖尿為特點，進而導致大血管和微血管病變的綜合征。糖尿病腎病（Diabetic nephropathy，DN）是糖尿病最常見且嚴重的并發癥，以腎小球肥大、腎小球和腎小管基底膜增厚、系膜區細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）堆積為特征，最終導致慢性腎功能不全，直接影響DM患者的生活質量及威脅其生命。近年來越來越多的證據[1]表明，G蛋白偶聯受體（G protein-coupled receptor，GP-CR）在DN的發生和發展中起著重要作用。因此與DN相關的GPCR及相關治療藥物的研究對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蛋白的分子結構及分類

G蛋白（G protein），即三磷酸鳥苷（GTP）結合蛋白（GTP binding protein）。在研究信號傳遞時，G蛋白特指與細胞表面受體偶聯的異源三聚體G蛋白（Heterotrimeric GTP binding protein），由α、β和γ亞單位組成。G蛋白介導的信號轉導系統的功能多樣性，是基于眾多不同結構的G蛋白亞型來實現的。G蛋白的種類很多，根據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蛋白是細胞表面受體與腺苷酸環化酶（Adenylyl cyclase，AC）之間的偶聯蛋白，可通過激活AC使胞內的環磷酸腺苷（Cyclic adenosine monophosphate，cAMP）含量增加；與細胞表面受體相偶聯的Gi/Go蛋白則具有抑制AC的作用，產生與Gs蛋白相反的生物學效應；Gq/G11蛋白的效應器為磷脂酶C（Phospholipase C，PLC），在磷脂酰肌醇代謝途徑信號傳遞過程中發揮重要作用；G12/G13蛋白功能尚不完全清楚，常常聯合其他類型的G蛋白共同產生作用[1]。

1.2 GPCR的結構特點

GPCR是一種與三聚體G蛋白相偶聯的細胞表面受體，由1條多肽鏈構成，多次穿越細胞膜形成7個疏水跨膜區段（Transmembrane domain，TM），各區段之間由數目不等的氨基酸殘基組成的3個胞外和3個胞內環狀結構；多肽鏈的N-端位于細胞膜外，C-端位于細胞膜內[2]。

GPCR是迄今發現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，識別并結合周圍環境中的激素、神經遞質、核苷酸等配基；還有一部分GPCR目前仍未發現其內源性配基，被稱之為孤兒GPCR[3]。

1.3 GPCR主要的信號轉導機制

GPCR的信號轉導途徑由細胞膜受體、G蛋白、第二信使和效應器4部分組成。G蛋白與受體的偶聯，在信號轉導過程中常發揮著分子開關的作用與信號放大作用，將胞外信號傳遞到細胞內并引起細胞內一系列的反應。在靜息狀態下，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）相結合；當外部信號分子與受體結合后，隨之誘導G蛋白的α亞基構象發生變化，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器，如離子通道、酶等，產生細胞內信號，并進行一系列的轉導過程，從而引起細胞的各種反應[1]。

1.3.1 AC系統。該系統主要介導cAMP-蛋白激酶A（cAMPPKA）途徑。配體（如腎上腺素等）與靶細胞質膜上的特異性受體結合，形成復合物而激活受體?；罨氖荏w可催化G蛋白形成Gαs·GTP，進而激活AC，使細胞內cAMP的濃度升高。cAMP作為重要的第二信使，能進一步激活PKA，PKA把代謝途徑中的許多蛋白質的特定絲氨酸和（或）蘇氨酸殘基磷酸化，將信號進一步傳遞，從而調節細胞的物質代謝和基因表達，以達到信號轉導的目的[4]。AC由Gs蛋白激活而被Gi蛋白抑制。

1.3.2 PLC系統。配體與靶細胞膜上特異性受體結合后，激活PLC，催化細胞膜內側組分——二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解產生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與內質網上特異的受體IP3R結合，使細胞內部的鈣離子（Ca2+）迅速釋放，引起胞內Ca2+濃度升高，從而啟動胞內Ca2+信號系統；DAG生成后仍留在質膜上，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）蘇氨酸殘基發生磷酸化反應，達到進一步轉導信息的目的[5]。DAG和Ca2+共同激活PKC，以磷酸化的形式對許多蛋白質和酶類進行修飾，從而調節細胞內一系列的生理過程。

2 與DN相關的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]。腎小球系膜細胞（Mesangial cell，MC）的細胞膜上僅表達5-HT的2A亞型受體，而不表達其他亞型受體[7]，這就提示5-HT影響DN的進展的可能機制為：作用于5-HT2AR，刺激MC合成分泌基質、細胞增殖，從而損傷腎小球基底膜。

5-HT2AR所偶聯的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]通過體外培養人類系膜細胞證實，5-HT可增加Ⅳ型膠原的合成，其機制為5-HT與MC細胞膜上的5-HT2AR結合后，激活PKC通路，進而過度表達轉化生長因子-β（TGF-β），促進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節鏈脲佐菌素（Streptozotocin，STZ）誘導的DN大鼠腎小球內活性氧（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，調控Ca2+通道；EP2和EP4受體與 Gs偶聯，提高細胞內cAMP水平；EP3受體與Gi偶聯，抑制AC活性[10]。

高血糖會使糖酵解副產物——丙酮醛增加，通過體外培養大鼠系膜細胞，證實丙酮醛可使PGE2合成分泌增加[11]，提示PGE2可能在DN的發展中起著重要的作用。研究[12]通過酶聯免疫分析法，發現在STZ誘導的DM小鼠和B6-Ins2Akita自發性1型DM模型小鼠上，PGE2及其代謝產物的分泌量為正常組的2～4倍，同時，腎臟上EP受體4個亞型的表達較正常組高出數倍不等。以上均提示PGE2及其受體在DN的發展中起著重要的作用。

使用EP阻滯藥，可能對DN具有保護作用。實驗[13]已經證實，EP阻滯藥ONO-8713，能選擇性阻斷EP1受體，可以改善STZ誘導的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，包括血管平滑肌細胞、MC、腎小球旁細胞等；而AT2R則在胎兒腎臟中大量表達，在成年人腎臟中僅在入球小動脈、腎小球內皮細胞、MC等少數部位少量表達[14]。

AT1R細胞信號轉導系統可分為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的Gq/G11蛋白，激活通路下游的PKA或PKC，調控相關有害基因的表達；或者通過β-arrestins蛋白介導受體內吞，激活細胞外信號調節激酶（Extracellular Signal-Regulated Kinase，ERK1/2），可以調節心血管功能[15]。AT2R信號轉導機制尚不完全清楚，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，影響細胞的增殖分化等[16]。

腎素-血管緊張素系統（Renin-angiotensin system，RAS）的異常在DN的發病中起著重要的作用，通過調節腎臟血流動力學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進展性損害的一個重要因素。高水平的AngⅡ所介導的DN可能的機制為[14]：（1）增加腎小球毛細血管壓和通透性；（2）與 MC上的AT1R結合，上調 TGF-β的信使RNA（TGF-β mRNA）的水平，促進TGF-β的合成，導致ECM增加，腎小球硬化；（3）抑制腎臟內NO合成酶；（4）醛固酮在DN的發展中起到重要的作用，可使尿蛋白排泄增加。

現代醫學已證明[18，19]，血管緊張素轉化酶抑制劑（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DM并發癥的發生，尤其是DN的發展[20]。

SST是一種調控大腦神經傳遞和激素分泌的神經肽，主要由下丘腦、胰腺、胃腸道內分泌細胞分泌，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胞中，SSTR1、SSTR2B、SSTR3、SSTR4、SSTR5均有表達，而在免疫球蛋白A（IgA）沉積為主的原發性腎小球疾病中，這些受體表達水平均有所增強[22]，提示SST對腎臟功能具有調節作用。

目前發現的SSTR均屬于GPCR家族，有著共同的信號轉導通路，即抑制AC、激活磷酸酪氨酸磷酸酶、調節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導通路，如在大鼠胰島素瘤細胞上，SSTR2～5可以激活細胞膜上的內向整流鉀離子（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；在中國倉鼠卵巢細胞（CHO）中，SSTR4能通過激活磷脂酶A2（PLA2）增加花生四烯酸鹽的產生，SSTR5能抑制IP3介導的Ca2+動員，SSTR4卻沒有此效應；在垂體細胞上，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合后，通過不同的信號轉導途徑，起到調節細胞增殖分化、細胞與細胞間相互作用、細胞黏附和遷移等作用[23]。

SST的類似物，已被證實對DN具有保護作用，研究[24]通過DN相關指標的檢測，發現SST類似物奧曲肽及PTR-3173對腎功能的保護作用等同于ACEI。SST類似物的應用，尤其是與其他藥物聯合使用，將會成為治療DN的新方向。

3 結語

GPCR是最大的細胞膜受體家族，其能夠結合眾多配體，調節大多數生理過程，也包括疾病過程。GPCR已成為疾病治療首選目標[25]。

DN的發病機制復雜，至今尚未完全清楚，也未開發出治愈性的藥物。因此，作用于GPCR的藥物，正成為研發治療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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