人尾加壓素Ⅱ及其受體GPR14與2型糖尿病

高 瑞(綜述)，黃貴心(審校)

(廣東醫學院附屬醫院內分泌科，廣東湛江524001)

尾加壓素(urotensin，UⅡ)是1967年首先在硬骨魚尾部下垂體提取出來，1998年Coulouarn首次從人體中克隆出，即hUⅡ，是一種具有11個氨基酸的生長抑素樣環肽，其活性中心定位于C末端的環狀六肽結構，主要在心血管系統表達。目前認為是最強的縮血管物質，具有種屬普遍性。現已發現，該基因的某些多態性位點與2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)的發生存在一定的聯系。1999年，Ames等［1］從人類基因克隆出hUⅡ的特異性受體G蛋白耦聯受體 14(G protein-coupled receptor 14，GPR14)，它是一種孤立的G蛋白耦聯受體(孤兒受體，orphan receptor)，人類GPR14按照受體命名和藥物分類法被國際藥理學聯合會命名為UT受體。廣泛分布于血管平滑肌、心肌、胰腺及神經系統。UⅡ與其受體結合后，可以引起血管平滑肌強烈收縮，其縮血管效應比內皮素強十余倍。Richard等［2］發現，UⅡ與內皮細胞產生的內皮素1、腎上腺髓質素血漿水平高度相關，從而推測UⅡ可能由內皮組織合成和釋放。同時，有研究表明，T2DM患者血漿UⅡ水平升高，血管上皮細胞是UⅡ在血中的一個重要來源。升高的血漿UⅡ水平在T2DM的發生、發展中可能是一個至關重要的因素［3］。現就 hUⅡ及其受體GPR14在T2DM中的發生、發展機制以及治療進展予以綜述。

1 hUⅡ及其受體GPR14的結構、分布及生物學效應

目前，許多物種中都可克隆出UⅡ，不同物種UⅡ的結構有差異，如魚及蛙的UⅡ各由12個和13個氨基酸殘基組成，而人的UⅡ僅由11個氨基酸殘基組成，但都有一環形結構即 C末端6～11位環狀六肽，序列為半胱氨酸-苯丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-酪氨酸-半胱氨酸(Cys-Phe-Trp-Lys-Tyr-Cys)。此環狀六肽是UⅡ的活性中心，即收縮血管的最小活性中心，進一步研究發現它還是一種有絲分裂原，可見從魚類到人類，UⅡ的環形活性中心相當保守，其中Trp-Lys-Tyr起相當重要的作用［3］。UⅡ及受體的分布很普遍。在魚類，UⅡ廣泛分布于尾部神經分泌系統(下垂體);在兩棲類和哺乳類，UⅡ前體基因mRNA主要在神經系統表達;在人類，UⅡ主要分布于脊髓運動神經元，在骨骼肌和大腦皮質分布水平也較高，腎皮質和左心室分布較低，心房、心臟傳導組織及肺實質有少量分布。GPR14mRNA在心臟和胰腺中較豐富。越來越多的證據已表明，除了肥大細胞，GPR14可以表達在血管平滑肌細胞和內皮細胞。血漿UⅡ水平增加與血管內皮功能障礙和損害的發病機制相關。目前一致認為，血糖調節受損的病理生理基礎是胰島素抵抗，其直接結果是導致血糖升高，高血糖對血管內皮功能的影響主要通過以下幾個方面:①一氧化氮活性改變;②血管內皮細胞超極化因子的影響;③內皮素1活性的改變;④ 血管緊張素Ⅱ活性的改變。UⅡ與其受體GPR14結合后引起多種生物學效應，如調節心肌收縮力、影響血流動力學、促絲裂作用、調節代謝及滲透壓平衡，收縮呼吸道等。提示UⅡ可能在心血管、內分泌和腎臟疾病及腫瘤的發生發展中具有重要作用。有研究表明，T2DM患者血清UⅡ顯著高于正常人。哺乳動物體內UⅡ主要存在于神經和心血管系統中，可以與GPR14結合后影響細胞內Ca2+內流，從而造成胰島素信號轉導通路阻滯，最終引起胰島素分泌障礙。近年的研究發現，UⅡ與糖尿病及其并發癥的發生發展密切相關。糖尿病患者血漿、尿液及腎臟組織UⅡ表達明顯高于正常人。動物實驗證實，大鼠胰腺灌注UⅡ引起胰島素釋放被抑制。糖尿病大鼠長期口服選擇性UⅡ受體拮抗劑，可以改善存活率，增加胰島素水平，降低糖、脂及血紅蛋白的代謝水平，還增加腎血流量、延緩蛋白尿排泄及腎功能損害發生，提示UⅡ在胰島素分泌和糖尿病腎病發展過程中起了一個獨特的作用［4］。

2 hUⅡ及其受體GPR14與T2DM

目前，大量的研究表明，T2DM的發病機制與并發癥的產生都涉及神經調節激素UⅡ及其受體GPR14。UⅡ注入大鼠胰腺中可抑制碳水化合物刺激的胰島素分泌。鏈脲佐霉素誘導的糖尿病大鼠心肌的 UⅡ和受體 GPR14 表達增加［5］。Clozel等［6］發現，UⅡ受體拮抗劑Palosuran可增加胰島素的釋放并提高DM大鼠的存活率。這些實驗均提示UⅡ抑制胰島素的釋放，進而證實UⅡ與T2DM發病有關。也有學者發現，UⅡ基因多態性和T2DM有關。UⅡ基因UTS2及其受體基因UTS2R分別位于IP36-P32和17q25，3，兩者所在的區域都被研究證實與T2DM有著潛在的聯系［7］。Wenyi等［8］用限制性片段長度多態性分析發現T2DM患者UⅡ的89N基因型頻率高于老年對照組和正常對照組。最近的研究顯示，兩種UⅡ基因GGT單倍體(－605G、143G和3836T)和UT基因AC單倍體(－11640A和8515C)均和胰島素抵抗和糖耐量減低相關［9］。國內學者報道，即UⅡ的rS228648G/G型和漢族人T2DM的發生有關。不但在T2DM的發病機制中，而且在T2DM的慢性并發癥中也被證實有UⅡ及其受體參與，如糖尿病心肌病、動脈粥樣硬化、糖尿病腎病、糖尿病視網膜病變、糖尿病足等。Totsune等［10］發現，T2DM患者的血漿UⅡ較對照組高，但血漿UⅡ濃度和空腹血糖、糖化血紅蛋白、血肌酐水平均無相關性。也有不同的報道表明UⅡ和年齡、腎功能及糖尿病無明顯相關關系。國內的曹軍等［11］發現糖尿病患者血漿UⅡ的濃度顯著低于正常組。結果不一致的原因可能是由于UⅡ對于血糖的調節具有雙重性的緣故。UⅡ使血糖下降的機制有以下幾個方面:①通過激活磷酸戊糖途徑中的6-磷酸葡萄糖脫氫酶，引起6-磷酸葡萄糖脫氫，脫下的H使NADP+還原成NADPH，進一步促進游離脂肪酸的合成，起到了降血糖的作用;②激活糖原合成酶的活性，促使葡萄糖進入肝臟和肌組織合成糖原，使血糖下降。然而，UⅡ還可以升高血糖，途徑為:①UⅡ增強肝臟葡萄糖6-磷酸酶的活性，促進肝糖原的分解而升高血糖;②UⅡ對胰腺β細胞釋放胰島素產生抑制效應，這種抑制作用是借助于GPR14間接引起血糖升高;③UⅡ還可以促進腎上腺素和ACTH的釋放而升高血糖。結合上述，說明UⅡ在糖尿病發病機制中的作用還需更多的動物和臨床試驗研究證實。

2.1 hUⅡ及其受體GPR14與糖尿病大血管病變糖尿病大血管并發癥是糖尿病患者致死、致殘的最主要原因之一。糖尿病大血管病變主要是指在中等或較大的動脈發生了粥樣硬化，主要累及主動脈、冠狀動脈、腦動脈、腎動脈和周圍血管等大血管，臨床常見疾病，如冠心病、腦卒中、下肢動脈硬化和壞疽等。T2DM大血管病變的病理基礎是動脈壁的粥樣硬化。眾多的研究表明，動脈粥樣硬化的發生與胰島素抵抗程度有關。動脈血管內膜-中層厚度(artery intima-media thickness，IMT)增厚是動脈粥樣硬化發生發展過程中的早期階段，斑塊形成為其明顯特征。頸動脈因其解剖部位比較容易尋找和固定，故被作為超聲檢測動脈狀態的主要血管。有研究表明，在糖尿病患者中，頸動脈IMT增厚者的血漿UⅡ水平較頸動脈IMT正常者及頸動脈內膜粥樣斑塊形成者高，頸動脈內膜粥樣斑塊形成者血漿UⅡ水平較頸動脈IMT正常者高，提示UⅡ在糖尿病大血管病變進程中，特別是在局部斑塊形成中起較重要的作用。因此，檢測血漿UⅡ水平可作為提示糖尿病并發大血管病變的有效評價指標之一。

Papadopoulos等［12］研究認為，動脈粥樣硬化患者動脈的內皮細胞、泡沫細胞、肌內膜細胞、血管平滑肌細胞中hUⅡ表達均增加，其表達的改變與動脈粥樣硬化的進展有關。Ames等［1］首先發現冠狀動脈粥樣硬化斑塊和富含脂質沉積的平滑肌細胞和巨噬細胞有 UⅡ高表達，而 Bousette等［13］研究發現，UⅡ不僅在頸動脈和主動脈的粥樣硬化斑塊有表達，在白細胞特別是淋巴細胞中也高表達，這些均提示UⅡ在冠心病發病中有重要意義。Behm等［14］給貓靜脈推注UⅡ能引起“經典系統性高血壓反應”。UⅡ注入大鼠側腦室引起高血壓和心動過速，這種作用可以被酚妥拉明抑制，提示是直接作用于交感神經系統的結果。Cheung等［15］采用橫斷面病例對照研究發現高血壓患者的血漿UⅡ水平高于血壓正常者，并與收縮壓直接相關。有研究表明，hUⅡ在心力衰竭發病中可能扮演了一個重要角色［16］。例如，用放射免疫法測定取自充血性心力衰竭患者不同部位的血樣本中hUⅡ水平時發現，缺血性或非缺血性慢性心力衰竭患者血漿hUⅡ水平均顯著升高，取自主動脈的血漿hUⅡ水平明顯高于股動脈和肺動脈，且在所有研究對象中，血漿hUⅡ水平與左心室射血分數呈負相關，與左心室舒張末壓、NYHA心功分級呈正相關。

2.2 hUⅡ及其受體GPR14與糖尿病微血管病變

2.2.1 與糖尿病腎病 糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病嚴重的慢性并發癥之一。動物實驗證明，鏈脲佐霉素所致大鼠糖尿病腎損傷時，腎組織中UⅡ及其受體GPR14基因和蛋白表達明顯增加，且與腎小管損傷程度呈正相關［17］。2004年Langham等［18］首次報道了UⅡ及其受體在DN患者腎小管及間質出現異常表達，提示UⅡ與DN發病有關。有研究報道，UⅡ能夠促進腎系膜細胞增殖，并與鈣離子內流有關。Totsune等［10］研究表明，在T2DM合并晚期的DN中，升高的hUⅡ分泌可能不僅僅是因升高的hUⅡ血漿免疫反應性水平，還有可能是因hUⅡ在病變的腎臟中產生增高或降解減少。據報道，有大量蛋白尿的糖尿病患者口服UⅡ受體拮抗劑Palosuran治療13.5 d后，24 h尿蛋白排泄率平均減少24.3%。該研究進一步證明了UⅡ在DN發病中起一定作用，研究阻斷UⅡ及其GPR14受體系統的作用藥物可能成為治療DN的一種新途徑。

2.2.2 與糖尿病視網膜病變 糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最主要的眼部微血管并發癥，也是四大致盲病因之一。近年來，隨著糖尿病發病率的不斷上升，DR的發病率和致盲率也在逐漸攀升，嚴重影響患者的生活質量，其發病機制錯綜復雜，有許多全身及眼局部因素影響著DR的發生發展。發病除與病程、空腹血糖、糖化血紅蛋白、三酰甘油、糖尿病家族史、高血壓病史、低密度脂蛋白、青光眼、白內障、玻璃體混濁等危險因素有關外，有研究表明，血漿UⅡ水平顯著升高與糖尿病患者中DR的嚴重程度一致［19］。同時發現血管活性物質在DR中起著重要的作用，隨著眼局部的UⅡ在基因水平得到證實，以及UⅡ在DN、糖尿病心肌病等其他一些糖尿病微血管并發癥中的作用研究日臻成熟，眼局部UⅡ在DR發病機制中的作用日漸引起關注。

2.3 hUⅡ及其受體GPR14與糖尿病足 糖尿病足是導致糖尿病患者致殘及功能喪失的并發癥。雖然發病機制至今尚未完全闡明，但認為與神經病變、下肢動脈硬化、供血不足、細菌感染等多種因素有關。近年來血管活性物質在糖尿病足發病中的作用頗受人們的重視。UⅡ是目前體內作用最強的縮血管活性肽，還是促細胞分裂的強絲裂原。2009年張麗等［20］研究發現，糖尿病足患者血漿UⅡ水平較無糖尿病足的糖尿病患者明顯升高，提示血漿UⅡ水平升高參與了糖尿病足的發病過程。有實驗表明，UⅡ能以濃度依賴方式促進大鼠血管平滑肌細胞3H-胸腺嘧啶摻入增加，促進大鼠血管平滑肌細胞增殖。Watanabe等［21］在體外孵育血管平滑肌細胞中，加入不同濃度的UⅡ與低氧型低密度脂蛋白，UⅡ可誘導血管平滑肌細胞的DNA合成及血管平滑肌細胞增生，促進動脈粥樣硬化的形成。因此，糖尿病足患者血漿UⅡ水平升高，引起血管強烈持久的收縮，平滑肌細胞增殖，動脈粥樣硬化形成。管腔狹窄、肢體缺血、缺氧可能是糖尿病足病變發生發展的重要原因之一。

3 小結

UⅡ是近年研究的較新血管活性物質，其與糖尿病、冠心病及高血壓等疾病的發生、發展及預后密切相關，但其在這些疾病中的發病機制及臨床意義尚不明確，有待進一步研究證實。2002年，Behm等［14］首先發現生長激素釋放抑制因子拮抗劑SB-710411在離體大鼠主動脈可抑制UⅡ產生的收縮作用。Patacchini等［22］隨后又在離體大鼠主動脈研究中發現了新的hUⅡ受體拮抗劑，命名為Urantide，其拮抗hUⅡ的作用是其他任何化學物的50～100倍。Clozel等［6］首次報道Palosuran是一個有效的hUⅡ特異性拮抗劑，它不會拮抗其他血管收縮劑如內皮素1、5-羥色胺和去甲腎上腺素等的作用，其結合hUⅡ的能力比結合大鼠UⅡ的能力高出100多倍。同時發現應用UⅡ受體拮抗劑可提高糖尿病小鼠生存率，增加胰島素分泌，延緩血糖、糖化血紅蛋白和血脂的升高，增加了腎血流，延緩了蛋白尿排泄和腎損傷的發展。可見在糖尿病、DN、慢性腎功不全等疾病的發生發展過程中，如何減少UⅡ的合成和(或)拮抗其作用是值得深入研究的。相信隨著研究的深入，有更多的研究將逐步提示hUⅡ在內分泌代謝及心血管疾病中的作用，并且將從實驗模型中已得到的發現轉化成臨床應用，從而使UⅡ受體拮抗劑在這些疾病的臨床治療中發揮重要作用。

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