大麻素受體二聚化及其激活機(jī)理*

武　楠，　楊　洋，　安　輸，　郭曉汐，　徐天瑞，　劉　瑩

(昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院信號(hào)傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650500)

·綜述·

大麻素受體二聚化及其激活機(jī)理*

武楠，楊洋，安輸，郭曉汐，徐天瑞△，劉瑩△

(昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院信號(hào)傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650500)

[關(guān)鍵詞]大麻素受體； 二聚化

大麻素受體1(cannabinoid receptor 1，CB1)和大麻素受體2(cannabinoid receptor 2，CB2)可以形成同源二聚體，也可以與多種受體形成異源二聚體。異源二聚體大大增加了G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors，GPCRs)功能反應(yīng)的范疇，對(duì)藥物的開(kāi)發(fā)存在很大的潛力。異源二聚體具有不同于單體和同源二聚體的高階結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[1]，CB1受體、CB2受體形成異源二聚體后呈現(xiàn)出了更高的信號(hào)特異性和多樣性。異源二聚體的形成更像是2種或是多種蛋白功能的協(xié)同作用而非簡(jiǎn)單的單一蛋白功能的復(fù)合。因此，CB1受體、CB2受體異源二聚體的形成在調(diào)節(jié)疼痛、食欲、覺(jué)醒、肥胖、神經(jīng)、腫瘤細(xì)胞等方面均有作用[2]。

CB1受體為內(nèi)源性大麻素和大麻素的活性成分的主要靶向分子，是哺乳動(dòng)物大腦中最豐富的GPCR。CB1受體由473個(gè)氨基酸，7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域構(gòu)成(圖1)[3]。CB1受體多定位于神經(jīng)末梢突觸前膜，廣泛分布于整個(gè)大腦區(qū)域，尤其是額葉皮質(zhì)，感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)區(qū)、腦橋、延髓和邊緣系統(tǒng)[4]。它能調(diào)節(jié)多巴胺和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，參與記憶、認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)控制的調(diào)節(jié)。CB1受體定位于谷氨酸神經(jīng)元而非GABA能神經(jīng)元，從而可以保護(hù)細(xì)胞免受興奮毒性的損傷。

Figure 1.Schematic structure of CB1.

圖1CB1的結(jié)構(gòu)示意圖

CB2受體由360個(gè)氨基酸，7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域構(gòu)成(圖2)。人類(lèi)CB2受體基因存在CB2a和CB2b2種剪接變異體，其中序列較長(zhǎng)的CB2a亞型(包括外顯子1a、1b、3)主要分布在睪丸，大腦的許多區(qū)域也有表達(dá)；序列較短的亞型CB2b(包括外顯子2、3)則主要分布在脾臟和白細(xì)胞，大腦組織含量較少[5]。CB2受體高表達(dá)于免疫細(xì)胞的同時(shí)，在不同的免疫系統(tǒng)中也有差異。CB2受體的作用主要包括調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)外的細(xì)胞因子釋放和免疫細(xì)胞的遷移，其表達(dá)水平取決于細(xì)胞的活化狀態(tài)和受到刺激的類(lèi)型[6]。與CB1受體相比，CB2受體主要表達(dá)在外周免疫組織，參與機(jī)體的免疫應(yīng)答[7]。因此深入研究大麻素受體的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，可以進(jìn)一步闡明相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制，為開(kāi)發(fā)更有效的創(chuàng)新性治療藥物提供更好的理論基礎(chǔ)和更廣闊的思路[2]。CB2受體參與機(jī)體的免疫活動(dòng)，尤其是在機(jī)體炎癥的過(guò)程中起重要作用。CB2受體可以作為選擇性靶向分子來(lái)調(diào)節(jié)不良免疫反應(yīng)，包括高炎癥神經(jīng)等相關(guān)疾病[8]。

Figure 2.Schematic structure of CB2.

圖2CB2的結(jié)構(gòu)示意圖

2大麻素受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

CB1受體和CB2受體結(jié)構(gòu)域均能偶聯(lián)并活化Gi/o蛋白，抑制腺苷環(huán)化酶的活性，降低cAMP水平；它們亦可偶聯(lián)并活化Gs蛋白，增強(qiáng)腺苷環(huán)化酶的活性。Gi/o和Gs在人體廣泛分布，例如在心肌組織中，當(dāng)機(jī)體發(fā)生心率失常時(shí)，Gi/o的表達(dá)受到抑制，而Gs被激活，Ca2+內(nèi)流增多，房室傳導(dǎo)速度增加[9]。此外，Gi/o、Gs也分布在大腦組織中，影響大腦神經(jīng)元的發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)，甲狀腺功能減退大鼠的海馬中Gi/o表達(dá)水平明顯高于正常組，而Gs表達(dá)水平無(wú)明顯變化[10]。CB1受體和CB2受體還能抑制鈣離子通道，活化鉀離子通道及促絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)。此外，CB2受體能激活PI3K/Akt 通路，增加神經(jīng)酰胺的合成。CB1受體可以結(jié)合某些離子通道，產(chǎn)生抑制電壓門(mén)控鈣離子通道和激活鉀離子內(nèi)流的生理作用，CB2受體則不能[11]。但是CB2受體二聚化后，可以激活神經(jīng)細(xì)胞和免疫細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子快速短暫性增加。最近的研究發(fā)現(xiàn)大麻藥物作用于CB1受體或CB2受體后通過(guò)激活PI3K/Akt信號(hào)通路，發(fā)揮促進(jìn)皮層細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞存活的作用(圖3)。

Figure 3.CB1receptor or CB2receptor forms dimer activating PI3K/Akt signaling pathway.

圖3CB1受體或CB2受體形成二聚體后介導(dǎo)PI3K/Akt 信號(hào)通路活化

3GPCRs的二聚化

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，GPCR主要以單體的形式存在并發(fā)揮作用，目前大量證據(jù)表明，絕大多數(shù)GPCR存在二聚化甚至更高的聚合形式，形成功能單位，接受外界信號(hào)的刺激，將信號(hào)從細(xì)胞外傳至細(xì)胞內(nèi)(圖4)。二聚化可以發(fā)生在相同受體、相似家族受體或不同家族受體分子之間，其作用體現(xiàn)在受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的諸多環(huán)節(jié)，例如與配體結(jié)合、受體的激活、失敏反應(yīng)及蛋白運(yùn)輸?shù)萚12]。最初通過(guò)對(duì)γ-氨基丁酸b受體(γ-aminobutyric acid receptor b, GbR)的研究證實(shí)GPCR異源二聚體在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中起關(guān)鍵作用。GbR由2個(gè)亞型組成，GbR1可以與配體GABA結(jié)合，GbR2與下游G蛋白偶聯(lián)受體相互作用。

4大麻素受體形成二聚體結(jié)構(gòu)及其激活的信號(hào)通路

CB1受體和CB2受體可以與很多受體結(jié)合形成異源二聚體，由于2受體形成二聚體后導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其功能也隨著發(fā)生改變，其下游信號(hào)通路的開(kāi)關(guān)也隨著發(fā)生了變化(圖5)。二聚化的形成同配體與受體的結(jié)合完全不同，其結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜性決定了二聚化形成后功能的復(fù)雜與多變性。相關(guān)研究認(rèn)為細(xì)胞信號(hào)可以作為單體經(jīng)常與不同的GPCR配對(duì)，彼此作為均聚物和異源二聚體來(lái)介導(dǎo)信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)通路[13]。

那年，郭啟明28歲。從吉林大學(xué)旅游專業(yè)畢業(yè)之后，他幸運(yùn)地被北京某著名的旅游公司錄用為高級(jí)策劃師，策劃了許多成功的商業(yè)活動(dòng)。公司不僅給他開(kāi)出了月薪15000元的高薪，還給他配備了一輛“雅閣”小轎車(chē)。至此，郭啟明成功地跳出了“農(nóng)門(mén)”，在他面朝黃土背朝天的父母眼中，他的前途可謂是一片光明。由于經(jīng)常與商業(yè)人士交往合作，年紀(jì)輕輕的郭啟明經(jīng)常穿著高檔服裝，彬彬有禮，談吐高雅，出入一些高檔酒吧和高爾夫俱樂(lè)部，儼然一副少年得志須盡歡的模樣。

Figure 4.Schematic diagram of GPCR dimerization.AC: adenylate cyclase;PPi:pyrophosphates; cAMP:cyclic adenosine monophosphate; PKA:protein kinase A;PLC: phosphoipase C; PIP2: phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate.

圖4GPCR二聚化模式圖

Figure 5.Downstream signaling pathways induced by CB1and CB2. RAS： rat sarcoma; Raf: rapidly accelerated fibrosarcoma; JNK: c-Jun N-terminal kinase; MEK: mitogen-activated protein kinase kinase; MAPK: mitogen- activated protein kinase; ERK:extracellular signal-regulated kinase; p38:MAPK subtype; PI3K: phosphatidylinositol 3-kinase; PKB: protein kinase B; PKA：protein kinase A; Shc: generic shell scriptcompile; FAK: focal adhesion kinase.

圖5CB1和CB2形成異源二聚體后介導(dǎo)的下游信號(hào)通路

CB1受體是在神經(jīng)細(xì)胞和腦的主要大麻素受體，但它也發(fā)生在內(nèi)分泌細(xì)胞和其它外周組織。CB1受體主要與Gi/o蛋白偶聯(lián)，抑制腺苷酸環(huán)化酶，并調(diào)節(jié)離子通道，包括鈣和鉀離子通道[14]。此外，活化的CB1受體也可以通過(guò)偶聯(lián)Gs蛋白來(lái)激活腺苷酸環(huán)化酶，或通過(guò)偶聯(lián)Gq蛋白來(lái)增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度[15]。CB1受體激活后能促進(jìn)MAPK，如p42/p44 MAPK、p38蛋白和c-Jun N-末端活化激酶的磷酸化激活，它還可以調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子。活化和磷酸化CB1受體后，其可誘導(dǎo)CB1受體二聚體的形成，并參與調(diào)節(jié)GPCR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(表1)。CB1受體可以形成同源和異源低聚物，這些受體復(fù)合物結(jié)構(gòu)的空間變化會(huì)導(dǎo)致其相應(yīng)的藥理學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，并且可以在各種組織中觀察到藥理差異[16]。

CB1受體二聚化激活后可以對(duì)胞內(nèi)多種系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。CB1R可以介導(dǎo)MAPK通路，激活包括Ras-Raf-ERK1/2通路。CB1受體參與MAPK的激活不依賴于cAMP，但是需要Gi/o蛋白的參與。可能是由Gi/o的β和γ亞基活化PI3K，活化Raf-1，從而激活MAPK；也可能是通過(guò)膜磷脂的降解，觸發(fā)了神經(jīng)酰胺而活化了MAPK。CB1受體的主要介體是在Gi/o家族的G蛋白中，在大多數(shù)組織和細(xì)胞中能抑制腺苷酸環(huán)化酶，并調(diào)節(jié)鈣離子和鉀離子等離子通道。

4.1CB1受體與食欲肽受體1(orexin receptor 1，OXl)形成異源二聚體及其介導(dǎo)的信號(hào)通路單細(xì)胞熒光共振能量轉(zhuǎn)移成像技術(shù)顯示食欲素受體與CB1受體在細(xì)胞內(nèi)囊泡中可以形成異/低聚物。CB1受體和OX1受體同屬GPCR，兩者在體內(nèi)廣泛分布于細(xì)胞膜上，均參與攝食、能量平衡、睡眠和覺(jué)醒、食物和藥物成癮性的調(diào)節(jié)。兩者作用位點(diǎn)接近，足以形成異聚體共同參與各項(xiàng)功能的調(diào)節(jié)。多項(xiàng)研究表明CB1受體和OXl受體存在交叉激活作用[17]。當(dāng)2個(gè)受體同時(shí)表達(dá)時(shí)，CBl受體增強(qiáng)食欲素介導(dǎo)的MAPK活性，CBl受體的特異性拮抗劑可阻斷上述反應(yīng)。目前對(duì)于CBI受體和OXl受體相互作用的研究主要集中在調(diào)節(jié)疼痛、食欲、覺(jué)醒、肥胖和成癮性等方面[18]。關(guān)于CBI受體和OXl受體交叉激活作用的機(jī)制，近期多項(xiàng)研究表明突觸后食欲素神經(jīng)元可以釋放內(nèi)源性大麻素2-AG，通過(guò)逆行信使作用于突觸前CB1受體，繼而激活磷脂酶和二酰基甘油酯酶來(lái)發(fā)揮作用，該結(jié)果有待于進(jìn)一步研究證實(shí)[19]。

4.2CB1受體與多巴胺D2受體形成異源二聚體及其介導(dǎo)的信號(hào)通路CB1受體與D2受體形成異源二聚體后介導(dǎo)的信號(hào)通路從Gi/o切換到Gs。這是CB1受體與D2受體形成異源二聚體后發(fā)生共活化的結(jié)果。多巴胺與內(nèi)源性大麻素受體在基底節(jié)顯示了較復(fù)雜的相互作用，這種相互作用可能是CB1受體和D2受體之間的相互作用，CB1受體和D2受體結(jié)合后明顯地改變了CB1受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。用激動(dòng)劑刺激這2種受體，隨后檢測(cè)這2種受體的亞飽和濃度，發(fā)現(xiàn)該2種受體達(dá)到最高復(fù)合物的水平[20]。得出CB1/D2受體復(fù)合物的存在，并且以動(dòng)態(tài)的形式結(jié)合。當(dāng)D2受體被激活后，同時(shí)刺激CB1受體時(shí)，結(jié)果在受體復(fù)合物偶聯(lián)Gs蛋白優(yōu)先于預(yù)期的Gi/o蛋白。CB1受體和D2受體在紋狀體神經(jīng)元形成異源二聚體后發(fā)生共刺激，從而導(dǎo)致cAMP積累，而任一受體的刺激只會(huì)單獨(dú)抑制cAMP的釋放。紋狀體神經(jīng)元共激活這2種受體后，這2種受體激活不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，包括CB1受體的假定偶聯(lián)至Gs蛋白的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑[21]。CB1受體和D2受體形成二聚物后，可以介導(dǎo)相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在相關(guān)復(fù)合物的基礎(chǔ)水平發(fā)生。與GABA受體相比，CB1受體和D2受體形成二聚體以后，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)行膜定位僅表達(dá)單一受體型的細(xì)胞系，并且相互作用穩(wěn)定，單獨(dú)的CB1受體處于活躍狀態(tài)，增加了與Gs偶聯(lián)的機(jī)會(huì)[22]。

表1　CB1/CB2形成的異源二聚體及后分布的組織介導(dǎo)的信號(hào)通路、功能、及其相關(guān)的疾病

4.3CB1受體與阿片受體(μ-opioid receptor,μO(píng)R)形成異源二聚體及其介導(dǎo)的信號(hào)通路熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)分析表明，μO(píng)R和CB1受體可以形成異源二聚體，并且通過(guò)共同的G蛋白發(fā)送信號(hào)[23]。除了熒光共振能量轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)，電生理實(shí)驗(yàn)也報(bào)道過(guò)μO(píng)R和CB1受體形成異源二聚體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，該實(shí)驗(yàn)還證實(shí)在爪蟾卵母細(xì)胞中，Gi/o與μO(píng)R/CB1受體二聚體偶聯(lián)，并且與G蛋白偶聯(lián)的內(nèi)向整合鉀通道1/2(G protein-coupled inwardly potassium channels subunit 1/2，GIRK1/2)一起引起鉀離子(K+)內(nèi)流。由每個(gè)受體刺激所產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)送到GIRK，通過(guò)Gi/o內(nèi)源性釋放β和γ亞基，從而激活下游通路。μO(píng)R和CB1受體形成二聚體后，二者在質(zhì)膜上的功能是相互影響的，并且其介導(dǎo)的下游信號(hào)通路是通過(guò)共同的Gi/o蛋白家族完成的，這個(gè)家族包括復(fù)雜的五聚體結(jié)構(gòu)，而不是在細(xì)胞中通過(guò)GPCR的內(nèi)源性表達(dá)。與同源二聚體相比，異源二聚體顯示出了更加廣泛而有效的藥理學(xué)作用。阿片大麻素類(lèi)鎮(zhèn)痛藥藥效的協(xié)同作用會(huì)對(duì)其二者單獨(dú)激活的信號(hào)通路產(chǎn)生干擾，這也是μO(píng)R/CB1受體異源二聚體的缺陷所在[24]。在嚙齒動(dòng)物模型中探討CB1受體和阿片受體異二聚體水平對(duì)神經(jīng)性疼痛信號(hào)通路影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，μO(píng)R和CB1受體在大鼠的伏隔核核心中均有大量表達(dá)，二者也會(huì)通過(guò)物理作用結(jié)合，并且同時(shí)刺激這2種受體將導(dǎo)致大鼠體內(nèi)谷氨酸鹽和GABA的釋放[25]。此外，μO(píng)R/CB1受體異源二聚體激活后，與其二者單獨(dú)存在時(shí)相比，異源二聚體導(dǎo)致細(xì)胞外受體調(diào)節(jié)激酶的活性顯著降低。

4.4CB1受體與A2A腺苷受體形成異源二聚體及其介導(dǎo)的信號(hào)通路腺苷A2A受體是最豐富的紋狀體受體，其優(yōu)先定位于GABA能神經(jīng)元。CB1受體也存在于GABA神經(jīng)元，在樹(shù)突棘和神經(jīng)末梢也有分布。CB1受體和腺苷A2A受體可以在活細(xì)胞中形成異源二聚體，即使在激動(dòng)劑刺激下對(duì)CB1/A2A異源二聚體也無(wú)影響。并且，CB1/D2/A2A可能形成低質(zhì)異源多聚體，這種復(fù)雜的聚合物可能會(huì)導(dǎo)致更復(fù)雜的CB1受體的功能選擇性和介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路的改變。在共轉(zhuǎn)染的HEK-293T細(xì)胞和大鼠紋狀體中，CB1受體和腺苷A2A受體形成異源二聚體。在人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系，CB1受體激活被認(rèn)為是完全依賴腺苷A2A受體的活化，即CB1受體與腺苷A2A受體形成異源二聚體后即可激活其下游信號(hào)通路[26]。生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的信號(hào)獲得特別依賴A2A/CB1異源二聚化的存在。使用A2A腺苷受體的激動(dòng)劑CGS刺激或用CB1受體的激動(dòng)劑ACEA刺激都不會(huì)誘發(fā)生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bioluminescence resonance energy transfer，BRET)信號(hào)的改變，并對(duì)A2A/CB1二聚體的形成沒(méi)有任何影響。CB1受體與Gi/o受體偶聯(lián)的前提是A2A受體激活Gi/o蛋白，A2A受體的活化并不影響大麻素激動(dòng)劑激活Gi/o蛋白的能力。此外，Gi/o獨(dú)立信號(hào)的存在也依賴于A2A受體功能的改變，在一定條件下，CB1受體也可以偶聯(lián)到Gs上。GPCR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的Gi/o獨(dú)立信號(hào)的存在并不依賴于單獨(dú)的A2A受體，CB1受體與A2A受體形成異源二聚體后，在一定條件下CB1受體會(huì)與Gs發(fā)生偶聯(lián)，共同在細(xì)胞傳導(dǎo)通路中發(fā)揮作用。

4.5CB1受體與腎上腺素能β2受體(β2-adrenergic receptor，β2AR)形成異源二聚體及其激活后的信號(hào)通路在大腦、心血管、骨、眼和生殖道等組織，CB1/β2AR二聚體對(duì)CB1受體的相關(guān)信號(hào)都有共表達(dá)。具體地說(shuō)，當(dāng)CB1受體與β2AR形成二聚體進(jìn)行共表達(dá)時(shí)，CB1受體介導(dǎo)Gs信號(hào)被抑制，Gi/o信號(hào)被激活。這種二聚化后形成的相互作用增加了CB1/Gi/o介導(dǎo)的pERK信號(hào)通路的活性，而降低了CB1/Gs介導(dǎo)的磷酸化cAMP應(yīng)答元件的數(shù)量。這種作用，即使獨(dú)立的活化的β2AR也有類(lèi)似的作用，因?yàn)棣?AR的激動(dòng)劑與拮抗劑對(duì)CB1受體都無(wú)顯著影響[26]。

5CB1受體和CB2受體形成二聚體后的主要生理功能

二聚體是最小的功能結(jié)構(gòu)，但是大麻素形成二聚體前后的功能差異以及激動(dòng)劑對(duì)配對(duì)四級(jí)結(jié)構(gòu)作用的影響還是有很大差距的。某些G蛋白偶聯(lián)受體似乎有一個(gè)嚴(yán)格的形成異二聚體的機(jī)制，從而來(lái)獲得適當(dāng)?shù)募?xì)胞表面表達(dá)和相關(guān)的功能活性[28]。CB1和CB2大麻素受體是GPCR中識(shí)別各種內(nèi)源性配體和激活多個(gè)信號(hào)通路的受體。配體和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制由內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)中復(fù)雜的控制性的生理功能進(jìn)行調(diào)控，需要觸發(fā)激活受體后對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)行微調(diào)節(jié)[27]。大麻素受體與其配體成二聚體后，通過(guò)抑制cAMP的形成或者激活MAPK(是真核細(xì)胞介導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)到細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)的主要信號(hào)系統(tǒng)[29])和磷脂酶A2(phospholipase A2，PLA2)與其它受體形成二聚體(CB1受體至少有一個(gè)變構(gòu)位點(diǎn))[30]。

5.1大麻素受體二聚化變構(gòu)調(diào)節(jié)δ阿片受體從而抑制神經(jīng)病理性疼痛受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的多樣性增加了受體異二聚體的多樣性，導(dǎo)致受體功能的動(dòng)態(tài)改變。雖然一些研究已經(jīng)表明，大麻素受體是能夠在體外形成異聚體。隨著周?chē)窠?jīng)的病變，CB1受體和μ阿片受體在大腦區(qū)域選擇性表達(dá)增加。與此同時(shí)，CB1受體/δ阿片受體(delta-opioid receptor, DOR)異聚體在神經(jīng)病理性疼痛中改變了皮質(zhì)的功能，從而影響其疼痛感的強(qiáng)弱，這種新型的異聚體定向治療的策略，可用于減少焦慮與相關(guān)慢性疼痛的可能性。

5.2CB1受體和CB2受體異聚化在大腦中的功能作用CB2受體可以與CB1受體形成異聚體在轉(zhuǎn)染神經(jīng)細(xì)胞以及大鼠腦松果體、伏隔核和蒼白球中發(fā)揮作用。CB1/CB2受體二聚體在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，激動(dòng)劑共激活CB1受體和CB2受體導(dǎo)致反向干擾磷酸化Akt和神經(jīng)突增生[31]。此外，CB1/CB2受體二聚體有一個(gè)具體的特征——CB1受體及其拮抗劑可以阻斷CB2受體及其激動(dòng)劑；反之，CB2受體及其拮抗劑可以阻斷CB1受體及其激動(dòng)劑的效果，呈現(xiàn)出雙向交叉對(duì)立的現(xiàn)象。總之，CB2受體可負(fù)調(diào)節(jié)CB1受體的功能。

6結(jié)語(yǔ)和展望

GPCR可以接受胞外多種信號(hào)(如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、新陳代謝產(chǎn)物等)的刺激，激活胞內(nèi)信號(hào)蛋白引發(fā)多種胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)[31]。目前上市的藥物中，近30%是通過(guò)靶向作用GPCR發(fā)揮功效。GPCR通常以二聚體或寡聚體的形式存在，因此研究GPCR的二聚化及其激活機(jī)制顯得尤為重要。大麻素受體發(fā)生二聚化后介導(dǎo)的下游細(xì)胞信號(hào)通路的改變?cè)诓煌纳頇C(jī)能中扮演了重要的角色，最顯著的是對(duì)食欲和運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。研究指出，利用一種內(nèi)源性止痛的方法能夠避免中樞大麻素受體對(duì)機(jī)體的有害副作用，因此，避免以神經(jīng)中樞大麻素信號(hào)為目標(biāo)的藥物對(duì)人的精神產(chǎn)生不良影響將是治療疼痛的一種新方法[32]。此外，一些GPCR受體還參與了軸突的髓鞘化過(guò)程，即腦胼胝體中髓鞘蛋白的成熟過(guò)程[33]。GPCR受體能夠與同源或異源受體結(jié)合后能激活細(xì)胞內(nèi)的G蛋白，從而通過(guò)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)[34]。異源二聚體的發(fā)生大大增加了GPCR受體的結(jié)構(gòu)變化和功能反應(yīng)對(duì)藥物的開(kāi)發(fā)存在極大的潛力。CB1/D2、CB1/μ、κ、δ阿片受體、CB1/orexin-1受體、CB1/A2A腺苷受體和CB1/β2AR受體形成異源二聚體后介導(dǎo)的相應(yīng)下游細(xì)胞信號(hào)通路發(fā)生了改變，這是其成為藥物作用靶標(biāo)的關(guān)鍵。

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(責(zé)任編輯： 盧萍， 余小慧)

Mechanism of dimerization and activation of CB1and CB2receptor

WU Nan, YANG Yang, AN Shu, GUO Xiao-xi, XU Tian-rui, LIU Ying

(CellSignalingLaboratory,FacultyofLifeScienceandTechnology,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China.E-mail:xtrgfq@hotmail.com;lyhj_2002@163.com)

[KEY WORDS]Cannabinoid receptor; Dimerization

[ABSTRACT]Cannabinoid receptor 1 (CB1) and cannabinoid receptor 2 (CB2) are important members of G protein-coupled receptors (GPCRs). Numerous studies have shown that CB1receptor can form heterodimers with dopamine receptors (D2), μ-opioid receptor (μO(píng)R), orexin-1 receptor, adenosine receptor (A2A) or β2 adrenergic receptors, and then forming an essential functional entity. This review summarizes the research progress on heterodimers of cannabinoid CB1 or CB2, the function of heterodimers as well as the downstream signalings. The different pharmacological properties of the receptor heterodimer lead to bringing a change in receptor pharmacology, which will have a profound impact on drug development.

[文章編號(hào)]1000- 4718(2016)01- 0172- 07

[收稿日期]2015- 08- 17[修回日期] 2015- 10- 11

*[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. 81473342； No.U130225)；云南省人培基金(No. KKSY201326116)；云南省高端科技人才基金(No. 2012HA008)

通訊作者△Tel: 0871-65911300; 徐天瑞 E-mail: xtrgfq@hotmail.com； 劉瑩E-mail: lyhj_2002@163.com

[中圖分類(lèi)號(hào)]R363

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.01.030