張懷月

【摘要】G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupled receptor，GPCR）是人基因組編碼數(shù)目最多和種類(lèi)最廣的細(xì)胞膜表面受體蛋白家族，是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域的一類(lèi)相當(dāng)重要的蛋白質(zhì)分子，其功能廣泛，參與多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及疾病發(fā)生過(guò)程，被廣泛用于疾病機(jī)理研究和藥物研發(fā)。近年來(lái)，我國(guó)腸道疾病的患病率不斷上升，但其發(fā)病機(jī)制并不清楚。最近研究發(fā)現(xiàn)，GPCR通過(guò)影響腸上皮屏障完整性和參與多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)而調(diào)控多種腸道疾病如炎癥性腸病。本文系統(tǒng)綜述了GPCR分類(lèi)和功能以及近年來(lái)在腸道疾病及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械难芯窟M(jìn)展，并對(duì)GPCR在腸道疾病中的進(jìn)一步研究進(jìn)行了總結(jié)展望。

【關(guān)鍵詞】G蛋白偶聯(lián)受體，炎癥性腸病，潰瘍性結(jié)腸炎，克羅恩病，結(jié)腸癌，腸缺血再灌注

【中圖分類(lèi)號(hào)】R ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ?【文章編號(hào)】2026-5328（2020）11-012-02

GPCR是人類(lèi)蛋白家族中最大的膜蛋白家族，約有800個(gè)家族成員，這些受體能夠引發(fā)細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，通過(guò)結(jié)合細(xì)胞外多種類(lèi)型的信號(hào)分子產(chǎn)生作用。不同的配體與GPCR胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合，導(dǎo)致受體產(chǎn)生構(gòu)型上的變化，進(jìn)一步通過(guò)細(xì)胞膜傳遞信號(hào)，由此引發(fā)胞內(nèi)G蛋白等信號(hào)蛋白結(jié)合到受體的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域上，引發(fā)不同的信號(hào)途徑[1]。

在本文中我們系統(tǒng)的總結(jié)了GPCR在腸道疾病，如炎癥性腸病、結(jié)腸癌和腸缺血再灌注損傷等發(fā)生發(fā)展中的重要作用，本文將為GPCR相關(guān)腸道疾病的治療提供新的思路和策略。

1.GPCR結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

GPCR蛋白家族是一類(lèi)高度保守的受體蛋白，是細(xì)胞膜表面受體的最大家族，通常是由一條肽鏈組成、具有7個(gè)α螺旋跨膜結(jié)構(gòu)域，GPCR家族是一種多用途的、可以調(diào)節(jié)多種細(xì)胞內(nèi)級(jí)聯(lián)信號(hào)反應(yīng)，以應(yīng)答激素、神經(jīng)遞質(zhì)、離子、光子、氣味和其他刺激的蛋白家族[2];GPCR的激活通過(guò)與G蛋白異三聚體以及GPCR激酶的磷酸化作用和抑制蛋白偶聯(lián)的G蛋白獨(dú)立途徑來(lái)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，該異三聚體G蛋白包括Gα、Gβ和 Gγ，Gβ和 Gγ組成Gβγ異二聚體，研究發(fā)現(xiàn)G蛋白的數(shù)量是有限，因此數(shù)量有限的G蛋白能與多種受體偶聯(lián)并發(fā)揮不同的作用，這些能力表明了存在一種保守的受體催化G蛋白活化機(jī)制，該機(jī)制與Gα亞基與核苷酸的結(jié)合狀態(tài)有關(guān)。國(guó)際基礎(chǔ)和臨床藥理學(xué)聯(lián)盟命名委員會(huì)（NC-IUPHAR）根據(jù)序列同源性考慮了6種GPCR類(lèi)型。其6種類(lèi)型成員如下：A類(lèi)（視紫紅質(zhì)樣），B類(lèi)（分泌蛋白受體樣） ），C類(lèi)（代謝型谷氨酸受體樣），D類(lèi)（真菌交配信息素受體樣），E類(lèi)（環(huán)狀A(yù)MP受體樣）和F類(lèi)（卷曲/平滑樣）[3]。

2.GPCR與炎癥性腸病

2.1GPCR與潰瘍性結(jié)腸炎

李霞等[4]發(fā)現(xiàn)Rheb在炎癥性腸病的發(fā)病過(guò)程中起作用。Rheb作為mTOR信號(hào)通路上游激活蛋白，是一個(gè)小GTP酶，Rheb-GTP直接激活mTOR進(jìn)而開(kāi)啟mTORC1信號(hào)通路，mTOR信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和存活，通過(guò)感知細(xì)胞外的營(yíng)養(yǎng)狀況來(lái)發(fā)揮作用。DSS誘導(dǎo)的潰瘍性結(jié)腸炎小鼠腸上皮中的Rheb的蛋白水平明顯上調(diào)，且Rheb+/-小鼠的腸炎更加嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在Rheb+/-小鼠腸上皮增殖減少，凋亡細(xì)胞增多，且腸上皮細(xì)胞出現(xiàn)大面積的潰瘍，其分子機(jī)制為mTOR信號(hào)通路來(lái)應(yīng)答Rheb+/-小鼠對(duì)DSS誘導(dǎo)的腸炎。Cheryl de Vallière等人[13]發(fā)現(xiàn)低氧條件下IBD患者與正常對(duì)照組相比，OGR1mRNA表達(dá)增多，并且酸性pH條件下，小鼠腹腔巨噬細(xì)胞和人腸巨噬細(xì)胞pH受體和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)上調(diào)。在低pH條件下，TNF-α和低氧誘導(dǎo)的OGR1表達(dá)量提高，在酸性條件下OGR1活性具有正向調(diào)節(jié)作用，并支持OGR1在IBD發(fā)病中的作用。

2.2GPCR與克羅恩病

Guangxin Chen等人[5]發(fā)現(xiàn)丁酸鈉可以作為GPR109A的激動(dòng)劑，丁酸鈉刺激TNBS誘導(dǎo)的野生型小鼠與GPR109A敲除的小鼠相比，可以顯著改善炎癥反應(yīng)和腸上皮屏障功能障礙，并且還發(fā)現(xiàn)丁酸鈉通過(guò)激活GPR109A抑制AKT和NF-κB p65信號(hào)通路，改善TNBS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和腸上皮屏障功能障礙。保護(hù)腸上皮屏障主要在于丁酸鈉可以降低TNBS誘導(dǎo)小鼠的通透性和維持緊密連接和黏蛋白-2的含量，并且還可以抑制LPS對(duì)于巨噬細(xì)胞促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。Cheryl de Vallière等人[6]發(fā)現(xiàn)低氧條件下IBD患者與正常對(duì)照組相比，OGR1mRNA表達(dá)增多，并且酸性pH條件下，小鼠腹腔巨噬細(xì)胞和人腸巨噬細(xì)胞pH受體和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)上調(diào)。在低pH條件下，TNF-α和低氧誘導(dǎo)的OGR1表達(dá)量提高，在酸性條件下OGR1活性具有正向調(diào)節(jié)作用，并支持OGR1在IBD發(fā)病中的作用。

3.GPCR與結(jié)腸癌

崔恒祥等人[7]發(fā)現(xiàn)黏附蛋白GPR126在惡性結(jié)腸癌中的表達(dá)明顯高于其相鄰組織，且沉默GPR126會(huì)抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖，并且抑制其在體內(nèi)生長(zhǎng)，研究還表明GPR126主要是通過(guò)mTOR通路來(lái)調(diào)節(jié)結(jié)腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，Western blot 結(jié)果顯示沉默GPR126會(huì)使細(xì)胞中的mTOR蛋白的表達(dá)下調(diào)。張隆等人[8]研究發(fā)現(xiàn)GPCRC5A（Gprc5a）在結(jié)直腸癌的發(fā)病中起著作用。Gprc5a也稱(chēng)為維甲酸介導(dǎo)基因1和維甲酸介導(dǎo)的基因3，是作為維甲酸的調(diào)節(jié)基因，屬于谷氨酸受體家族，Gprc5a基因在不同的癌組織中有著不同的作用，例如在肺癌中起著抑癌基因的作用，在乳腺癌、胃癌和結(jié)腸癌中有癌基因的作用。研究發(fā)現(xiàn)Gprc5a在人結(jié)直腸癌癌組織的表達(dá)高于癌旁組織，且結(jié)直腸癌惡性程度越高，表達(dá)越高，并且在細(xì)胞水平上發(fā)現(xiàn)Gprc5a能調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和凋亡以及克隆的能力，同時(shí)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Gprc5a的敲除可以抑制小鼠腸炎模型腫瘤的發(fā)生，并且促進(jìn)了腫瘤凋亡，其調(diào)節(jié)的分子機(jī)制為Gprc5a通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κ B 信號(hào)通路使Vavin-1的表達(dá)和產(chǎn)物胱胺的含量降低調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中氧化應(yīng)激的壓力，進(jìn)而調(diào)控結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展

4.GPCR與腸缺血再灌注損傷

腸缺血再灌注損傷（intestine ischemia-reperfusion injury，I/R）是由于腸道組織在腸道疾病的作用下產(chǎn)生的缺血缺氧，甚至產(chǎn)生的缺血壞死的綜合征，在缺血狀態(tài)下，機(jī)體會(huì)啟動(dòng)修復(fù)機(jī)制，此時(shí)會(huì)引發(fā)血流的灌注，這種情況下不僅不會(huì)減輕組織癥狀，反而會(huì)加重組織器官損傷。柴世權(quán)等人[9]發(fā)現(xiàn)GPER不僅對(duì)于潰瘍性結(jié)腸炎起著保護(hù)作用，而且在腸缺血再灌注損傷也發(fā)揮著保護(hù)作用，研究展示了G-1處理顯著改善I/R引起的空腸黏膜屏障破壞，改善了空腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1與Occludin表達(dá)以及降低了腸黏膜通透性，同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)G-1處理后顯著改善I/R引起的空腸隱窩干細(xì)胞增殖和上皮再生修復(fù)能力的下調(diào)，在小腸I/R損傷模型中，空腸隱窩iNOS表達(dá)顯著，但G-1處理顯著抑制I/R引起的iNOS表達(dá)升高。

5.總結(jié)與展望

腸道疾病的發(fā)病原因是復(fù)雜的，并且對(duì)其發(fā)病機(jī)制的認(rèn)知依舊是不清楚的，但腸道疾病與GPCR之間的關(guān)系確實(shí)是很密切的，GPCR對(duì)于腸道疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程有著重要意義，例如腸道疾病與白細(xì)胞的黏附和活化、細(xì)胞連接、炎性因子的產(chǎn)生和細(xì)胞自噬有關(guān)，這些生理過(guò)程與GPCR又是息息相關(guān)的，所以GPCR是針對(duì)治療腸道疾病的重要藥物靶點(diǎn)。但目前關(guān)于GPCR為藥物靶點(diǎn)的藥物研發(fā)還處于最初期的階段，以后需要基礎(chǔ)研究人員、藥物研發(fā)人員以及醫(yī)院方面進(jìn)行更為深入的合作，以求未來(lái)不久研發(fā)出基于GPCR的腸道疾病的治療、診斷和監(jiān)測(cè)藥物。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]Nicole Scholz，Tobias Langenhanand Torsten Sch?neberg. Revisiting the classification of adhesion GPCRs[J].Ann N Y Acad Sci，2019 Nov;1456（1）：80–95.

[4]李霞.Rheb在急性腸炎中的功能研究[D].上海：華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，2014.4

[5]Guangxin Chen，Xin Ran，Bai Li，Yuhang Li，Dewei He，Bingxu Huang，Shoupeng Fu，aJuxiong Liu，and Wei Wang.Sodium Butyrate Inhibits Inflammation and Maintains Epithelium Barrier Integrity in a TNBS-induced Inflammatory Bowel Disease Mice Model[J].EBioMedicine.，2018 Apr;30：317-325.

[6]Cheryl de Vallière，Jesus Cosin-Roger，Simona Simmen，Kirstin Atrott，Hassan Melhem，Jonas Zeitz，Mehdi Madanchi，Irina Tcymbarevich，Michael Fried，Gerd A. Kullak-Ublick，Stephan R. Vavricka，Benjamin Misselwitz，Klaus Seuwen，Carsten A. Wagner，Jyrki J. Eloranta，Gerhard Rogler，and Pedro A. Ruiz.Hypoxia Positively Regulates the Expression of pH-Sensing G-Protein–Coupled Receptor OGR1 （GPR68）[J].Cell Mol Gastroenterol Hepatol.，2016 Nov;2（6）：796-810

[7]崔恒祥.黏附蛋白GPCRGPR126在血管新生及結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展中的功能和機(jī)理研究[D].上海：華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，2011.10

[8]張隆.GPCRC5A在結(jié)直腸癌中的功能和機(jī)制研究[D].上海：華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，2014.10

[9]柴世權(quán).G蛋白偶聯(lián)雌激素受體（GPER）在小腸缺血再灌注損傷中的保護(hù)作用及其機(jī)制[D].山東：山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，2018.5.17

作者單位

南京師范大學(xué)食品與制藥工程學(xué)院 ?江蘇 ?南京 ?210033