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tgr5受体介导的信号转导通路的研究进展

2022-01-19 来源:易榕旅网
中国药理 学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2020 Feb %36(2) : 153 〜7-153 -网络出版时间:2020/1/21 9 :22 网络出版地址:http://*ns. cnki. net/kcms/de/i/34. 1086. o. 20200120. 1258. 004. htmlTGR5受体介导的信号转导通路的研究进展,李培锋(内蒙古农业大学兽医学院,农业部动物临床诊疗技术重点实验室,内蒙古呼和浩特010018)doi:10. 3969/j. issn. 1001 - 1978. 2020.02.002文献标志码:A 文章编号:1001 -1978(2020)02 -0153 -05 中国 图书分 类号:R-05 % R329. 25 % R345. 57 % R392. 11 %

R977. 3;R977.6摘要:GPCBAR1也称作TGR5受体,是GPCRs家族成员之

一。TGR5受体在人类 物体内 的表达,是一种位于 细胞膜的模式识别受体,在抗炎免疫调节、能

TGR5受体,介导一

G 蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)是

、葡萄糖位于细胞上庞大的受体家族,介导多种 转导通路,参:代谢、抗癌等方面都 十分重要的作用。配体一旦激活

与机体的生理和病理活动。GPCRs具有相同的七次跨 域,一旦细胞外的配体(药物、激素、

通路,从发挥不同的生物学效)细胞膜上特转导细胞外的

'应。本文就AKT信号通路、NFoB信号通路、ERK信号通

路、STAT3信号通路、cAMP信号通路、TGR5受体介导信号

的结合位点与GPCRs相互作用,

细胞内,发生一系列的级联放大反应,调节许多不同的信

通路的研究方法与研究成果,以及TGR5受体介导 转导

转导 ,从 机体的 疾病、脂肪、急性慢性的作用⑴,因为通路研究与新药开发展开综述&炎症以及癌症干预 的作用靶点。等方面发挥了

同的GPCRs具有不同的功能,因此成为了许多疾病研究

关键词:TGR5 % AKT % NFoB % ERK % STAT3 % cAMPTGR5受体作为GPCRs 一员,也称为MOAR或GPC- BAR1,于2002年在研究代谢方面的实验时首次发现了

收稿日期:2019 -08 -07,修回日期:2019-11 -26

TGR5受体,也是发现的第二个胆汁酸受体,TGR5受体具有

基金项目:国家自然科学基金面上资助项目(No 31272605)作者简介:

七次螺旋跨膜结构域,属于典型的GPCRs家族成员。TGR5 受体在人

物体内

表达,如胎盘、心、脾脏、骨骼(1990 -),男,博士生,研究方向:兽医药理学与毒理学,E-mail:2598959452C qq. com%李培锋,(1955 -),男,硕士,教授,博士生导师,研究方

、肾、肝、小肠、肺外周血白细胞、细胞等,其中TGR5

mRNA的表达在肺、胎盘和脾脏非常高。研究发现,TGR5受

向:兽医药理学与毒理学,通讯作者,E-mail: lipeifengnmg

@ 126. com

体可以被胆汁酸以及TGR5 性激动剂IFT-777激[23] Tack J F,Dochev Y S,Bochenek A,et al. EEicacy of ibodutant,a

selective antagoniss of neurokinin 2 receptoro, in irritable bowel syndrome with diarrhoea (IBS-D) : the results of a double-blind,

Hl-receptor antagonist ebastin on viscerae perception and c/nical

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Research pro(ress bc role of mast cells H irritable bowel syndromeZHANG Xigx?u,GAO Yuan,QI Yun

(Institute g 血;##!! Plane Development, Chinese Academy of Medical Sciencesand Peking Uniog Medical College,Beijing 100193 , China)Abstrach: Fritable bowel syndrome ( BBS) is one kind of func­tional gastrointes/nal tract disorders with high incidence in the

(MCs) play an important role in the occurrence and develop­

ment of IBS. The present article reviews the role of MCs both in

world. IBS is induced by avariety of factors, such as visceral hy­

persensitivity, abnormal gastrointestinal motility, intestinal bairieo dysfunction, intes/nal inUammation, neuro-immunita disordeo,

the pathogenesis and in the treatment of IBS.Key worCs: imimb/ bowvl syndrome % mast cels % pathogenesis %

therapy % trypsin% histamineeac.ThepaahooenesssoiBBS sscomp eyand dsveose.Masaces

• 154 •中国药理学通报 Chinese Pharmacofgoal 2020 Feb;36(2)活,发生内陷反应以介导第二信使环磷酸腺E ( yy/ aden。- sinc monophosphate,cAMP)的产生⑵;同时,活化的TGR5受

活转录,促进线粒体代谢和脂肪代谢;与对照组小鼠比较,发

体可以介导许多 的 转导通路,如转录交换因子oB现mTORC1基因敲除的小鼠的体型变大,许多器官如心脏、

随之变大且 肪 ⑷;然,mTOR 复合物2 ( mTOR complet 2, mTORC2 )的磷酸化激活AKT1蛋白的 表达,AKT1通过FoC2抑制脂肪细胞的分化,从而抑制了肥

胖(5],这说明 mTOR 蛋白复合物# mTOR complets , mTORCs)

(nucleas factOT kB , NF-cB )、蛋白激酶 B ( protein kinase B,

AKT ),细胞外调节蛋白激酶(extracellulas reculated protein

km/vs,ERK)和信号转导以转录激活蛋白3 ( /on/ transduc­

er and activatxr of transcription 3 , STAT3 ) &与 ,且直接参与脂肪 & 细胞中,TGR5受1 TGR5与AKT信号通路AKT也称作蛋白激酶B,是一种丝氨酸/苏氨酸特异性

体的激活通过AKT-mTOR信号通路降低趋化因子的表达,

从而抑制炎症反应&2 TGR5与NFB*蛋白激酶,参与细胞凋亡、细胞增殖、细胞周期等生理和生化 过程& TGR5受体通过细胞膜上的Gs t 信号通路细胞外的NFoB蛋白家族是一种多效性的转录因子,可以与多种

转移到细胞内,

3—激酶(pho/h/my/no/mX3-hydroxy kinaSe,PI3K)催化下,3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇

(phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate, PI ( 3,4,5 ) P3 ]生成

3 ,4-二磷酸磷脂酰肌醇[phosphaticlylinositol 3,4-bisphxs-

phate,PI(3,4)P2]和 4,5-三磷酸 [phoSpha/dyt-nositol 4,5-t/phosphatv, PI(4,5)P3],其中 PIB3 作为第二信 使与AKT 苏氨酸残基308 发生磷酸化反应,激活AKT蛋白;AKT 以在丝氨酸残基473位 发生磷酸化反应&磷酸化的AKT可以增 素MDM2蛋白的表达,从而抑制p53蛋白表达,参与DNA损伤

修复以及调控细胞周期;此外,磷酸化AKT能够抑制凋亡蛋Bcl-2的表达(图1) & 牛 脉上皮细胞中,牛黄石胆

酸(taurine bilv acid, TLCA)激活 TGR5 蛋白介导 PIB3-DKT 信号通路,磷酸化的AKT蛋白降低了一氧化氮(nmm oxide,

NO)的产生⑶&哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(皿/™// taroct

of rapamycin, mTOR)是已知的AKT下游蛋白,参与蛋白质的

翻译过程, 的合成&当药物或激素与TGR5受体相结合,细胞外的信号通过AKT向mTORC1传递,有活性的

mTOR 蛋白复合物 1 ( mTOR complet 1,mTORC1 )进一步磷

酸化 4EOP1( AEOinding protein 1,4EOP1 )和 p70 S6 激酶,mRNA翻译水平,从 发挥一系列的生物学效应,如激mTORell cycle ApoptosisAFig 1 AKT sigcaDng pathway induced by TGR5

细胞启动子上的NFoB位点相互作用,发生 性结合从

而启动转录的发生& NFoB家族成员包括:NFoB1 ( p50 )、

NFoB2(p52)、p65 ( RelA)、c-Ree Ree、RelB 等& NFoB 家

族蛋白与 FB 蛋白(FB$,、FB&、FB%、BCL3、FB#、P50、

P100)相 合在胞浆内处于静息 ,IKK激酶可以特异性

的激活FB$,、FB&,使NFoB蛋白与FB蛋白分离,从而激NFoB介导的 通路,参与机体的抗炎免疫 (图2) &在小

性 炎疾病中,牛 熊去氧胆酸(taurouosodeoxycholio acid,TUDCA)激活TGR5受体介导的抑制小胶

质细胞分泌干扰素%( interferon %,IFF %)、肿瘤坏死因子—

(tumos necrosis Uctos $,TNFo)等促炎性因子,从而发挥抗

炎作用⑹;在CD14 + 细胞中,石胆酸(lithocholicacicl,LCA)和去氧胆酸(60^10X0 acid,DCA)可以通过TGR5激

活cOxs,cOys调节NFoB p65蛋白的激活,抑制TNFo、白

细胞介素?( interleukin 6, IB?)的分泌⑺& TGR5通过负反

馈调节NFoB以应答肝脏炎 应,这主要是TGR5通过抑制FB$的磷酸化,P65核移位以及NFoB DNA结合活性以 转录活性,发挥了抗炎调节作用& PAs等⑻研究发现,在

巨噬细胞中,TGR5受体被IFT-777激活抑制P65的核移位 和FB$的磷酸化发挥抗炎作用&Fig 2 NF-fB signaling pathway irduced by TGR53 TGR5 与 ERK 号通中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletic 2020 Feb;36(2)ERK是丝裂原活化蛋白激酶家族成员之一,参与许多

-155 -VEGF)的表达,控制了癌细胞的生长与分化[13];同时,在

机体的生 应,如细胞生存、细胞分化、细胞凋亡、细胞增生 小鼠模型中,TGR5激 剂RNA 干扰(RNA interfere,RNAi)TGR5 的胃癌细胞中,STAT3

殖。最近的研究发现,

INTO?可以通过增

的磷酸化通过抑制凋亡蛋白体Bcl-xL和Cyclin D1抑制癌细

性氧 癌基因的表达介导胆管上胞的凋亡 癌细胞增殖[14],这 明TGR5受体对癌细皮细胞的增殖,非受体酪氨酸激酶(nonvceptr tyrosine ki-

nasc,cSrc)介导表皮生长因子反式激活以及ERK1/2的磷酸

胞的调节作用与STAT3的表达有关(图4 )。在肺癌细胞中,

TGR5 受体激 显 性的抑 制 了 STAT3 的 酸化 应, 从

化。 纤毛胆管细胞中,激 的TGR5受体可以显著性抑降低了 TNFK诱导的炎症基因TNF-、白细胞介素磷(inter­

leukin 8 , IB-8 )、环氧合酶-2 ( cyclooxygenase 2 , COX-2 )的表

制ERK1/2 的表达,从 细胞的增殖;在纤毛胆管细胞中,TGR5受体的激活显著性的抑制了 cAMP的产生,促 ERK1/2 的 酸化 [9](图3),说明在非纤毛胆管* 4细胞中,激动剂与TGR5相互作用,激 了 Gs蛋白,增加了

达[⑸,抑制了炎症的发生和发展。所以,在胃癌和肺癌的治

疗中,TGR5受体 一个药物 的 &cAMP水平;在纤毛胆管细胞中,激动剂与TGR5相互作用,

激活了 Gi蛋白,从抑制了 cAMP. 的增加, 了ERK1/2 的表达,从 抑制细胞的增殖[10] *o Laura等[⑴在TGR5八 TGR5 W+的肥胖小鼠中发现,胆汁酸模拟物

TGR5 ++的小鼠中激活AKT蛋白表

ERK1/2的酸化水平,诱导线粒体的分裂, 线 体呼吸,从而增加了色脂肪的消耗,与TGR5八肥胖小鼠相比较,TGR5 ++小

体 下降,体型变小,说明TGR5受体可以介导ERK通路,参与机体的凋亡、增殖以及分化等生命

&Fig 3 ERK signaling pathway induced by TGR54 TGR5与STAT3信号通路STAT3是一类由人类基因STAT3编码的转录因子,STAT3是STAT蛋白家族的只要成员之一,受到细胞因子和生长因子双重调节作用,STAT3可以被ERK激酶激活,形成同源 源二聚体,进一步进入细胞核, 转录。作 一个转录因子,STAT3参与许多机体的生理活动,如免疫应答、生长、凋亡、新陈、炎 应等。机体在病 侵的下,STAT3处于过表达水平,如直肠癌、胸腺癌、皮肤癌、肺癌、胃癌、骨癌等[⑵。在过表达TGR5基因的A549细胞系中,STAT3活性显著的降低,促进了凋亡基因Bcl-xL的表达以及抑制促血管生成因子(vascular endothelial growth factor,STAT3Cyclin AGrowtii Anti-roliferation Ditferentiation inflammationFig 4 STAT3 signaling pathway induced by TGR55 TGR5与cAMP信号通路cAMP作为一个

的第二信使,参与机体的所有生理和病 &当细胞受到应激或胞外一些配体的刺激,就会 细胞膜上受体的

发生变化,是细胞膜受体从

性状激 , 一 激 上 的 Gs , 激 的 Gs白进一步激活细胞内的腺E酸环化酶(adenylate cyclase,

AC),催化 ATP 形成 cAMP 和焦磷酸(pyrophosphoric acid,

PPt) , .AMP 以 激 A( peoietn ktnaseA, PKA) 发 生磷酸化,磷酸化的PKA进一步激活下游的cAMP反应结合

元件(cAMP response binding element, CREB ),磷酸化的

CREB发生核移位进入细胞核,从而调节细胞的反应(图5)。

我们研究发现,在大鼠肺泡 细胞中,TCDCA可以激活TGR5 受体, 增 cAMP , 从 PKA CREB 发

生磷酸化,极显 的降低由LPS

的细胞因子TNS-'IL-1

以及COX2的分泌和表达[16]。在TGR5基因敲除小鼠中,cAMP、PKA、CREB的表达显著的低于野生型小鼠[17], 说明TGR5受体可以介导cAMP,

通路。Rajagopa-等[18]用齐墩果酸(oleanolic acid, OA)研究胃肠道平滑肌时发现,

在野生型(wild type,WT)小鼠上,OA通过激活G$蛋白,增

加cAMP水平,激 PKA激酶磷酸化,抑制RhoA/Roh激酶, 从而引起胃肠道平滑肌细胞舒张;然,OA作用TGR5-/- 小 能

胃肠道平滑肌舒张。说明TGR5受体通过cAMP介导的

通路参与机体的生

&-156 -中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletic 2020 Feb;36(2)用的胰腺&细胞中发现Gas蛋白表达增加,且ELISA检测 结果表明cAMP的含量也显著性的增加,提示TUDCA可以 激 TGR5 受体, 增 cAMP ; 一 的 用 PKA

性抑制剂H89培养胰腺&细胞,再用TUDCA作用细胞,用

Western blot检测PKA以及CREB磷酸化水平,发现TCDCA

在H89的作用下不能增加PKA以及CREB磷酸化,且胰岛

素的分泌也毫无变化,提示TUDCA通过cAMPOKA-CREB通路调节

&细胞

岛素[23]O同样的,作者也用抑制剂, 研究 TCDCA 抗炎免疫体 节作用的 , 发

现TCDCA可以通过cAMPOKA-CREB抑制免疫细胞中TNF- a、IB?&以及IB?基因和蛋白的表达,提示TCDCA通过

Fig 5 cAMP signaling pathway induced by TGR56 TGR5受体介导的信号转导通路的研究方法胆汁作为一种 的中药,在《内经》中有记载:/肝之余气, 于胆,聚 精。由内 精 ,外视物而得明清 ,能通于眼目”,明胆汁对于人体的健康

治作用(19)&胆汁酸作为胆汁的 一,与药相比较对肝、肾、肺等器官的 作用较小,在生理学和病理学方面发挥了重要的作用,如胆汁酸可以通过胆汁酸受体TGR5

介导cAMPOKA-CREB发挥抗炎免疫调节作用,抑制促炎因

子的分泌;在大鼠巨噬细胞中,TCDCA可以通过TGR5受体 介导PKCDNK/p38?53信号转导通路提高细胞的凋亡

率如,p53作 的癌基因,参与癌症的发生和发展,因此,综TGR5受体介导的 通路的研究方法,对于胆汁酸在疾病

机理方面尤为重要。2003年,日本学者Kawamata 等(21)用牛黄石胆酸(taurine-conjugated lithocholio, TLCA)作用于TGR5-GFP载体过表达稳定中国仓鼠卵巢细

胞系(Chinese hamster ovary cells,CHO),通过倒置荧光显微

镜观察发现TLCA可以使TGR5受体发生内陷反应并且激活

Gas蛋白的表达;同时,用酶联免疫吸附实验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA )检测发现,活化的Gas蛋白可以

通过AC的催化作用增加第二 cAMP的水平。刘倩等[22]用共聚焦显 清 察到过表达TGR5的NR8383细胞发生内陷反应,并且用ELISA方法检测到 cAMP含量显著性的增加,这一结果与Kawamata等(21)的研

究结果相一致,提示胆汁酸可以与TGR5相互作用。cAMP 作为第二

以介导PKA-CREB信号通路参与抗炎免疫调节以及葡萄糖代谢等。牛黄熊去氧胆酸(tauroursodeoxy- cholio /(^,\"^(人)以剂量依赖性的方式促进胰腺&细胞分

泌胰岛素,研究发现这与cAMPOKA-CREB信号通路介导有

关;用G蛋白亚单位受体特异性抑制剂NF449培养胰腺& 细胞,再用TUDCA作用细胞,采用Western blot检测发现

Gas蛋白表达降低;然而,在TGR5特异性激动剂IFT-777作

TGR5受体介导cAMPOKA-CREB信号通路发挥抗炎作用。

综上所述,TGR5信号通路的研究方法为TGR5介导的

通路在疾病的研究提供了理论基础以及治疗靶点。7展望目前,世界上各种各样的疾病越来越多,对人类的生命

造成了巨大的危害,新药的研发 眉睫,尤其是在癌症方面的有效药物

;其,胆汁 导 脉 硬化以及癌变[24] & TGR5受体作为GPCRs家族中的一员,由

于在人类和动物体内广泛的表达,参与机体的许多生

病理活动。TGR5受体通过介导AKT、NFoB、ERK、STAT3以

cAMP

通路 节参与机体的抗炎免疫 节、葡萄糖谢、能 、

等。当,癌的免疫 研究在当今越来越火热,以程序性细胞死亡蛋白? ( programmed cell

death protein 1 ,PDD)抑制剂和嵌合抗原受体T细胞免疫疗

法(chimerio antigen receptor T-cell immunotherapy, CARO )疗

法 表的免疫疗法 种癌症特别是黑色素瘤方 .得了 的 [25];然, 已 明,TGR5受体可以通过STAT3信号通路来干预

癌症的发生和发展,在此大胆假设,TGR5受体是否与PDD和PDO1之间具有一定的联, 能 癌 的研究提供新的 路, TGR5 受体是

新的癌 ,期 未来有更多的研究成果;同时,通过综 TGR5 介导的相 通路以 研究方法,

胆汁酸以及和胆汁酸 相同 的新药研发提供研究思路和方法。参考文献:[1] 马力,杨泽平,母茜,等肾上腺素受体结构改变影响

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induced by TGR5 upon activated. AKT, NF-3B, ERK, STAT3, cAMP signaling pathways, methods and results of

TGR5 -mediated signaling pathways and the derelopment of new

drugs via TGR5 -mediated signaling pathways were reviewed in

beings and animals, playing numerous significant roles in anti­inflammation and immune regulation, energy metabolism, glu­

cose metabolism and anti-cancee. Many signaling pathways are

ihipapee.Key words: TGR5; AKT; NF磷B; ERK; STAT3; cAMP

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