人尾加压素Ⅱ及其受体GPR14与2型糖尿病

高 瑞(综述)，黄贵心(审校)

(广东医学院附属医院内分泌科，广东湛江524001)

尾加压素(urotensin，UⅡ)是1967年首先在硬骨鱼尾部下垂体提取出来，1998年Coulouarn首次从人体中克隆出，即hUⅡ，是一种具有11个氨基酸的生长抑素样环肽，其活性中心定位于C末端的环状六肽结构，主要在心血管系统表达。目前认为是最强的缩血管物质，具有种属普遍性。现已发现，该基因的某些多态性位点与2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)的发生存在一定的联系。1999年，Ames等［1］从人类基因克隆出hUⅡ的特异性受体G蛋白耦联受体 14(G protein-coupled receptor 14，GPR14)，它是一种孤立的G蛋白耦联受体(孤儿受体，orphan receptor)，人类GPR14按照受体命名和药物分类法被国际药理学联合会命名为UT受体。广泛分布于血管平滑肌、心肌、胰腺及神经系统。UⅡ与其受体结合后，可以引起血管平滑肌强烈收缩，其缩血管效应比内皮素强十余倍。Richard等［2］发现，UⅡ与内皮细胞产生的内皮素1、肾上腺髓质素血浆水平高度相关，从而推测UⅡ可能由内皮组织合成和释放。同时，有研究表明，T2DM患者血浆UⅡ水平升高，血管上皮细胞是UⅡ在血中的一个重要来源。升高的血浆UⅡ水平在T2DM的发生、发展中可能是一个至关重要的因素［3］。现就 hUⅡ及其受体GPR14在T2DM中的发生、发展机制以及治疗进展予以综述。

1 hUⅡ及其受体GPR14的结构、分布及生物学效应

目前，许多物种中都可克隆出UⅡ，不同物种UⅡ的结构有差异，如鱼及蛙的UⅡ各由12个和13个氨基酸残基组成，而人的UⅡ仅由11个氨基酸残基组成，但都有一环形结构即 C末端6～11位环状六肽，序列为半胱氨酸-苯丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-酪氨酸-半胱氨酸(Cys-Phe-Trp-Lys-Tyr-Cys)。此环状六肽是UⅡ的活性中心，即收缩血管的最小活性中心，进一步研究发现它还是一种有丝分裂原，可见从鱼类到人类，UⅡ的环形活性中心相当保守，其中Trp-Lys-Tyr起相当重要的作用［3］。UⅡ及受体的分布很普遍。在鱼类，UⅡ广泛分布于尾部神经分泌系统(下垂体);在两栖类和哺乳类，UⅡ前体基因mRNA主要在神经系统表达;在人类，UⅡ主要分布于脊髓运动神经元，在骨骼肌和大脑皮质分布水平也较高，肾皮质和左心室分布较低，心房、心脏传导组织及肺实质有少量分布。GPR14mRNA在心脏和胰腺中较丰富。越来越多的证据已表明，除了肥大细胞，GPR14可以表达在血管平滑肌细胞和内皮细胞。血浆UⅡ水平增加与血管内皮功能障碍和损害的发病机制相关。目前一致认为，血糖调节受损的病理生理基础是胰岛素抵抗，其直接结果是导致血糖升高，高血糖对血管内皮功能的影响主要通过以下几个方面:①一氧化氮活性改变;②血管内皮细胞超极化因子的影响;③内皮素1活性的改变;④ 血管紧张素Ⅱ活性的改变。UⅡ与其受体GPR14结合后引起多种生物学效应，如调节心肌收缩力、影响血流动力学、促丝裂作用、调节代谢及渗透压平衡，收缩呼吸道等。提示UⅡ可能在心血管、内分泌和肾脏疾病及肿瘤的发生发展中具有重要作用。有研究表明，T2DM患者血清UⅡ显著高于正常人。哺乳动物体内UⅡ主要存在于神经和心血管系统中，可以与GPR14结合后影响细胞内Ca2+内流，从而造成胰岛素信号转导通路阻滞，最终引起胰岛素分泌障碍。近年的研究发现，UⅡ与糖尿病及其并发症的发生发展密切相关。糖尿病患者血浆、尿液及肾脏组织UⅡ表达明显高于正常人。动物实验证实，大鼠胰腺灌注UⅡ引起胰岛素释放被抑制。糖尿病大鼠长期口服选择性UⅡ受体拮抗剂，可以改善存活率，增加胰岛素水平，降低糖、脂及血红蛋白的代谢水平，还增加肾血流量、延缓蛋白尿排泄及肾功能损害发生，提示UⅡ在胰岛素分泌和糖尿病肾病发展过程中起了一个独特的作用［4］。

2 hUⅡ及其受体GPR14与T2DM

目前，大量的研究表明，T2DM的发病机制与并发症的产生都涉及神经调节激素UⅡ及其受体GPR14。UⅡ注入大鼠胰腺中可抑制碳水化合物刺激的胰岛素分泌。链脲佐霉素诱导的糖尿病大鼠心肌的 UⅡ和受体 GPR14 表达增加［5］。Clozel等［6］发现，UⅡ受体拮抗剂Palosuran可增加胰岛素的释放并提高DM大鼠的存活率。这些实验均提示UⅡ抑制胰岛素的释放，进而证实UⅡ与T2DM发病有关。也有学者发现，UⅡ基因多态性和T2DM有关。UⅡ基因UTS2及其受体基因UTS2R分别位于IP36-P32和17q25，3，两者所在的区域都被研究证实与T2DM有着潜在的联系［7］。Wenyi等［8］用限制性片段长度多态性分析发现T2DM患者UⅡ的89N基因型频率高于老年对照组和正常对照组。最近的研究显示，两种UⅡ基因GGT单倍体(－605G、143G和3836T)和UT基因AC单倍体(－11640A和8515C)均和胰岛素抵抗和糖耐量减低相关［9］。国内学者报道，即UⅡ的rS228648G/G型和汉族人T2DM的发生有关。不但在T2DM的发病机制中，而且在T2DM的慢性并发症中也被证实有UⅡ及其受体参与，如糖尿病心肌病、动脉粥样硬化、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、糖尿病足等。Totsune等［10］发现，T2DM患者的血浆UⅡ较对照组高，但血浆UⅡ浓度和空腹血糖、糖化血红蛋白、血肌酐水平均无相关性。也有不同的报道表明UⅡ和年龄、肾功能及糖尿病无明显相关关系。国内的曹军等［11］发现糖尿病患者血浆UⅡ的浓度显著低于正常组。结果不一致的原因可能是由于UⅡ对于血糖的调节具有双重性的缘故。UⅡ使血糖下降的机制有以下几个方面:①通过激活磷酸戊糖途径中的6-磷酸葡萄糖脱氢酶，引起6-磷酸葡萄糖脱氢，脱下的H使NADP+还原成NADPH，进一步促进游离脂肪酸的合成，起到了降血糖的作用;②激活糖原合成酶的活性，促使葡萄糖进入肝脏和肌组织合成糖原，使血糖下降。然而，UⅡ还可以升高血糖，途径为:①UⅡ增强肝脏葡萄糖6-磷酸酶的活性，促进肝糖原的分解而升高血糖;②UⅡ对胰腺β细胞释放胰岛素产生抑制效应，这种抑制作用是借助于GPR14间接引起血糖升高;③UⅡ还可以促进肾上腺素和ACTH的释放而升高血糖。结合上述，说明UⅡ在糖尿病发病机制中的作用还需更多的动物和临床试验研究证实。

2.1 hUⅡ及其受体GPR14与糖尿病大血管病变糖尿病大血管并发症是糖尿病患者致死、致残的最主要原因之一。糖尿病大血管病变主要是指在中等或较大的动脉发生了粥样硬化，主要累及主动脉、冠状动脉、脑动脉、肾动脉和周围血管等大血管，临床常见疾病，如冠心病、脑卒中、下肢动脉硬化和坏疽等。T2DM大血管病变的病理基础是动脉壁的粥样硬化。众多的研究表明，动脉粥样硬化的发生与胰岛素抵抗程度有关。动脉血管内膜-中层厚度(artery intima-media thickness，IMT)增厚是动脉粥样硬化发生发展过程中的早期阶段，斑块形成为其明显特征。颈动脉因其解剖部位比较容易寻找和固定，故被作为超声检测动脉状态的主要血管。有研究表明，在糖尿病患者中，颈动脉IMT增厚者的血浆UⅡ水平较颈动脉IMT正常者及颈动脉内膜粥样斑块形成者高，颈动脉内膜粥样斑块形成者血浆UⅡ水平较颈动脉IMT正常者高，提示UⅡ在糖尿病大血管病变进程中，特别是在局部斑块形成中起较重要的作用。因此，检测血浆UⅡ水平可作为提示糖尿病并发大血管病变的有效评价指标之一。

Papadopoulos等［12］研究认为，动脉粥样硬化患者动脉的内皮细胞、泡沫细胞、肌内膜细胞、血管平滑肌细胞中hUⅡ表达均增加，其表达的改变与动脉粥样硬化的进展有关。Ames等［1］首先发现冠状动脉粥样硬化斑块和富含脂质沉积的平滑肌细胞和巨噬细胞有 UⅡ高表达，而 Bousette等［13］研究发现，UⅡ不仅在颈动脉和主动脉的粥样硬化斑块有表达，在白细胞特别是淋巴细胞中也高表达，这些均提示UⅡ在冠心病发病中有重要意义。Behm等［14］给猫静脉推注UⅡ能引起“经典系统性高血压反应”。UⅡ注入大鼠侧脑室引起高血压和心动过速，这种作用可以被酚妥拉明抑制，提示是直接作用于交感神经系统的结果。Cheung等［15］采用横断面病例对照研究发现高血压患者的血浆UⅡ水平高于血压正常者，并与收缩压直接相关。有研究表明，hUⅡ在心力衰竭发病中可能扮演了一个重要角色［16］。例如，用放射免疫法测定取自充血性心力衰竭患者不同部位的血样本中hUⅡ水平时发现，缺血性或非缺血性慢性心力衰竭患者血浆hUⅡ水平均显著升高，取自主动脉的血浆hUⅡ水平明显高于股动脉和肺动脉，且在所有研究对象中，血浆hUⅡ水平与左心室射血分数呈负相关，与左心室舒张末压、NYHA心功分级呈正相关。

2.2 hUⅡ及其受体GPR14与糖尿病微血管病变

2.2.1 与糖尿病肾病 糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病严重的慢性并发症之一。动物实验证明，链脲佐霉素所致大鼠糖尿病肾损伤时，肾组织中UⅡ及其受体GPR14基因和蛋白表达明显增加，且与肾小管损伤程度呈正相关［17］。2004年Langham等［18］首次报道了UⅡ及其受体在DN患者肾小管及间质出现异常表达，提示UⅡ与DN发病有关。有研究报道，UⅡ能够促进肾系膜细胞增殖，并与钙离子内流有关。Totsune等［10］研究表明，在T2DM合并晚期的DN中，升高的hUⅡ分泌可能不仅仅是因升高的hUⅡ血浆免疫反应性水平，还有可能是因hUⅡ在病变的肾脏中产生增高或降解减少。据报道，有大量蛋白尿的糖尿病患者口服UⅡ受体拮抗剂Palosuran治疗13.5 d后，24 h尿蛋白排泄率平均减少24.3%。该研究进一步证明了UⅡ在DN发病中起一定作用，研究阻断UⅡ及其GPR14受体系统的作用药物可能成为治疗DN的一种新途径。

2.2.2 与糖尿病视网膜病变 糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最主要的眼部微血管并发症，也是四大致盲病因之一。近年来，随着糖尿病发病率的不断上升，DR的发病率和致盲率也在逐渐攀升，严重影响患者的生活质量，其发病机制错综复杂，有许多全身及眼局部因素影响着DR的发生发展。发病除与病程、空腹血糖、糖化血红蛋白、三酰甘油、糖尿病家族史、高血压病史、低密度脂蛋白、青光眼、白内障、玻璃体混浊等危险因素有关外，有研究表明，血浆UⅡ水平显著升高与糖尿病患者中DR的严重程度一致［19］。同时发现血管活性物质在DR中起着重要的作用，随着眼局部的UⅡ在基因水平得到证实，以及UⅡ在DN、糖尿病心肌病等其他一些糖尿病微血管并发症中的作用研究日臻成熟，眼局部UⅡ在DR发病机制中的作用日渐引起关注。

2.3 hUⅡ及其受体GPR14与糖尿病足 糖尿病足是导致糖尿病患者致残及功能丧失的并发症。虽然发病机制至今尚未完全阐明，但认为与神经病变、下肢动脉硬化、供血不足、细菌感染等多种因素有关。近年来血管活性物质在糖尿病足发病中的作用颇受人们的重视。UⅡ是目前体内作用最强的缩血管活性肽，还是促细胞分裂的强丝裂原。2009年张丽等［20］研究发现，糖尿病足患者血浆UⅡ水平较无糖尿病足的糖尿病患者明显升高，提示血浆UⅡ水平升高参与了糖尿病足的发病过程。有实验表明，UⅡ能以浓度依赖方式促进大鼠血管平滑肌细胞3H-胸腺嘧啶掺入增加，促进大鼠血管平滑肌细胞增殖。Watanabe等［21］在体外孵育血管平滑肌细胞中，加入不同浓度的UⅡ与低氧型低密度脂蛋白，UⅡ可诱导血管平滑肌细胞的DNA合成及血管平滑肌细胞增生，促进动脉粥样硬化的形成。因此，糖尿病足患者血浆UⅡ水平升高，引起血管强烈持久的收缩，平滑肌细胞增殖，动脉粥样硬化形成。管腔狭窄、肢体缺血、缺氧可能是糖尿病足病变发生发展的重要原因之一。

3 小结

UⅡ是近年研究的较新血管活性物质，其与糖尿病、冠心病及高血压等疾病的发生、发展及预后密切相关，但其在这些疾病中的发病机制及临床意义尚不明确，有待进一步研究证实。2002年，Behm等［14］首先发现生长激素释放抑制因子拮抗剂SB-710411在离体大鼠主动脉可抑制UⅡ产生的收缩作用。Patacchini等［22］随后又在离体大鼠主动脉研究中发现了新的hUⅡ受体拮抗剂，命名为Urantide，其拮抗hUⅡ的作用是其他任何化学物的50～100倍。Clozel等［6］首次报道Palosuran是一个有效的hUⅡ特异性拮抗剂，它不会拮抗其他血管收缩剂如内皮素1、5-羟色胺和去甲肾上腺素等的作用，其结合hUⅡ的能力比结合大鼠UⅡ的能力高出100多倍。同时发现应用UⅡ受体拮抗剂可提高糖尿病小鼠生存率，增加胰岛素分泌，延缓血糖、糖化血红蛋白和血脂的升高，增加了肾血流，延缓了蛋白尿排泄和肾损伤的发展。可见在糖尿病、DN、慢性肾功不全等疾病的发生发展过程中，如何减少UⅡ的合成和(或)拮抗其作用是值得深入研究的。相信随着研究的深入，有更多的研究将逐步提示hUⅡ在内分泌代谢及心血管疾病中的作用，并且将从实验模型中已得到的发现转化成临床应用，从而使UⅡ受体拮抗剂在这些疾病的临床治疗中发挥重要作用。

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