G蛋白偶联受体在肝脏疾病中的作用

陈 蕊, 章 坤, 郭北辰, 李雨韩, 洪 伟, 韩 涛，5

1 天津医科大学人民临床学院 消化(肝病)科， 天津 300121； 2 天津医科大学三中心临床学院 消化(肝病)科，天津 300170； 3 天津市第三中心医院 消化(肝病)科， 天津 300170； 4 天津医科大学基础医学院 组织胚胎学系，天津 300070; 5 南开大学人民医院 消化(肝病)科， 天津 300121

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、肝硬化以及肝癌等是为临床常见的肝脏疾病，严重威胁我国人民的生命和健康[1]。G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor, GPCR)是目前已知最大的一类细胞表面受体超家族，占人类基因组编码的蛋白质总数的2%左右。大约34%的已批准药物以某种方式通过GPCR发挥作用，即通过调节GPCR在药物中的活性来激活或抑制信号转导级联[2]。研究表明，一些GPCR通过与某些激素的受体结合参与能量代谢和肝脏代谢的调节，如胰高血糖素、肾上腺素、大麻素、血管紧张素等受体均可在肝脏表达。GPCR参与多种病理生理过程，GPCR的激活和失活突变与恶性肿瘤等多种疾病有关[3]，干预此类受体及其介导的信号转导途径可能纠正肝脏代谢紊乱及相关疾病。本文就GPCR与肝脏疾病的研究进展进行综述。

1 GPCR的结构和分类

GPCR是真核生物中极其重要的信号转导跨膜蛋白[4]，介导大量细胞外配体(神经递质、激素等)的功能。人类基因组包含约800个不同的GPCR基因，占人类基因总数的3%～4%。目前临床上使用的30%～40%的药物通过作用于GPCR来发挥作用[5]。

GPCR超家族根据进化同源性与常见配体的关系可分为三类，这些配体具有以下多样性：跨越离子、小分子信号分子、脂质、肽和蛋白质[6]。此外，根据序列与结构相似性，GPCR通常分为六个主要家族[2]。在生理和病理条件下，GPCR可通过G蛋白依赖或独立的途径调节多种信号转导途径，包括β-阻遏蛋白、G蛋白受体激酶、离子通道和Src激酶。

在GPCR介导生理学的经典途径中，带有配体束的诱导受体跨膜和细胞内结构域的构象改变，从而与由Gα、Gβ和Gγ亚基组成的异源三聚体G蛋白进行通讯。活化的GPCR催化二磷酸鸟苷(GDP)的释放，然后与三磷酸鸟苷(GTP)捆绑以激活G蛋白。随后，配体结合促进GDP与GTP的交换以及G蛋白复合物(α和β、γ亚基)的解离，从而调节下游效应分子[7]。GPCR可以利用受体酪氨酸激酶介导重要的细胞反应，如增殖、分化和存活[8]。

GPCR异常与包括肝脏疾病在内的多种疾病有关，这也使得GPCR成为近些年极具吸引力的药物治疗靶点。此外，GPCR多态性对内源性和外源性配体以及药物效应的反应存在个体间差异[9]。

2 GPCR及其受体在NAFLD发生发展中的作用

NAFLD的患病率不断上升，已成为慢性肝脏疾病的主要原因，发病率约占全球人口的6%[10]，但尚无经批准的药物用于治疗该疾病[11]。NAFLD与代谢综合征相关，具有肝脏脂质积聚过多的独特特征。非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是一种较严重的NAFLD，其特征是肝脂肪变性、氧化应激、炎症、肝细胞损伤伴或不伴纤维化[12]。进一步研究发现GPCR激动剂或拮抗剂能够用于治疗代谢性疾病，进而促进了GPCR靶向NASH疗法进展。

近年来，GPR119受体已成为治疗血脂异常和NASH的新靶点。Bahirat等[13]通过APD668(一种GPR119激动剂)与利格列汀联合使用，观察对高反式脂肪饮食的小鼠NASH的影响，发现二者联合治疗的增强效应可能是由于直接激活肝脏和肠道中存在的GPR119受体，或提高胰高糖素样肽1。表明GPR119受体激动剂与利格列汀联合使用可能是治疗NASH的一种有希望的治疗策略。

固醇调节元件结合蛋白1(sterol-regulatory element binding protein 1，SREBP-1)是具有调节脂肪酸和甘油三酯功能的转录因子，肝细胞中SREBP-1的失调可以引起肝脂肪变性、血脂异常和NASH。磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)是细胞能量感应和代谢稳态的主要调节者。SREBP-1的失活和GPR119配体对产脂酶表达的下调很可能主要通过AMPK激活。肝细胞中表达的GPR119在通过AMPK依赖性SREBP-1失活调节肝脏脂质生成中起关键作用，GPR119激动剂可用于肝脂肪变性治疗。AMPK可使SREBP-1内裂解位点附近的保守丝氨酸(Ser-372)磷酸化，磷酸化可抑制SREBP-1激活[14]。Chen等[15]在喂食高脂肪和高胆固醇的小鼠中评估GPR120激动剂Ⅲ对NASH的影响。该实验使用透射电子显微镜观察内质网超微结构的变化，活性氧二氢乙胺染色法检测肝脏活性氧产生以及免疫组织化学法检测细胞凋亡和巨噬细胞浸润。发现GPR120激动剂Ⅲ能显著抑制饮食性NASH小鼠的巨噬细胞浸润和活性氧生成，逆转肝脏炎症、内质网应激和细胞凋亡。

3 GPCR及其受体在肝硬化发生发展中的作用

肝纤维化是慢性肝损伤的常见反应，最终导致肝硬化、肝衰竭和肝细胞癌。我国肝硬化的主要病因是HBV和HCV感染、酒精性肝炎和NAFLD等[16-17]。近年来，有关肝纤维化发生发展相关的GPCR研究也逐渐增多。

大麻素受体(CBR)分为CB1受体和CB2受体，属于GPCR家族，介导植物源性和内源性大麻素的生物学效应。有研究[18]表明CB2受体在急慢性肝损伤中发挥重要作用，与肝纤维化、缺血再灌注诱导的肝损伤以及与肝性脑病密切相关。Julien等[19]利用培养的肌成纤维细胞和活化的肝星状细胞(HSC)进行功能研究，并利用四氯化碳诱导的肝纤维化小鼠模型进行实验，发现CB2受体在肝硬化中表达增加。敲除CB2受体的小鼠，肝纤维化减轻。

琥珀酸是三羧酸循环的中间产物，在线粒体ATP生成中起着核心作用。研究[20]表明琥珀酸还可调节表观遗传学、信号转导、炎症、肿瘤发生，以及肾脏、视网膜、心脏、免疫组织和肝脏的旁分泌调节，具有广泛的生理和病理效应。GPCR91被鉴定为琥珀酸受体。HSC的激活对肝纤维化的发展至关重要。肝细胞中琥珀酸盐的积累通过GPR91受体信号通路激活HSC[20-21]。此外，Nguyen等[22]研究发现二甲双胍可以通过激活AMPK通路和抑制琥珀酸-GPR91通路，减少HSC的迁移和增殖，提示二甲双胍具有潜在的在抗纤维化作用。Li等[23]用琥珀酸或琥珀酸脱氢酶抑制剂(丙二酸、棕榈酸/胆碱和蛋氨酸胆碱缺乏培养基)处理HSC，不仅导致GPR91表达增加，也会导致α-SMA、TGFβ和I型胶原表达增加，表明琥珀酸可以激活HSC 。同时，Park等[24]研究发现琥珀酸不仅能诱导HSC的活化，而且能促进LX-2 细胞的增殖和迁移，抑制细胞凋亡。因此抑制琥珀酸积累可能是通过控制HSC存活和生长来逆转肝纤维化的有效方法。上述研究表明HSC活化和纤维化形成中存在琥珀酸-GPR91偶联依赖性，GPR91可能成为肝纤维化以及肝硬化的治疗靶点。

4 GPCR及其受体在肝癌发生发展中的作用

目前原发性肝癌是我国第四位常见恶性肿瘤及第二位肿瘤致死病因，严重威胁着人民的生命和健康。肝细胞癌(HCC)约占所有肝癌病例的90%[25-26]。既往研究表明GPCR介导的信号通路是原癌基因的关键调控者。近年来研究发现GPCR与肿瘤发生和转移密切相关，特别是与趋化因子、前列腺素、溶血磷脂酸、内皮素、儿茶酚胺和血管紧张素偶联的GPCR在肝癌细胞增殖、侵袭、转移和血管生成中发挥着重要作用。通过干扰GPCR及其下游信号靶点，有助于寻找肝癌治疗的潜在靶点[4]。

趋化因子可与GPCR偶联诱导构象改变并触发细胞运动，激活细胞内信号通路[27]，可分为CC-、CXC-、C-和CX3C-四类[28]。CC亚类是对HCC有显著影响的所有趋化因子受体中最大的一类。CCR1的CCL2、CCL3和CCL15同源配体在肝癌组织的内皮细胞中显著增加。CCR1的自分泌可促进内皮细胞的增殖，参与血管重塑[29]。CXC亚类是趋化因子的另一个主要部分组成。CXCR2是中性粒细胞上表达的G蛋白偶联跨膜趋化因子受体，与邻近肝组织和正常肝组织相比，肝癌组织中CXCR2的表达显著增强。CXCL5作为其配体之一，与HCC中性粒细胞浸润和不良预后相关，CXCR2/CXCL5高表达可通过PI3K/Akt 信号通路诱导上皮-间充质转化，促进肿瘤细胞扩散和转移[30-31]。CXCR6在正常肝细胞中含量较低，在肝癌细胞中含量增加，降低肝癌细胞中CXCR6或其配体CXCL16的表达可减少肿瘤生长、血管生成和转移。Caveolin-1是一种肿瘤抑制因子，可参与β-catenin的转录。当敲低CXCR6时，可激活p38进而导致β-catenin的积累；CXCR6-CXCL16信号通路可能通过调节caveolin-1和β-catenin的膜易位影响肝癌细胞的侵袭。在一项临床回顾性研究[32]中，CXCR6的高表达是HCC复发率增加和生存率降低的独立预测因子。

溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid,LPA)是一种生物脂质调节剂，对不同种类的细胞具有不同的生理和病理功能。LPA通过与内皮分化基因(Edg)家族GPCR的多种亚类(LPAR1、LPAR2、LPAR3、 LPAR4、LPAR5和LPAR6)偶联而引发其生物学作用[33]。有研究[34-35]表明LPAR6在肝癌细胞中表达增加，使用不同剂量LPA处理可导致剂量依赖性肝癌细胞的生长，抑制LPA-LPAR的信号通路可以抑制肝癌细胞的增殖。LPA依赖的LPAR3可通过ERK- MAPK信号通路介导肿瘤的侵袭。GPCR及其配体促进肿瘤细胞血管侵袭、增殖以及迁移进而促进肿瘤的发生(图1)。

图1 GPCR及配体在HCC中的作用机制

5 小结

与在NAFLD治疗中的作用多数是有益的相比，GPCR在肝硬化和肝癌发展中的作用多数是有害的。总之，越来越多的研究表明GPCR与NAFLD、肝纤维化、肝硬化及肝癌等肝脏疾病的发生与进展密切相关，也是令人瞩目的诊治靶点。但目前的研究尚不够深入系统，仍需进一步探讨其内在机制，从而为寻找肝脏相关疾病新的诊治手段奠定基础。

利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明:陈蕊撰写论文;郭北辰、李雨韩负责查阅及分析文献;章坤修改论文;韩涛、洪伟负责拟定写作思路、指导文章撰写。