Mrgprs痒受体及其配体的研究进展.pdf
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1、综述2892023 年 6 月皮肤性病诊疗学杂志第30 卷第3期Mrgprs痒受体及其配体的研究进展胡晶2,曹志贱,21.武汉大学深圳研究院,广东深圳518057;2.武汉大学生命科学学院,湖北武汉430072摘要组胺一直被认为是引起瘙痒的重要生理活性物质,但抗组胺药物只能缓解少部分慢性瘙痒症状。大量的药理学、临床、电生理和分子数据支持非组胺依赖性瘙痒的存在。本文对Mas相关G蛋白偶联受体(Mas-relatedGprotein-coupled receptors,M r g p r s)、相关配体以及其相互作用研究进展进行综述,表明Mrgprs主要在小直径背根节神经细胞中表达,参与瘙痒进程,
2、其家族成员与痒觉、痛觉的产生有关,这为瘙痒治疗指出新的方向。关键词Mrgprs;痒受体;G蛋白偶联受体;Mas相关G蛋白偶联受体;配体Advances on Mrgprs itch receptors and their ligandsHU Jingl2,CAO Zhijianl.21.Shenzhen Research Institute,Wuhan University,Shenzhen 518057,China;2.College of Life Sci-ences,Wuhan University,Wuhan 430072,ChinaAbstractAlthough histamine
3、 is an important physiologically active substance in pruritus,anti-histamine drugs can only relieve a small proportion of symptoms in chronic pruritus.A wealth ofpharmacological,clinical,electrophysiological and molecular databases supports the existence ofthe histamine-independent pruritus.Here,we
4、review the progress of research on Mas-related Gprotein-coupled receptors(Mrgprs),related ligands,and their interactions.Mrgprs are mainlyexpressed in small-diameter dorsal root ganglion nerve cells and are involved in the pruriticprocess,and their family members are associated with the production o
5、f itch and nociception.Allthese findings point to a new direction for the treatment of pruritus.Keywords Mrgprs;Itch receptors;G protein-coupled receptors;Mas-related G protein-coupled receptors;Ligands痒或瘙痒症在临床上被定义为一种引起强烈瘙痒的不愉快的感觉。它是躯体感觉的一种亚型,由小分子化合物、多肽、蛋白酶、细胞因子和脂类成分等多种化学结构的成分诱发。研究表明,这些引起瘙痒的物质或瘙痒源会激
6、活皮肤感觉神经末梢上表达的膜受体和/或离子通道,而这些膜蛋白的激活会触发电脉冲,电脉冲再通过一系列相连的神经传递给大脑,在大脑产生瘙痒感2-3。最典型的瘙痒源是组胺,它由肥大细胞释放,激活位于皮肤感觉神经的组胺受体。临床实践中发现,抗D0I:10.3969/j.issn.1674-8468.2023.03.019通信作者:曹志贱,教授,博士生导师,E-mail:z j c a o w h u.e d u.c n基金项目:深圳市科创委基础研究面上项目(JCYJ-20220530140800001)组胺药物只能缓解少部分慢性瘙痒症状,这说明还有其它瘙痒介质和受体参与了慢性瘙痒。大量的药理学、临床、
7、电生理和分子数据支持非组胺依赖性瘙痒的存在4。研究发现,Mas相关G蛋白偶联受体(Mas-related Gpro-tein-coupled receptors,M r g p r s)是G蛋白偶联受体(Gpro-tein-coupled receptors,G PCRs)家族中一类与瘙痒有关的受体家族,在小直径背根神经节(dorsal rootganglion,DRG)神经细胞中特异性表达,参与瘙痒进程5。当神经细胞受到外界刺激后,神经纤维将信号传递给皮下的神经末梢和身体的感觉中心,进而让身体感受到瘙痒。这类受体能够被不同的配体特异性的激活进而引发非组胺依赖性瘙痒。本文对Mrgprs 痒受体
8、及其特异性配体的研究进展进行综述,为瘙痒治疗指出新的方向。290J DiagnTherDermatonereol,Jun.2023.Vol.30,No.31Mrgprs痒受体2001年Dong等5 通过比对Neurogeninl(Ng n l)缺失小鼠与正常小鼠的cDNA文库,筛选得到了几种已知参与伤害感受器功能的信号分子,如TRPV1、CG RP、SNS、河豚毒素不敏感的钠通道和一个新的GPCRs家族。该GPCRs家族与原癌基因Mas的同源性高达35%,因此命名为Mas基因相关G蛋白偶联受体(Mrgprs)。与此同时,Lem-bo等6 发现了一组感觉神经元特异性G蛋白偶联受体(sensory
9、 neuron-specific G protein-coupled receptors,SNSRs),其特异性地表达在小直径伤害性感觉神经元,可能与疼痛感知相关。后来研究证实SNSRs属于Mrgprs家族。早期发现Mrgprs主要表达在感觉神经元,因此其又被称为感觉神经元特异性受体,该受体家族包含50 多个成员,仅存在于四足动物中7 。根据Mrgprs家族成员的功能、结构以及基因序列的相似性,分为Mrgpra、b、d、e、f、g、h 以及一个灵长类特有的MRGPRX亚家族,每个亚家族中的不同成员分别用数字表示(表1)。在灵长类中表达的受体共有5个亚家族,分别为MRGPRD、M RG PRE、
10、MRGPRF、M RG PRG 和MRGPRX。灵长类动物有4个MRGPRX基因,分别为MRGPRX1、X2、X3、X4。在啮齿类中共有8 个亚家族,分别为Mrgpra、b、c、d、e、f、g、h,其中Mrgpra、b、c 和h为啮齿类动物所特有。啮齿类动物有多个Mrgpra、M r g p r b、M r g p r c 基因,不同种类的啮齿动物每个亚科的数量也不同5.8 。Mrgprs家族中Mrgprc、d、e f、g、h亚家族均为仅含一个成员的单基因亚家族,只有Mrgprd、e、f、g 亚家族在人、小鼠、大鼠中存在明确的直系同源关系,而鼠类Mrgpra、b、c 亚家族与灵长类MRGPRX
11、亚家族虽有同源性但存在较大差异,目前并没有发现明确的对应关系9人类hMRCPRs基因中只有Mas本身位于6 号染色体,其余基因全部位于人类的11号染色体上;小鼠mMrg-prs基因除了Mrgprh以外,其余基因全部位于小鼠的7 号染色体上;而大鼠rMrgprs基因则全部位于大鼠的1号染色体上10 表1Mrgpr亚家族分类以及在不同物种中表达Table 1 Classification of Mrgpr subfamilies and their expression in different speciesMembersSubfamiliesHumanMouseRatMrgpramMrgpra
12、l-a4,a6,a9-12,al4,al6,a19rMrgpraMrgprbmMrgprb1-b6,b8,b10,b11rMrgprb2,b4,b5,b6,b8,b9MrgprcmMrgprcllrMrgprcMrgprdhMRGPRDmMrgprdrMrgprdMrgprehMRCPREmMrgprerMrgpreMrgprfhMRGPRFmMrgprfrMrgprfMrgprghMRGPRGmMrgprgrMrgprgMrgprhmMrgprhrMrgprhMRGPRXhMRCPRX1-X4通过转录组学的研究发现,绝大多数Mrgprs家族成员特异性分布在DRG和TG(t r i g e m
13、i n a l g a n g l i o n)中,主要在神经节的伤害性神经元和瘙痒性神经元上表达5.10 1,而hMRGPRX2主要在肥大细胞上进行表达(图1)。在利用单细胞转录组学对小鼠DRG感觉神经元的研究中,根据GPCRs的表达情况,将痒敏感神经元分为3类亚型,分别为NP1、NP2 和NP3。其中NP1神经元表达Mrgprd,大约有一半的Mrgprd阳性神经元对-丙氨酸敏感。NP2神经元表达Mrgpra3和Mrgprc11,NP3神经元表达5-HT1F。NP1痒觉神经元被认为是非肽能IB4阳性神经元,NP2痒觉神经元被认为是非肽能IB4阳性和CGRP(c a l c i t o n i
14、 ngene-related peptide,降钙素基因相关肽)阳性,NP3痒觉神经元被认为是非肽能IB4阴性和CCRP阳性。在这三类神经元亚型中,都会表达与瘙痒信号非常重要的TRP(t r a n s i e n t r e c e p t o r p o t e n t i a l)通道。最新的研究表明Mrgprs的表达不仅限于感觉神经元,在其它组织中也有发现,例如在心脏中表达mMrgprh12,在生殖器中表达mMrgprb3 mMrgprb8 和 rMrgprd13-14,在小脑中表达 rMrg-pre 和 rMrgpr(15,在回肠中表达 mMrgpre 和 mMrgprf(16等。除
15、了高度神经支配的组织表达以外,Mrgprs还会在免疫细胞中进行表达17 ,特别是hMRGPRX2在人体皮肤肥大细胞表面均有表达(图1),而和它直系同源的mMrgprb2在小鼠皮肤、腹膜、食道和气管的肥大细胞也均有表达1291皮肤性病诊疗学杂志第30 卷第3期2023年6 月表皮层真皮层MRGPRX2皮肤神经纤维皮下组织肥大细胞静脉动脉MRGPRA3+神经纤维MRGPRX1WRGPRD+神经纤维图11Mrgprs家族成员在皮肤中的表达红色表示MRG-PRA3*神经纤维,蓝色表示MRGPRD*神经纤维,黑色表示MRGPRX1Figure 1Expression of Mrgpr family me
16、mbers in the skin.2Mrgprs痒受体的配体与绝大多数的CPCRs不同,许多Mrgprs家族受体仍然被认为是孤儿受体,目前尚未发现内源性或者外源性的配体。研究表明,Mrgprs家族主要被一系列以RF/Y-G或RF/Y-amide结尾的内源性多肽激活,如软体动物FMR-Famide和哺乳动物神经肽FF(n e u r o p e p t i d e FF,NPFF)、神经肽AF(n e u r o p e p t i d e A F,NPA F)、2-黑色素细胞刺激激素(2-melanocyte stimulation hormone,2-M SH)和牛肾上腺髓质肽 8-2 2
17、(bovine adrenal medulla 8-22,BAM8-22)5。这些多肽能够激活异源表达的hMRGPGX1、mM r g p r a l、mMrgpra4和mMrgprcl1,但不同的受体对配体的敏感性不同,配体与受体相互作用时构象关系也存在很大的差异。在人类中主要表达8 种Mrgprs家族成员,目前已知与瘙痒相关的主要是hMRGPRX1、h M RG PRX2、h M RG PRX4和hMRGPRD4.18-19。在小鼠中有2 7 个Mrgprs家族成员表达,只有少数成员存在配体2 0 ,与瘙痒相关的Mrgprs 家族成员主要包括mMrgpral、mM r g p r a 3、
18、mM r g p r c l 1和mMrg-prb2。研究较为广泛的Mrgprs家族成员的配体见表2。2.1hMRGPRX1/mMrgprc11/mMrgpra3的配体Lembo等6 发现一种来源于脑啡肽A蛋白水解裂解的产物BAM8-22,能够有效激活hMRGPRX1和mMrg-prcl1。给小鼠皮下注射BAM8-22,能够引起小鼠非组胺表2 Mrgpr痒受体及其对应配体Table2Mrgpr itch receptors and their corresponding ligandsReceptorsLigandshMRGPRX1BAM8-22,BAM22,CNF-Vcl,CNF-Tx2,C
19、Q,Mucunain,IPDef1/IRDef2Compound 48/80,Substance P,PAMP9-20,LL-37,SLICKV,hBD2/hBD3,VIP/Cortistatin/Soma-tostatin,Neuropeptide FF/BAM22/cortistatin-14,Morphine/Codeine/Dynorphin A,Mucunain,chaper-hMRCPRX2onin-10(1-20)/CNP(1-17)/tropomyosin(1-12),MBP/ECP,EPO,cationic amphiphilic drugs,CSP-1,IPDef1hMRG
20、PRX4Bile acid,D e o x y c h o l i c a c i d/Li t h o c h o l i c a c i d/Bi l i r u b i n/Na t e g l i n i d e(那格列奈)hMRGPRD/mMrgprd-alaninemMrgprcllBAM8-22,CNF-Vel/CNF-Srl,SLICRL,2-MSH,cathepsin S,IPDefl/IRDef2mMrgpralLithocholic acid,Bilirubin,NPFF/FLRF,Compound 48/80mMrgpra3CQmMrgpra4NPAF/ACTHmMrg
21、prb2Lithocholic acid,Compound 48/80,Substance P/PAMP9-20,Defb3/Defb14,CSP-1,IPDefl依赖性的瘙痒,并且在转染了hMRGPRX1的HEK293细胞中能够检测到细胞内钙离子浓度的升高18 。氯喹(c h l o r o q u i n e,CQ)是一种用于治疗和预防疟疾的药物,需长期服用,瘙痒是其主要副作用之一,但是这种瘙痒不能被抗组胺的药物有效治疗,说明氯喹引起的这种瘙痒是非组胺依赖性的2 0 。研究人员通过Mrgpr-clusterA-敲除鼠和转染的方法发现氯喹能够特异性的激活hMRGPRX1和mMrgpra318
22、)。此前已有研究发现mMrgpra3和mMrg-292JDiagnTherDermatoJun.2023.Vol.30,No.3prcl1主要在神经支配皮肤的感觉DRG神经元亚群中进行表达5.18 ,这有利于它们更好的参与对瘙痒等皮肤状态的感知。许多节肢动物如蚊子、蜱虫、蜂等叮咬以后会引起瘙痒,研究人员发现蜱虫唾液腺中含有各种用于捕食和防御的毒液多肽,通过对其中两种毒液多肽IPDef1和IRDef2进行研究,发现这两种防御素多肽能够诱导小鼠引发非组胺依赖性瘙痒,其中IPDef1 具有更强的活性。通过钙成像、基因编辑等技术,确定IPDefl主要激活hMRG-PRX1受体和mMrgprcl1受体从
23、而引发非组胺依赖性的瘙痒2 1。研究发现织锦芋螺(Conus textile)中的毒液能够激活瘙痒感觉神经元,从织锦芋螺毒液腺的转录组中鉴定了两种多肽,分别是CNF-Tx1和CNF-Tx2。这两种多肽以及来源于扁塔芋螺(Conusvictoriae)毒液中的CNF-Vcl和大西洋字母芋螺(Conus spurius)毒液中的CNF-Srl和CNF-Sr2都属于RF-amide多肽。通过钙成像技术发现CNF-Vcl和CNF-Tx2能够激活hMRGRPX1,而CNF-Vcl和CNF-Srl食能够激活mMrgprcl122.2hMRGPRX2/mMrgprb2的配体不同于其它hMRGPRXs受体,h
24、MRGPRX2主要表达在免疫系统中的肥大细胞表面,并且能够在嗜碱性粒细胞上表达,但是在中性粒细胞上没有表达。该特性使hMRG-PRX2成为肥大细胞相关疾病的靶标,引发过敏反应、神经炎症和慢性皮肤炎症等2 3-2 。h M RG PRX2 受体能被一些碱性促分泌素激活,如化合物48/8 0(Compound48/80)、神经肽物质P(s u b s t a n c e P,SP)、促肾上腺髓质素肽9-2 0(proadrenomedullin N-terminal 9-20 peptide,PAMP9-20)、以及与假性过敏反应相关的小分子2 3,进而引发肥大细胞脱颗粒刺激皮肤瘙痒神经元群体,引
25、起瘙痒。不同于IgE所介导的肥大细胞的激活,hMRCPRX2激活肥大细胞引起瘙痒的整个过程是非组胺依赖性的4。人-防御素(h u ma n-defensins,h BD s)是由上皮细胞和血小板产生的一种小型阳离子型抗菌肽(antimicrobialpeptide,A M Ps),在宿主防御中发挥重要作用2 6 。研究发现抗菌肽LL-37能够激活人的hMRCPRX224。又有研究表明hBD2和hBD3同样能够通过hMRGPRX2激活人的肥大细胞,但是不能激活小鼠的肥大细胞2 7 。研究人员考虑到物种之间的差异性,专门筛选了两种来自于鼠源的防御素Def3和Def14。其中Def14是hBD3的同
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