Mol Cell丨饥饿素受体调控多巴胺信号介导肠道运动

摘要：G 蛋白偶联受体 (GPCRs) 是细胞表面受体，在细胞与外界环境的交互中发挥着关键作用。它们通过与 G 蛋白偶联来调节细胞内信号传导，将外部信号转换为细胞响应。然而，细胞通常表达多种 GPCRs ，但只有有限种类的 G 蛋白，这引发了如何将复杂且环境依赖的信

撰文 | 格格

G 蛋白偶联受体 (GPCRs) 是细胞表面受体，在细胞与外界环境的交互中发挥着关键作用。它们通过与 G 蛋白偶联来调节细胞内信号传导，将外部信号转换为细胞响应。然而，细胞通常表达多种 GPCRs ，但只有有限种类的 G 蛋白，这引发了如何将复杂且环境依赖的信号整合并转换为细胞响应的问题。研究显示，同时激活多个 GPCRs 可以调节细胞对另一个 GPCR 激活的响应。例如，某些 Gα i /o 蛋白可以与 Gαq 蛋白协同激活 PLCβ ，从而增强下游信号传导【1,2】。这种交叉传导可以是正面的（增强）或负面的（抑制），并影响细胞对信号的最大响应。此外， GPCRs 还可以形成异源二聚体，通过互变构性相互作用影响信号传导。例如，多巴胺D2受体（DRD2）和生长激素释放肽受体（GHSR）可以形成异源二聚体，影响 DRD2 的信号传导【3-5】。

脊髓排便中心是调节自主排便的关键区域，其中 DRD2 和 GHSR 共同表达。 DRD2 激活通常抑制神经元兴奋性，但与 GHSR 共表达时，其功能发生逆转，导致神经元兴奋性增强。 GHSR 激活通常增强神经元兴奋性。脯上神经电刺激可以激活排便，而 DRD2 受体拮抗剂可以阻断这一效应。 GHSR 激动剂可以缓解帕金森病模型中的便秘，表明 DRD2 和 GHSR 系统之间存在相互作用，共同调节排便功能。

近日，来自澳大利亚昆士兰大学生物医学科学学院的Sebastian G.B. Furness研究团队在Molecular Cell杂志发表题为Constitutive ghrelin receptor activity enablesreversal ofdopamineD2 receptor signaling的研究论文，该研究旨在探究GHSR受体如何影响DRD2受体在脊髓排便中心神经元的信号传导，从而解释在GHSR存在的情况下，DRD2受体的兴奋性响应发生逆转的生理机制。

研究人员首先利用钙成像技术研究了脊髓排便中心神经元中 DRD2 和 GHSR 激活后的细胞内钙离子浓度变化，结果显示，在没有消耗钙储存的情况下，多巴胺激活 DRD2 受体会导致细胞内钙离子浓度升高，而卡普瑞林激活 GHSR 受体则会降低细胞内钙离子浓度。然而，当使用毒萝卜素消耗钙储存后，多巴胺激活 DRD2 受体导致的细胞内钙离子浓度升高被逆转为降低，而卡普瑞林激活 GHSR 受体导致的细胞内钙离子浓度降低则没有逆转。这表明， DRD2 和 GHSR 受体的兴奋性作用在存在储存钙离子的情况下是平行的，但在没有储存钙离子的情况下则会独立运作。

研究人员接下来在重组细胞系中研究了 GHSR 和 DRD2 激活后细胞内钙离子浓度的变化。

结果发现，在没有 GHSR 受体的情况下，多巴胺和卡普瑞林激活 DRD2 受体和 GHSR 受体分别会导致细胞内钙离子浓度升高和降低。然而，在存在 GHSR 受体的情况下，多巴胺激活 DRD 受体导致的细胞内钙离子浓度升高程度明显增加，而 cAMP 抑制的程度则没有改变。这表明 GHSR 受体提供了一个主要的第二信使转换器，使得 DRD2 受体的兴奋性响应增强，而不会改变其抑制性响应。此外，研究人员还发现 GHSR 和 DRD2 受体的表达水平都会略有增加，这可能是由于所使用的双顺反构建设计造成的。

为了探究 GHSR 受体和 DRD2 受体的激活是否会发生交叉拮抗，研究人员使用舒必利拮抗 DRD2 受体，并使用 YIL781 拮抗 GHSR 受体。结果显示，使用舒必利舒必利拮抗 DRD2 受体会导致多巴胺激活 DRD2 受体和 cAMP 抑制的 EC 50 值向右移动，但不会影响 GHSR 激活 GHSR 受体导致的细胞内钙离子浓度升高。使用 YIL781 拮抗 GHSR 受体会导致卡普瑞林激活 GHSR 受体和 cAMP 抑制的 EC 50 值向右移动，但不会影响 DRD2 激活 DRD2 受体和 cAMP 抑制的程度。这表明 GHSR 受体和 DRD2 受体的激活存在拮抗作用，但这种拮抗作用是特异性的，不会影响其他受体的功能。

为了进一步探究 GHSR 受体和 DRD2 受体的信号传导路径是否会发生改变，研究人员使用 YM254890 拮抗 Gαq/11 受体，并使用百日咳毒素拮抗 Gα i /o 受体。结果显示，分别使用 YM254890 和百日咳毒素都会完全阻断多巴胺和卡普瑞林激活 DRD2 受体和 GHSR 受体导致的细胞内钙离子浓度升高，这表明 Gαq/11 和 Gα i /o 受体是这两种受体的主要偶联伴侣，并且 GHSR 受体和 DRD2 受体的信号传导路径是独立的，它们仍然保留了它们首选的 G 蛋白偶联伴侣。

最后，为了探究 GHSR 自发性活性是否参与 DRD2 信号通路的逆转，研究人员使用 PLCβ 拮抗剂 U73122 阻断 PLCβ 的活性，并使用饥饿素预先刺激缺乏恒定活性的 GHSRA204E 受体。结果显示，使用 PLCβ 拮抗剂 U73122 会阻断多巴胺和卡普瑞林激活 DRD2 受体和 GHSR 受体导致的细胞内钙离子浓度升高。这表明 PLCβ 受体在 DRD2 受体依赖性钙离子释放中起着重要作用。使用饥饿素预先刺激缺乏恒定活性的 GHSRA204E 受体会恢复 DRD2 受体依赖性钙离子释放，这表明 GHSR 受体恒定活性是 DRD2 受体依赖性钙离子释放的关键因素。

图一：饥饿素受体调控多巴胺信号介导肠道运动

总之，这项研究揭示了在脊髓排便中心，多巴胺D2受体信号的兴奋性需要饥饿素受体的组成型活性，而这种活性并不依赖于两者之间的二聚化。该发现有助于理解G蛋白偶联受体的信号传导机制，并为帕金森病等疾病的治疗提供了新的思路。

制版人：十一

参考文献

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