代謝型谷氨酸受體第5亞型與腦梗死的關系

【關鍵詞】  腦梗死

　　腦梗死是目前我國中老年人群中的常見病、多發病。隨著分子生物學技術的進展，對腦梗死的發病機制已經有了更加深入的認識，提出了自由基損害、興奮性毒性、一氧化氮(NO)學說、亞低溫療法、能量衰竭學說、鈣通道阻滯等理論。近來對谷氨酸受體介導的神經毒性研究較多，尤其在代謝型谷氨酸受體的研究上愈發受到重視，其中代謝型谷氨酸受體5（mGluR5）與腦梗死的關系已受到普遍關注。

　　1  代謝型谷氨酸受體(metabotropic glutamate receptors，mGluRs)的分類
   
　　谷氨酸是哺乳類動物中樞神經系統中主要的興奮性神經遞質，對突觸興奮性的傳導起調節作用，在生理狀態下參與許多生理功能的調節，如學習和記憶、神經系統發育等。在腦缺血、顱腦損傷、癲癇發作、神經變性疾病等病理過程中，谷氨酸也起著重要作用。目前將谷氨酸受體（GluR）按與配體結合后的效應的不同分為兩類：離子型谷氨酸受體(inotmpic glutamate receptors，iGluRs)，包括NMDA受體、AMPA受體和KA受體；mGluRs，mGluRs根據氨基酸序列的同源性、藥理學特性和細胞內信號轉導機制的差異，又可將其分為Group-Ⅰ、Group-Ⅱ和Group-Ⅲ三組：（1）Group Ⅰ包括mGluR1和mGluR5，主要通過激活磷脂酶c(PLC)，促進二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成甘油二酰酯(DG)，導致胞內Ca2＋ 濃度升高；（2）Group Ⅱ包括mGluR2和mGluR3；（3）GroupⅢ包括mGluR4、mGluR6、mGluR7和mGluR8均與腺甘酸環化酶(AC)系統偶聯[1]。同一組內氨基酸序列的同源性為60%～80%,不同組之間有45%的同源性。但mGluR5與mGluR1A氨基酸序列有最高的同源性(約87.1%)，且二者的藥理作用及對激動劑的選擇相同，故用藥理學方法很難將它們區分開。

　　2  mGluR5基因結構
   
　　1985年Sladeczek等首次報道Glu激活與G蛋白偶聯的受體。1991年Houamed等從大鼠小腦的cDNA基因庫中克隆出了mGluR1。1992年研究者將mGluR1制成探針，從鼠腦的cDNA文庫中分離出了mGluR5[2]。mGluR5的cDNA長度是3 918bp，編碼1 171個氨基酸殘基，分子量為128 289。mGluR5由三部分組成：第一部分是細胞外功能區,包括560個氨基酸殘基,內有潛在化的糖基化位點,其N末端有信號肽;第二部分由7個疏水區在細胞膜處形成7個跨膜區,此區有261個氨基酸殘基;第三部分是細胞內功能區,由350個氨基酸殘基組成,其C末端有許多磷酸化位點及蘇氨酸、絲氨酸殘基,提示此區可能是調節受體幾種激酶的作用靶標[3]。在人和鼠的mGluR5的第7個跨膜區之后和細胞漿內的末端分別插入50個和32個氨基酸殘基，不引起GluR5的藥理學特性的改變，從而將最初克隆出的mGluR5命名為mGluR5a，將插入后的mG1uR5命名為mGluR5b，在成體鼠腦內mG1uR5b mRNA的表達高于mGluR5a[4]。

　　3  mGluR5的作用機制及其藥理學作用 經濟論文發表網站 
   
　　mGluR5與G蛋白耦聯，經過磷酸—肌醇環路后，能激活各種第二信使的級聯反應。目前已被證實的mGluR5作用途徑為：mGluR5與G蛋白耦聯后，激活PLC使細胞膜內PIP2水解，產生DG與三磷酸肌醇(IP3)，誘導蛋白激酶C的轉位和激活，細胞內鈣庫釋放增加，胞漿內Ca2+濃度持續升高，從而引起一系列生化反應如：（1）各種降解酶釋放，包括DNA酶、蛋白酶、磷脂酶等激活，引起DNA、蛋白質、磷脂降解，神經元變性壞死；（2）其他鈣依賴性酶如一氧化氮合成酶的活化，一系列誘導基因的轉錄增強，生成特異性核蛋白作為核內第三信使進一步激活特異性的基因表達系統，并對基因表達進行調控，使短時的神經興奮轉變為持續的細胞內變化；（3）蛋白激酶C催化NMDA受體蛋白亞基的磷酸化，增加細胞外鈣的內流,細胞內Ca2+水平進一步升高,產生或（1）或（2）的繼發反應。路徑（1）表明mGluR5在腦缺血缺氧的病理變化中是一個重要的始動因子，它的神經毒性作用，是傳統的神經生理學領域的共識。路徑（2）則是近年神經生物學研究的最新發現，表明mGluR5可能參與了長時程增強效應(LTP)的產生與維持，在學習記憶的過程中扮演了重要角色。路徑（3）提示mGluR5可能借助NMDA受體加強了上述兩路徑中的反應強度，受體間的相互作用也是受體發揮作用的重要手段，可見mGluR5調節學習記憶的功能中有一部分與NMDA受體有關[5]。
   
　　mGluRs內源性激動劑是谷氨酸，選擇性激動劑有t-ACPD、L-AP4、DCG-IV、L-SOP和L-CCG-I等。Is，3R-ACPD、ACPD及Quis是研究早期常用的mGluR5選擇性激動劑。ACPD包括Is，3R-ACPD和lR，3R-ACPD，其中Is，3R-ACPD是活性形式，后來又發現了DHPG為其激動劑。L-AP3是Ⅰ類mGluRs的部分激動劑，是1993年以前唯一的一種mGluRs拮抗劑。mGluRs拮抗劑還包括AIDA、4CPG，MCPG是mGluR5相對特異性拮抗劑。

　　4  mGluR5在腦內的分布
  
　　mGluR5在腦內分布廣泛，正常情況下mGluR5的表達在成年大鼠腦內皮質淺層及多個核團內是廣泛存在的。用同位素標記寡核苷酸探針進行原位雜交發現，mGluR5的mRNA在大鼠大腦皮質各層均有表達,在大鼠紋狀體75%～80%的中型多棘神經元、海馬CA1－CA3的錐體細胞和海馬齒狀回的顆粒細胞內具有高表達，新皮質各層有高或中等程度表達，而在小腦蒲肯野細胞中則不表達[6]。人類與大鼠的mGluR5氨基酸序列有94.5% 的同源性，其mGluR5的mRNA高表達區也是紋狀體、海馬及大腦皮質[7]。新近的形態學資料證實，mGluR5在外周組織也有表達，同時證實這些受體參與外周痛信號的產生過程，即傷害性刺激引起的傷害性感受器的興奮過程。

　　5  mGluR5在腦梗死中的作用
   
　　現已了解,mGluR5與中樞神經系統發育的可塑性有關,它可加強大腦皮質γ－氨基丁酸能神經元的抑制性突觸傳遞;在大腦皮質神經膠質增生過程中也發揮作用;在紋狀體內,它可加強NMDA受體的神經毒性作用,并與底丘腦核及多巴胺(DA)系統發生聯系,可能參與調節基底節的運動,并可能與帕金森病(PD)動物模型中錐體外系癥狀的產生有關;在海馬內,mGluR5可形成LTP,與學習和記憶有關;在小腦內,它可抑制過量的谷氨酸和NMDA受體對神經元的興奮毒性作用;另外,它還可能參與抵抗慢性神經性疼痛[8]。
   
　　目前的研究發現，mGluR5在腦梗死中有著更為重要的作用。早期曾認為神經毒性主要由iGluR介導，近年來研究表