G蛋白偶联受体40研究进展

HEREDITAS (Beijing) 2013年1月, 35(1): 27―34 ISSN 0253-9772 https://www.wendangku.net/doc/2c4083094.html,

综 述

收稿日期: 2012?06?30; 修回日期: 2012?08?15

基金项目:转基因生物新品种培育科技重大专项(编号：2011ZX08009-003-006)资助

作者简介:珅武, 博士研究生, 研究方向：动物细胞工程。Tel: 010-********; E-mail: kiddshenx@https://www.wendangku.net/doc/2c4083094.html,

通讯作者:关伟军, 博士, 教授, 研究方向：动物细胞工程。E-mail: Weijunguan301@https://www.wendangku.net/doc/2c4083094.html,

网络出版时间: 2012-10-10 14:46:42

URL: https://www.wendangku.net/doc/2c4083094.html,/kcms/detail/11.1913.R.20121010.1446.002.html

DOI: 10.3724/SP.J.1005.2013.00027

G 蛋白偶联受体40研究进展

珅武, 陆涛峰, 武爽, 关伟军

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 北京100193

摘要: G 蛋白偶联受体40(G protein-coupled receptor 40, GPR40)是一种具有7个跨膜α螺旋结构的G 蛋白偶联

受体, 主要分布于胰腺细胞和神经系统细胞。它能与机体内游离的中长链脂肪酸结合, 激活细胞内信号通路, 从而调节其生理功能。在胰岛细胞中, GPR40可被游离脂肪酸激活, 促使细胞内钙离子浓度升高, 进而促进胰岛素释放。根据这一机理, 以GPR40为靶点的激动剂类药物相继被开发, 用于糖尿病治疗。GPR40也参与神经发生过程, 但到目前为止其相关机制尚不清楚。文章从基因结构、表达调控、蛋白配体及应用、生理功能等方面详细介绍了GPR40的研究现状, 总结了目前研究中所遇到的问题, 并对未来的研究热点进行展望。

关键词: GPR40; 中长链脂肪酸; 胰岛素分泌; 神经发生; 味觉

Research progress in G protein-coupled receptor 40

WU Shen, LU Tao-Feng, WU Shuang, GUAN Wei-Jun

Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 100193, China

Abstract: GPR40 is one of the G protein-coupled receptors, which has 7 transmembrance spanning helical bundles. GPR40 distributes in pancreas and central nervous system. It can be bound by medium and long chain fatty acid and acti-vate the intracellular signal pathways, which in turn regulates the function of cells. In β-cell, intracellular calcium concen-tration elevates when GPR40 is binding to fatty acid, thereby promoting the release of insulin. According to the theory, new drugs, the agonist of GPR40, have been used for prepreventing and treating the diabetas. In the nervous system, GPR40 is involved in neurogenesis, but the mechanism how GPR40 works is unclear until now. In thisreview, the research progressof GPR40 was reviewed, especially about the structure and characteristics of GPR40 gene, ligands and function. We focused on the problems encountered in the current research and the hot points in the future.

Keywords: GPR40; medium and long chain fatty acid; insulin secret; neurogenesis; gustation

G 蛋白偶联受体(G-protein couple receptors, GPCRs), 又称为7α螺旋跨膜受体蛋白(Seven α-helices transmembrance segment receptor, 7TM receptor), 是

体内最大的蛋白质超家族。迄今为止已有大量GPCRs 被发现, 虽然他们的序列同源性较低, 但在结构上都具有7个跨膜α螺旋结构, 且均能与胞内

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的G蛋白结合并激活细胞内信号通路。GPR40是发现较晚的一种G蛋白偶联受体[1], 它可以被中、长链脂肪酸所激活[2], 故又被称为游离脂肪酸受体1(Free fat acid receptor 1, FFAR1)。GPR40及其内源性激动剂的发现开辟了探索游离脂肪酸对细胞生理、生化功能作用机制的新途径, 为游离脂肪酸在医学、生物学等领域的研究开辟了新方向。

1 GPR40基因概述

1997年, Sawzdargo等[1]在寻找人甘丙肽受体亚型过程中, 发现位于人染色体19q13.1区带, CD22基因下游有连续的4个无内含子基因, 分别是GPR40、GPR41、GPR42、GPR43, 他们与甘丙肽受体具有一定的同源性, 都属于GPCR家族。

目前为止, 在NCBI上搜索可得到包括预测序列在内8个物种的GPR40基因序列, 分别为：人(Homo sapiens)、大鼠(Tattus norvegicus)、小鼠(Mus musculus)、牛(Bos taurus)、狗(Canis lupus familiaris)、黑猩猩(Pan troglodytes)、恒河猴(Macaca mulatta)和猪(Sus scrofa)。通过各物种间GPR40蛋白同源性比较发现, 该基因在物种间具有较高的同源性(表1), 这可能与蛋白的7个跨膜疏水区域有关。序列间差异较大的部分位于序列末尾, 反应了物种的特异性。

人、小鼠和猪GPR40基因中存在不同数量的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism, SNP)位点。人GPR40基因编码301个氨基酸, 构成7个典型的疏水跨膜结构。羧基端游离于细胞膜内, 与G 蛋白偶联, 在与配体结合后激活细胞内信号通路。Haga等[3]在对日本人群体的基因组进行检测时, 首次在GPR40基因上发现一个SNP位点(cGc/cAc), 其中cGc基因型频率为0.216, cAc基因型频率为0.784。该突变导致GPR40蛋白在位于第五和第六穿膜区第211位上的精氨酸突变为组氨酸, 但Haga没有对其可能存在的临床及生理性作用进行进一步评估。2005年, Ogawa等[4]收集了327份健康日本人的血样, 分析GPR40蛋白第211位精、组氨酸多态性与众多临床及生理参数之间的关系。其中血清胰岛素水平(Serum insulin level)、胰岛素耐受性的内稳态

(Homeostasis Model of Insulin Resistance, HOMA-IR)和β细胞功能的内稳态(Homeostasis Bodel of Beta- cell Function, HOMA-β)等3个指标在不同基因型间具有显著差异。其中精/精纯和型具有最低测量值, 组/组纯合型则具有最高测量值; 以年龄和身体质量指数(Body mass index, BMI)为协变量进行的多元回归分析结果显示, 这3个参数与精/组多态性呈显著的相关; 然而经由包法隆尼校正的多重比较结果显示, 只有HOMA-β在3种不同的基因型间具有显著差异。由此他们推断GPR40蛋白211位精氨酸会降低岛素分泌能力, 而组氨酸则会促进这一过程, 且这一作用极可能是由组氨酸基因型所主导的。Walker等[5]选取了GPR40基因的3个SNPs位点(rs2301151、rs16970264、rs1573611)与BMI、身体组成和总胆固醇进行相关分析, 发现：这3个SNP 位点与胰岛素分泌及β细胞功能无明显关系, 但当这3个危险性的SNP位点累计到一定程度后, 会发生由于脂膜中6碳以上脂肪酸增加而引起的β细胞功能下降。GPR40基因中还包含其它SNP位点, 但是否与某些生理、病理现象相关, 有待进一步研究。

GPR40基因在机体多个部位均有表达, 其中以胰腺组织、中枢神经系统和脂肪组织(网膜)中表达量最高[2], 说明在这些部位具有GPR40基因特定的转录调控因子。2007年, Bartoov-Shifman等[6]首次构

表1 8物种GPR40蛋白同源性比较(%)

物种人大鼠小鼠黑猩猩恒河猴牛猪狗人

大鼠83.51

小鼠83.39 95.67

黑猩猩99.67 83.86 83.05

恒河猴96.62 83.86 83.05 96.96

牛85.17 83.68 83.68 85.52 85.17

猪85.19 83.16 84.54 84.85 85.03 88.14

狗85.47 84.48 83.96 85.14 84.95 88.44 90.20

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建了完整的小鼠GPR40基因结构图。GPR40基因转录起始位点(Transcription start site, TSS)位于起始密码子ATG上游1 044 bp的位置, 整个基因由2个外显子组成, 被一个长698 bp的内含子所隔开, 其中第一外显子仅24 bp且不编码蛋白, 第二外显子包含了编码蛋白的所有序列, 长达4 402 bp, 这与大多数G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor)的基因结构相似[7]。为研究GPR40基因的表达调控情况, Bartoov-Shifman等[6]比较了小鼠、大鼠和人从CD22基因末端开始至GPR40基因之间完整的基因组序列, 发现3个较为保守的区域(HR1-HR3), HR1是38 bp 长的Alu重复序列, 位于TSS上游2 126 bp处; HR2长194 bp, 在-1110和-1032位置存在2个保守的E-boxes位点, 能够与具有碱性螺旋-环-螺旋(basic Helix-Loop-Helix, bHLH)结构域的转录因子结合, 在-1017位置还有一个类似于HNF4α的结合位点; HR3长185 bp, 恰好位于TSS附近, 在HR3区域中没有发现典型的TATA框序列, 另外在+28-+32位置存在DPE保守序列, 据此可以判定, GPR40基因核心启动子属于无TATA序列的Int-DPE启动子。后续研究中, 他们发现HR2区域具有很强的胰岛β细胞特异性增强子活性, 从而能够指导GPR40基因在胰岛β细胞中进行特异表达, 进一步对HR2区域进行点突变发现, 4～5和9亚区域能够分别与胰岛β细胞特异性转录因子PDX-1和BETA2结合, 并与其他因子共同作用, 调节GPR40基因的表达。

以二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid, DHA)为主的许多多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acid, PUFA)对神经系统发生发育具有积极作用, 而作为编码脂肪酸直接受体的GPR40基因在中枢神经系统中的表达调控更加受到人们的关注。但到目前为止尚未见有关GPR40基因在中枢神经系统及脂肪组织中的如何表达调控的报道。

2 GPR40配体研究进展

2003年两组科学家从不同角度研究发现GPR40蛋白能与脂肪酸结合并激活第二信使通路, 这也是首次发现能够被脂肪酸激活的膜受体[8,9]。Briscoe 等[8]通过对备选基因GPR40进行配体钓鱼实验, 证实中、长链饱和及不饱和脂肪酸能够有效地激活GPR40蛋白, 引起细胞内Ca2+浓度升高, 并且Ca2+的升高不能被百日咳毒素所抑制, 从而确定GPR40蛋白所连接的G蛋白为Gαq/11。Kotarsky等[9]则从脂肪酸角度出发, 在多个候选的GPCRs(G-Protein Couple Recptors, GPCRs)中发现GPR40蛋白能够被大多数受测的脂肪酸所激活, 同时发现, 噻唑烷二酮类抗糖尿病药物(罗格列酮和MCC-555)和抗肥胖类合成药物MEDICA16也能够激活该蛋白并引发细胞内Ca2+浓度升高, 后来证实, MEDICA16是具有GPR40特异性的激活剂[10]。

2006年, Stewart等[11]将小鼠GPR40基因转入到爪蟾的卵母细胞中, 发现在较高体外浓度下(1mmol/L), 最少至4个碳的丁酸(C4:0)也能够激活GPR40蛋白诱发细胞内Ca2+浓度升高, 他们甚至发现共轭辅酶A(Conjugating coenzyme A, CoA)也能够单独引起GPR40蛋白的下游反应, 这为GPR40激动剂的研究提供了新的方向。尽管该结果打破了以往认为只有大于6碳的中、长链脂肪酸才能够激活GPR40的观点, 但不排除这一结果是由所使用材料及测试浓度的不同所造成。

Garrido等[12]在2006年首次系统地报道了一组GPR40蛋白激动剂, 它们都基于3-(4-([N-alkyl]amino) phenyl)丙酸(propanoic acid)结构研制的, 这些激动剂与GPR40的结合能力提高了近100倍, 且半数有效浓度(pEC(50))只有nmol级。同时Garrido等还发现GPR40激动剂中包含的类羧酸结构并不是激活所必须的, 但这一结构却能大大提高激动剂的结合激活能力。同年, Briscoe[13]利用MIN6细胞, 对激动剂中的GW9508(Garrido实验中的2A产物3-[4-(([3- (phenyloxy)phenyl] methyl)amino)phenyl] propanoic acid))进行了功能检测, 证实其对GPR40的激活作用, 同时也验证了小分子合成物GW1100 (ethyl 4-[5- ([2-(ethyloxy)-5-pyrimidinyl]methyl)-2-([(4-fluoroph- enyl) methyl]thio)-4-oxo-1(4H)-pyrimidinyl] benzoate) 作为GPR40拮抗剂的作用——它能够有效阻断由脂肪酸及其它激动剂激活GPR40蛋白而引起的Ca2+浓度升高。McKeown等[14]则以GW9508为框架, 进行了多种末端结构重组并检测这些末端结构对GPR40的激活作用, 进一步奠定了GW9508在GPR40激动剂研究中的优势地位。

2007年, Tikhonova等[15]通过对GPR40进行突变实验, 发现激动剂GW9508的羧酸盐部分能够与

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GPR40上的3个亲水性氨基酸Arg183、Asn244和Arg258相互作用, 同时其氨基芳香环部分能够与His137相互作用, 最终使二者结合。Sum等[16]将GPR40的天然激活剂亚油酸与GW9508进行结构及激活功能上的比较, 发现除二者的羧酸盐部分通过相同的氨基酸与GPR40进行锚定结合外, 其他许多结合位点都具有相似性; 同时他们还发现, His86、Tyr91和His137能够与GW9508上的氨基芳香环结构发生pH依赖性的相互作用并锚定, 而在亚油酸上并没有这一过程, 这也是GW9508的结合激活效率要高于亚油酸的原因之一。随着GPR40激动剂研究的不断深入, 配体-受体作用机制也趋于明朗化, 最关键的结合机制是激动剂的亲脂性尾巴与GPR40蛋白中的疏水性口袋结构相互吸引[17], 达到结合效果, 这也为GPR40激动剂性质的药物开发提供了基础理论依据。到目前为止, 已有2种GPR40激动剂作为临床药物在进行研究(TAK-875[18]和AMG-837[19]), 其中TAK-875已经进入最后阶段试验, GPR40激动剂研究已经初现成果。

总体来说, GPR40小分子激动剂主要有以下几种：(1)苯基丙酸的氨基及羟基取代物, 也是研究较为透彻的一种; (2)羧酸的联苯嘧啶氨基/巯基取代物;

(3)噻唑烷二酮类, 这类激动剂大多是治疗糖尿病和肥胖的相关药物; (4)四苯乙炔-二氢肉桂酸[20], 与大部分苯基丙酸取代物激活剂能同时激活GPR120不同, 这是一种GPR40的特异性激活剂, 其应用前景很可能会超过前者; (5)二酰间苯三酚类[21]; (6)黄连素类[22]; (7)β-substituted 3-(4-aryloxyaryl)propanoic acids[23]类; (8)其他类小分子化合物。

相对激动剂, GPR40拮抗剂的研究则相对较少。GW1100[13]是报道的最早的GPR40拮抗剂, 它能够抑制GW9508及脂肪酸等GPR40激动剂所产生的浓度依赖性作用。2008年, Tikhonova等[24]通过虚拟筛选和活体鉴定找到了另外两种拮抗剂。2009年, Hu 等[25]发现磺胺类药物也能够有效抑制GPR40激活引起的细胞内Ca2+浓度升高, 减少GTP负载和ERK1/2磷酸化水平。同年, Humphries等[26]发现了另一系列GPR40拮抗剂——1,2,3,4-tetrahydroisoquinolin-1-ones。

GPR40能够介导增强糖刺激引起的胰岛素分泌, 从而缓解II型糖尿病的一些临床症状, 也正是由于这个原因促进了GPR40激动剂研究的快速发展。同时, 由于怀疑GPR40也参与到了脂肪酸细胞毒性的生理过程中, 对其拮抗剂的研究也陆陆续续进行, 但有研究表明GPR40并不参与到脂肪酸细胞毒性过程中[27], 这使得学者们更倾向于激动剂的研究。目前来看, 激动剂在临床上具有更大的应用潜力, 高效、特异性强的激动剂研究仍是重点, 但由于GPR40的作用机理, 特别是在胰腺细胞以外组织细胞中的作用机理仍不十分清楚, 对于其拮抗剂的研究也不能忽视。

3 GPR40生理功能

3.1 GPR40与胰岛素分泌

GPR40蛋白主要分布在胰腺组织中, 与适当的配体结合激活后, 影响胰岛细胞的功能。研究显示, 游离脂肪酸可以增强胰岛β细胞在糖刺激情况下的胰岛素分泌反应。早期认为这一现象只是由脂肪酸在细胞内的代谢产物引起的[28]。当GPR40被证实为中长链游离脂肪酸的细胞受体后, 越来越多的研究表明, 脂肪酸还可以通过GPR40途径激活细胞内第二信使通路, 从而影响胰岛素分泌。Steneberg等[29]发现GPR40介导了脂肪酸对胰腺及胰腺功能细胞的慢性及急性作用。虽然GPR40基因缺失的小鼠在糖耐量检测第一阶段中表现出胰岛素分泌反应的减弱, 但却可以有效保护小鼠免受肥胖引起的血胰岛素过高、脂肪肝、高血脂及糖耐量下降等疾病; 相反, 过表达GPR40基因则会引起胰岛β细胞功能受损及糖尿病, 这提示我们, GPR40蛋白的拮抗剂在Ⅱ型糖尿病的治疗方面可能具有重要意义, 但其具体机制却并不清楚。在β细胞系Ins-1E上的研究表明, GPR40能够被软脂酸激活, 通过激活磷脂酶C/三磷酸肌醇(Phospholipase C/inositol triphosphate, PLC/IP3)信号通路进而促进内质网Ca2+释放, 同时打开L-型Ca2+通道提升细胞外Ca2+流入速度以增加胞浆内Ca2+浓度, 最终促进胰岛素分泌[30]。在对GPR40蛋白配体的研究中, Brisco等发现, GPR40激动剂GW9508增强葡萄糖刺激胰岛素分泌的能力弱于脂肪酸本身, 这可能是由于GW9508仅能够引起细胞内Ca2+浓度升高, 这可能从另一方面暗示我们, 脂肪酸可能从多个通路来增强葡萄糖刺激的胰岛素分泌。高浓度的脂肪酸或者GPR40蛋白被过度激活则会产生负反馈减少胰岛素的分泌[13], 这可能是由于细胞发生内质网应激反应从而引起未折叠蛋白反应

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(Unfolded Protein Response, UPR), 故而抑制了胰岛素的分泌[31]。Wu等[32]研究发现, 当使用磺胺类拮抗剂DC260126对GPR40进行阻抑之后, 可大大降低由于棕榈酸引起的MIN6细胞内质网应激反应, 从而抑制细胞凋亡, 进一步证明了GPR40能够通调节细胞内质网活性来影响细胞功能及诱发细胞凋亡。Stoddart等[33]通过鸟嘌呤核苷结合实验, 发现GPR40在机体内所具有的基础生物学活性是靠内源性脂肪酸激活维持的, 当使用牛血清白蛋白结合内源性脂肪酸后, GPR40活性受到抑制, 提示在GPR40临床应用研究过程中, 不但可以针对GPR40本身进行抑制或激活, 同时还可以对这一维持基础活性的激动剂-脂肪酸进行控制, 从而达到相同的目的。

3.2 GPR40与神经发生

除了在胰腺组织中大量表达外, GPR40还广泛存在于脑组织中[34], 特别是黑质和延髓中, 与脑组织中含量丰富的长链多不饱和脂肪酸结合激活后, 能够促进神经前体细胞增殖[35]和神经元细胞突触的增长[36], 而这一系列调节神经网络形成的活动很可能是调控生物记忆和学习行为的重要途径[37]。

DHA与GPR40受体的高亲和性提示我们DHA 在哺乳动物神经系统中的众多功能可能是通过GPR40受体介导的。Ma等[35]对猴进行急性缺血处理, 发现处理前后GPR40在室管膜下层及齿状回中表达上调, 同时在这些部位发现了新生神经元, 说明DHA可能通过GPR40受体介导调节灵长类动物海马回神经元发生。Ma等[36]通过转基因方法, 获得稳定表达GPR40受体的大鼠神经干细胞, 并对其进行DHA添加实验, 发现DHA的添加能够显著增强神经干细胞向神经元分化的效果, 并且当GPR40受体被抑制时, 这一分化效果也明显下降, 表明DHA 可以通过GPR40受体达到促进神经干细胞向神经元分化的功能。而早在2006年Kawakita等[38]就发现DHA对于神经系统损伤修复有重要意义, 它可以增加神经干细胞向神经元分化的比例, 并且适当浓度的DHA能够增加神经元神经突的总长度及发生速度, 说明DHA在促进神经干细胞向神经元分化的过程中可能存在有2种不同途径, 并且二者不相冲突。Katakura等[39]发现, DHA可以通过影响神经干细胞内bHLH的平衡及使神经干细胞退出细胞循环而增加其向神经元分化的程度。DHA可以通过多条通路调控神经干细胞分化及神经元发生, 其中GPR40受体通路是最新发现的可能通路之一, 这为神经干细胞定向分化研究奠定了理论基础。

Boneva等[40]在猴脑海马回缺血模型研究中发现, 多不饱和脂肪酸能够通过GPR40介导下游信号通路, 促进CREB的磷酸化(但CREB本身表达水平没有升高), 进而提高BDNF的表达, 并促进神经发育。CREB广泛存在于神经细胞中, 它能够与cREs (cAMP Response Elements)结合并刺激特定基因转录, 增强细胞间彼此连接, 与记忆形成密切相关[41]。本实验室在分析牛GPR40基因启动子上转录因子结合位点时, 在众多预测到的转录因子结合位点中, 发现一个cAMP反应元件。对其研究正在进行中, 如确定所发现的cAMP反应元件确实是GPR40基因转录的调控元件之一, 那么可以假设在GPR40和CREB之间存在一种反馈放大机制, 即在脑组织缺血情况下, GPR40水平升高, 促进CREB磷酸化, 下游多种基因表达上调, 同时GPR40本身也受到pCREB的作用表达上调, 从而在最短的时间内达到一定水平。

在研究哺乳动物脑组织内GPR40的功能过程中, 有一个特例, 即啮齿动物的神经干细胞及大脑中并不表达GPR40基因。但当把外源性的GPR40转入到大鼠NSC细胞中后, 多不饱和脂肪酸可促进大鼠神经干细胞向神经元细胞分化, 并能促进神经元突触在数量和长度上的增加[36]。这说明啮齿动物神经细胞中, GPR40介导的这一脂肪酸功能同样能够发挥作用, 但GPR40在啮齿动物神经系统中处于怎样的地位, 还需要进一步的研究。从另一方面看, 啮齿类动物由于没有内源性GPR40基因表达的干扰, 可以用于构建GPR40基因研究的动物模型, 促进GPR40基因在脑组织功能及机制等面的研究。

3.3 GPR40与饮食

脂肪是六大营养物质之一, 作为与脂肪直接作用的细胞膜受体, GPR40也参与到脂肪的摄取及饮食调控中。Cartoni等[42]报道了GPR40与另外一种脂肪酸受体GPR120共同参与到小鼠的味觉调控当中。他们发现GPR40/120主要分布于小鼠的舌轮廓乳头和叶状乳头上, 同时GPR120还分布于菌状乳

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头上, 通过舌咽神经影响小鼠对脂肪酸的识别及摄取行为, 当敲除GPR40基因后, 小鼠对脂肪酸的摄取显著低于野生型小鼠。如我们所知, 肥胖很大程度上与脂肪的过量摄入有关, 随着这一报道的出现, Dramane等[43]提出是否有可以通过调节GPR40/120来控制动物对脂肪的偏好性从而减少肥胖症的出现。2012年, Galindo等[44]研究发现, 与小鼠不同, 在人舌轮廓乳头、菌状乳头和舌上皮细胞中均未检测到GPR40基因的表达(未检测叶状乳头, 不排除其存在的可能), 而GPR120则均为阳性, 这意味着在人类中, GPR40参与脂肪酸味觉识别的可能性很低, 或者仅参与部分特定结构脂肪酸的识别。

GPR40除了能够调节动物对脂肪酸的味觉识别, 还参与到胃肠道内分泌过程中。肠促胰酶肽(Chol-ecystokinin, CCK)是由I型十二指肠内分泌细胞所分泌的, 它能够通过减少食物的摄取及抑制胃排空来控制营养物质进入小肠。Liou等[45]通过制备含有由CCK启动子控制的绿色荧光蛋白转基因小鼠, 研究了GPR40/120与CCK分泌之间的关系。发现与正常细胞相比, 在CCK分泌细胞中GPR40/120均有高表达, 其中GPR40的表达量为正常细胞表达量的100倍左右, 这意味着GPR40在CCK分泌过程中可能具有某种作用。在细胞和活体两个水平的研究中, 比较野生型和GPR40敲除小鼠在不同脂肪酸供给条件下CCK的分泌情况, 发现野生型小鼠在高脂肪酸供给条件下的CCK分泌量远高于正常饲喂条件, 而GPR40敲除小鼠则无显著差异, 这证明了GPR40在小肠I型内分泌细胞分泌CCK的过程中起到促进作用。最近, Janssen等[46]在研究饥饿素分泌的过程中发现, 脂肪酸能够通过GPR120促进饥饿素的分泌, 而饥饿素能够促进胃排空, 使动物产生饥饿感, 同时饥饿素还能够抑制CCK的作用。

GPR40从多个方面参与动物对脂肪酸摄取的调节, 但同时我们也看到上述研究中都不可避免地涉及到了游离脂肪酸受体家族的其它成员, 如GPR120、GPR41、GPR42等。我们相信, 在动物体内, 这些受体组成了一个互相关联的由体内游离脂肪酸所激活的调控网络, 保证机体内脂肪比例始终维持在一个相对稳定的状态, 尽早阐明这一网络的关系及作用机制, 将会大大推动人类对脂肪的进一步认识, 并为人类健康带来益处。4结语

在动物体内, 基础量的游离脂肪酸与GPR40蛋白结合, 通过下游信号通路维持了细胞的正常生理状态及功能, 该过程处在一个相对稳定的状态之中, 当这一稳态被打破时, 则会影响细胞功能甚至诱导细胞凋亡。

GPR40在胰岛细胞中的功能及相关机制研究较为透彻, 虽然还有很多问题有待解决, 但由于在临床上具有巨大的应用前景, GPR40作为糖尿病治疗的药物靶点一直是国内外研究的热点, 其中高效、特异性强的激动剂更是药物研究的主要方向。近几年, GPR40在神经系统方面的作用逐渐受到人们的关注, 但其在神经系统中的表达调控机制尚未被揭示, 尤其是从神经干细胞到神经细胞分化过程中GPR40基因初始表达调控, 这对哺乳动物神经系统发育过程的阐明有着积极的作用。同时GPR40作为脂肪酸在细胞水平发挥功能的受体, 与其他细胞内脂肪酸相关受体, 例如脂肪酸结合蛋白(Fatty acid binding protein, FABP)和过氧化物酶体增殖因子活化受体-γ(Peroxisome proliferator-activated receptor -γ, PPAR-γ)是否存在相互作用也不清楚, 如能阐明他们之间可能的相互关系, 将为脂肪酸在动物体内的代谢及生理功能机制的研究奠定坚实的基础。

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