GPR17在中枢神经系统损伤修复中的作用研究进展

张 壮，魏尔清，卢韵碧 综述

(卫生部医学神经生物学重点实验室，浙江大学医学院药理学系，浙江杭州 310058）

G-蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors，GPCRs)是最大的膜受体家族，在细胞间信号交流和多种生命活动中起关键性作用;而且该受体是最常见的药物作用靶标之一［1］。GPCRs目前存在数百种孤儿受体(orphan receptor)，孤儿受体的分子结构已鉴定但缺乏明确的配体，这些受体的“去孤儿化”，对研究相关生理过程中新的调控机制及发现药物作用的新靶标具有重要意义［1］。G-蛋白偶联受体17(GPR17)原是一种孤儿受体，2006年被鉴定为新型尿嘧啶核苷酸/半胱氨酰白三烯受体(uracil nucleotides/cysteinyl-leukotrienes receptor)［2］;然而，2011 年国际药理学联合会(International Union of Pharmacology，IUPHAR)在再次阐述白三烯类受体的分类、分布和病理生理意义时，认为GPR17被归类于白三烯受体的条件还不成熟［3］。目前大量研究表明，GPR17参与调节脑损伤、脊髓损伤、少突胶质细胞的发育和成熟过程，因而深入探索GPR17在相关疾病中的作用并筛选相关治疗药物，具有重要的意义。

1 GPR17的基本特点

人 GPR17 定位于染色体 2q21［5］，从系统发育树上看，GPR17与P2Y核苷酸受体交叉，处于P2Y12、13、14亚群和半胱氨酰白三烯受体(cysteinyl leukotrienes receptor，CysLT 受体)的中间;GPR17具有典型的七次跨膜结构，氨基酸序列与大鼠、小鼠有90.3%的同源性。人GPR17与CysLT受体的亚型CysLT1和CysLT2的同源性分别为31%和36%［2］。

GPR17主要分布在易受缺血再灌注损伤的器官，如脑、肾脏、心脏，在肺和肝脏表达少。GPR17有2种剪切变体，即短型(含339个氨基酸)和长型(N端多出28个氨基酸，共367个氨基酸)。脑内短型GPR17的含量丰富，大约为长型的8～23倍，在心和肾中则相反［6-7］。

Ciana等人［2］研究发现，尿嘧啶核苷酸和半胱氨酰白三烯(cysteinylleukotrienes，CysLTs)均可激活 GPR17，进而引起细胞内Ca2+浓度升高和腺苷酸环化酶(cAMP)活性抑制。然而，2010年 Benned-Jensen等［6］报道，CysLTs不能结合并激活GPR17，但在体外重组系统中GPR17可通过形成受体二聚体而负性调节CysLT1对LTD4的反应。因而研究者推测，GPR17在不同的细胞系统和生理环境中可能通过不同的途径(配体依赖或非配体依赖)发挥作用［8］。

2 GPR17的“去孤儿化”研究

2.1 GPR17的配体和拮抗剂 生物信息学数据显示，GPR17存在2个相距较远的配体结合位点，核苷酸结合位点和半胱氨酰白三烯结合位点［9］。GPR17通过不同细胞系中异源表达，利用［35S］GTPγS结合实验确定受体激活程度，发现 P2Y受体的配体尿嘧啶核苷酸(UDP、UDP-葡萄糖和 UDP-半乳糖)和 CysLTs(包括LTC4和LTD4)均可浓度依赖性激活GPR17，因此，GPR17是一种“二元”受体(dual receptor)。CysLTs激活GPR17的 EC50在 nmol/L水平，而尿嘧啶核苷酸激活GPR17的 EC50在 μmol/L水平［2］。

GPR17目前尚缺乏选择性拮抗剂，仅发现P2Y12/P2Y13受体的拮抗剂cangrelor和P2Y1受体的拮抗剂MRS2179可以阻断UDP引起的GPR17激活，CysLT1受体拮抗剂孟鲁司特(montelukast)和普鲁司特(pranlukast)可以阻断CysLTs引起的GPR17激活，以上拮抗剂的IC50均在 nmol/L 水平［2］。

2.2 GPR17配体效应的相互影响 研究发现［10］，UDP-葡萄糖和 LTD4都能时间和浓度依赖性诱导GPR17发生同源脱敏，且这种脱敏是可逆的。UDP-葡萄糖可以部分诱导LTD4的异源脱敏，而LTD4不能诱导UDP-葡萄糖介导反应的脱敏。研究认为，受体内化是受体脱敏的重要机制之一，UDP-葡萄糖和LTD4均能时间依赖地诱导细胞表面GPR17内化，而且UDP-葡萄糖引起GPR17的内化作用更强。在GPR17转染的1321N1细胞中发现，核苷酸或半胱氨酰白三烯能够提高GPR17对另一方配体的反应，认为这2种配体之间的相互调节作用可能是通过受体变构作用实现的。

2.3 GPR17与其他受体之间的相互作用

GPR17与其他受体，尤其是CysLT受体之间存在相互作用。目前对GPR17和CysLT1在细胞和整体水平上的相互作用已有了一定的认识［8，11］。

2.3.1 在细胞水平上［8］在转染CysLT1受体的1321N1细胞上，共转染 GPR17不改变CysLT1受体在细胞膜的表达，但抑制CysLT1受体介导的细胞内Ca2+升高、ERK1/2磷酸化、CysLT1受体与LTD4的结合，并以免疫共沉淀证实GPR17与CysLT1受体聚合体的存在;在野生型人单核细胞上，免疫染色显示，GPR17与CysLT1受体存在共定位，以GPR17 shRNA抑制其表达后，可增强CysLT1受体介导的细胞内Ca2+升高反应。

2.3.2 整体水平上［11］GPR17基因敲除可增强小鼠由CysLT1受体介导的肺-支气管过敏性炎症效应，可增强尘螨诱导的小鼠气道炎症、Th2/Th17细胞因子合成和IgE抗体增加;而CysLT1受体敲除则减轻这种反应。该研究证明，GPR17抑制或负性调控CysLT1受体介导的免疫性炎症。

这些结果表明，GPR17可能通过与CysLT受体形成异源二聚体，而对其产生非配体依赖的、结构性的负性调节作用。

3 GPR17在中枢神经系统损伤修复中的作用

目前，对 GPR17介导的效应了解较少，GPR17在外周组织如肺部炎症中有一定作用，对GPR17介导的效应研究主要集中在中枢神经系统。有报道表明，在脑、脊髓损伤急性期GPR17过表达，GPR17介导损伤早期神经元死亡和后期少突胶质细胞发育成熟;GPR17还能影响神经元样细胞PC12细胞存活和分化，其对神经祖细胞的增殖也具有调控作用。

3.1 GPR17在脑缺血、脊髓损伤中的作用中枢神经系统损伤后，损伤区域UDP和CysLTs浓度显著升高，在损伤早期GPR17就被激活。因而研究者推测，GPR17在中枢神经系统损伤中可作为损伤“感受器”(sensor)［12-13］。研究表明，在正常脑内GPR17表达于神经元和少突胶质前体细胞，小胶质细胞、星形胶质细胞不表达GPR17。在小鼠局灶性脑缺血后，GPR17在脑中发生时空表达变化，表现为缺血24 h后，损伤区域神经元大量表达GPR17;缺血48 h后，损伤区域神经元大量减少。推测这可能是早期GPR17的过度表达导致了神经元细胞死亡，此时星形胶质细胞在损伤区域边缘增生，但并不表达GPR17;在脑缺血后48 h至72 h，激活的小胶质细胞表达GPR17并开始浸润损伤区域，此时损伤区域周围GPR17阳性的少突胶质前体细胞开始增殖，并表达成熟少突胶质细胞的标记蛋白。以反义寡核苷酸敲低小鼠的GPR17表达后，脑梗死的发展显著受抑制［12］。我们在大鼠中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型上也发现［14］，在缺血中心区，GPR17受体表达呈双峰，分别是24 h和7 d;在缺血周边区GPR17受体表达只有24 h一个峰。缺血对侧皮层GPR17受体表达没有变化。缺血中心区，再灌注24 h，GPR17受体主要表达于神经元，部分表达在激活的小胶质细胞以及少突胶质细胞前体细胞;再灌注14 d，GPR17受体主要表达于中心区和周边区大量增生的小胶质细胞。使用siRNA干扰GPR17表达后，大鼠脑梗死体积显著减小。

在脊髓损伤中GPR17有着与在脑损伤中类似的表现，在小鼠脊髓损伤模型中发现，损伤早期GPR17主要介导神经元死亡;损伤晚期GPR17介导小胶质细胞/巨噬细胞向损伤区域迁移;GPR17敲低后组织损伤显著减轻［13］。

以上结果表明，GPR17在中枢神经系统损伤早期介导神经元死亡，后期参与调节小胶质细胞激活和迁移，而抑制GPR17表达可减轻损伤，这提示GPR17可作为中枢神经损伤治疗的靶点。

3.2 GPR17对少突胶质细胞发育及成熟的作用 Chen等人［15］发现，GPR17参与从少突胶质前体细胞(oligodendrocyte precursor cells，OPCs)早期分化到少突胶质成熟、髓鞘形成的整个过程，表现为NG2阳性细胞分化成OPCs期间GPR17表达逐渐上调，并在OPCs分化前期表达最高，其后随着细胞成熟GPR17表达逐渐降低，完全成熟的少突胶质细胞不表达GPR17。以药物拮抗GPR17或将GPR17基因沉默均会削弱OPCs的分化，而激活GPR17能促进OPCs分化成熟。

少突胶质细胞分化成熟期间，在脱髓鞘和髓鞘形成中有重要作用的螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子Olig1能够负性调控GPR17的表达。在脱髓鞘病变中GPR17出现表达上调，但GPR17不参与少突胶质细胞死亡相关的反应。在体内和体外均发现GPR17过表达可抑制少突胶质细胞分化和成熟，GPR17基因敲除小鼠可较早出现髓鞘形成［16-17］。

总之，GPR17对OPCs早期分化起正性调节作用，对少突胶质细胞后期发育及成熟呈负性调节作用。在脑缺血、脊髓损伤后期少突胶质细胞发育成熟可促进髓鞘修复。GPR17可能是脱髓鞘性疾病治疗的潜在靶点。

3.3 GPR17对神经祖细胞增殖和PC12细胞分化的作用 神经祖细胞表达GPR17，给予过量的白三烯并不影响祖细胞的增殖。用孟鲁司特阻断GPR17后能显著促进神经祖细胞的增殖，但对细胞分化没有影响［18］。未分化的PC12细胞基本不表达GPR17，神经生长因子(never growth factor，NGF)处理 10 d 后 GPR17诱导性表达。NGF与GPR17的激动剂(UDP-葡萄糖和LTD4)协同处理，能显著增高PC12细胞的活性。GPR17的激动剂不论是单独使用或是与NGF协同使用，都能促进PC12细胞神经突起的生长［19］。

以上结果显示，GPR17对神经祖细胞的增殖有负调节，对神经元样PC12细胞的分化起到促进作用，这对于了解中枢神经系统损伤后受损神经细胞的再生和修复具有启示意义。

4 结语

GPR17的“去孤儿化”研究表明，中枢损伤后释放的炎症介质半胱氨酰白三烯、尿嘧啶核苷酸可激活GPR17;且有报道GPR17通过早期介导神经元死亡，后期调节小胶质细胞激活和迁移，调控少突胶质细胞发育成熟，参与中枢神经系统(脑、脊髓)的损伤及修复，这提示GPR17是脑、脊髓损伤的潜在治疗靶点。深入针对这一靶点的相关研究，如GPR17对不同受体的调节作用，GPR17在不同细胞或不同病理生理条件下的受体后信号通路，GPR17选择性拮抗剂的筛选，可确证干扰GPR17能成为中枢神经系统损伤的临床治疗策略之一。

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