阿片受体类型和功能及其在猪脑中的个体发育特点

李定健

阿片受体类型和功能及其在猪脑中的个体发育特点

李定健

（贵州省畜禽遗传资源管理站，贵州 贵阳 550001）

总结阿片受体类型的研究进展，介绍4种主要类型受体的功能。动物脑中阿片受体的数量以及它们与阿片配体亲和力的改变能够对脑功能的阿片控制或内分泌系统的中枢神经控制产生影响。为明确猪脑中阿片受体的变化，阐述了阿片受体在猪脑中的个体发育特点。

阿片受体；类型；功能；猪；脑；个体发育特点

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.07.034

阿片受体是一组以阿片为配体的抑制性G蛋白偶联受体［1-2］。阿片受体与不同的内源性阿片配体结合调节机体许多生理和行为功能，例如对生殖、内分泌［3］、水平衡、疼痛刺激［4］和社会行为的调节。阿片受体对心血管、呼吸、免疫等系统亦具有明显的调节作用［5-6］。此外，李定健［3］于2007年首次报道了阿片受体对家畜组织器官生长发育的影响。阿片受体不仅存在于中枢神经系统也存在于外周［7｝。阿片受体主要有mu（μ），delta（δ），kappa（κ）和阿片受体样（ORL1）4种类型。20世纪90年代，人们就已经成功克隆了μ、δ和κ3种经典的阿片受体基因，近十几年来又成功克隆了ORL1受体［8］。大量研究表明，μ、δ和κ-受体具有不同的亚型。μ1、μ2和μ3为μ亚型，κ1、κ2和κ3 为κ亚型，δ1和δ2为δ亚型。由于研究脑阿片受体是测定脑功能的阿片控制或内分泌系统的中枢神经控制的有效方法，笔者综述了阿片受体的类型和功能及其在猪脑中的个体发育特点，以期为明确猪脑中阿片受体的变化提供参考依据。

1 阿片受体的类型及功能

1.1 阿片受体的类型

人们一直怀疑不同的阿片只存在单一的受体，直到Martin等［9］在药理实验的基础上将阿片受体分为3个类型：μ受体（吗啡样）、κ受体（酮佐辛样）和sigma（σ）受体（N-烯丙去甲间唑新样）。为了解释脑啡肽的体外活性以及非选择性阿片拮抗剂纳洛酮的相对功效，提出了存在另外的δ-受体。进一步的研究表明，与σ1受体激动剂SKF-10047有关的σ综合症不被纳洛酮阻断，因此σ受体不再被认为是阿片系统的一部分。μ、δ和κ3种阿片受体已被克隆，并且其重组受体与它们的内源性对应物的结合特性和功能特征一致。除μ、δ、κ3个主要类型的阿片受体外，还提出了另外几种类型，通常是基于不同物种进行的生物鉴定。有一些证据表明，epsilon（ε）、iota（ι）、gamma（γ）、zeta（ζ）和高亲和力结合位点lambda（λ）受体也可能是阿片受体系统的部分。激活ε阿片受体引起强烈的镇痛反应，同时可引起甲硫氨酸-脑啡肽的释放。ζ阿片受体已被证实是以甲硫氨酸-脑啡肽为内源性配体的细胞生长因子调节者，这个受体现在通常被称为阿片生长因子受体（OGFr）［10］。还有一类阿片受体样受体（ORL1），它与其他阿片受体类型具有高同源性，但目前还没有发现有内源性阿片或鸦片类药物与之显示高亲和力。

大量研究表明，μ、δ和κ-受体具有不同的亚型。μ1、μ2和μ3为μ亚型，κ1和κ2为κ亚型，这些亚型的存在已经被认可。此外，Clark等［11］还提出存在κ3位点，认为该位点与κ3-阿片受体激动剂纳洛酮苯甲酰腙具有高亲和力，而与κ2-阿片受体激动剂U50、488H没有亲和力。研究已表明存在δ1和δ2-阿片受体亚型。利用豚鼠脑组织配体结合σ受体的药理研究表明σ受体的两个亚型为σ1和σ2。Schlicker等［12］克隆了与内源性阿片肽痛敏肽/孤啡肽（N/OFQ）结合的ORL1，但这个受体亚型的存在尚未证实。

阿片受体的3个主要类型已被放射性配体结合试验、离体平滑肌的体外药理试验、电生理和神经化学分析以及行为模式所识别。此外，通过克隆相关基因证实它们具有60%以上的同源性［13］。大白鼠阿片受体（μ-398个氨基酸，δ-372个氨基酸，κ-380个氨基酸）的克隆和测序显示它们的氨基酸链有60%的同质性，因而表明阿片受体相互间具有密切的结构和药理关系。然而，μ和δ受体的单克隆和多克隆抗体的应用揭示内源性阿片受体具有不同的免疫遗传特性，因此可以代表独立实体的分子。小白鼠输精管甲硫氨酸-脑啡肽和亮氨酸-脑啡肽的分离导致发现与这些脑啡肽显示很高亲和力的δ受体。然而存在着结合不同的内源性和外源性阿片配体的其他受体。阿片受体ε对ß-内啡肽显示高亲和力以及λ受体对纳洛酮和环氧吗啡（epoxymorphine）表现高度的亲和力。公认的ε受体并不是大白鼠脑的一个特性，但却在豚鼠、母牛、鸡的前脑和猪脑容易地测出。它比μ，δ或κ1受体更丰富，代表所有被测物种阿片总群的38%～55%。ζ-受体得名于希腊单词生命Zoe并且推断甲硫氨酸-脑啡肽与ζ-受体相互作用引起神经细胞的生长。

1.2 阿片受体的功能

1.2.1 μ阿片受体 μ-阿片受体是吗啡传统的靶子或目标，并且可介导鸦片的止痛和上瘾作用。因此，在缺乏μ-阿片受体的小白鼠身上，吗啡不表现镇痛和绝对加固的性能［14］。这些受体介导吗啡或海洛因处理的典型作用，包括镇痛、生理依赖性和呼吸抑制。μ受体还调节其他生理功能包括呼吸和心血管功能、肠道运输、摄食、情绪、体温调节、激素分泌和免疫功能。μ1-受体位于脊椎上，参与催乳素释放、摄食、乙酰胆碱释放和脑内吗啡镇痛作用。μ2-受体主要是在脊髓中，与呼吸抑制、胃肠运输、大脑多巴胺的周转、摄食和心血管等的功能有关。

1.2.2 δ阿片受体 和μ受体相比，δ受体的功能还不明确。尽管尚未完全对δ受体亚型δ1和δ2的药理学进行评估，但有证据表明δ2受体介导脊髓管和大脑的镇痛，而δ1受体主导大脑的止痛［15］。除镇痛作用外，δ受体可能在胃肠蠕动、情绪和行为以及心血管调节中起作用。

1.2.3 κ阿片受体 κ受体主要位于大白鼠和小白鼠的大脑皮层、伏隔核、屏状核和下丘脑，并且参与伤害性感受、利尿、摄食、神经内分泌和免疫系统功能的调节［16］。κ-受体的特点是对一些镇痛类药物如布马佐辛、芳基乙酰胺（U50488H和U69593）和强啡肽（DYN）具有高度的亲和力。κ-受体介导这些化合物的许多功能，包括食物及水份的摄入量、胃肠运输、体温调节和许多内分泌效应。

1.2.4 ORL1受体 ORL1受体与其他阿片受体类型具有高度同源性，但却没有相应的药理学同源性。即使对μ、δ和κ-受体显示同样高亲和力的非选择性配体，与ORL1受体的亲和力以非常低。因为这个原因，此受体被称为阿片受体样受体或孤儿阿片受体。然而没有一个内源性阿片肽或鸦片类药物与之显示高度亲和力。由于推断其可能具有降低疼痛阈值的能力，所以ORL1的内源性肽激动剂被称为痛敏肽或孤啡肽。两个对ORL1受体具有有效和选择性拮抗作用的低分子量化合物J113397 和 SB612111已被报道，但是这些尚未被广泛的研究。合成肽［NPhe1］、痛敏肽（1-13）NH2和UFP-101 136也是ORL1受体的竞争性拮抗剂。ORL1受体的扩散式分布表明，痛敏肽/孤啡肽在许多功能包括运动和攻击性行为、加固和奖励、伤害性感受、应激反应以及自主神经和免疫功能调控中发挥作用［14］。

2 猪脑阿片受体的个体发育特点

2.1 胎儿期阿片受体的发育特点

猪在交配后50 d才能在胎儿中检测到垂体和中枢神经系统的阿片受体。随着胎儿发育直至出生，就阿片受体的数量以及它们与阿片配体的亲和力而论，猪胎儿阿片受体的表达具有性别差异［17］。妊娠期间雌性胎儿阿片结合位点的数目在出生前不久显著增加，数量几乎是雄性胎儿的两倍。但是在妊娠后期，与雌性胎儿比较，雄性胎儿阿片受体与内源性配体有较高的亲和力。胎儿期内源性阿片受体主要是μ和κ［18］，而δ几乎不存在［19］。

2.2 仔猪阿片受体的发育特点

雄性仔猪（7日龄）κ受体密度极低。雄性纹状体、下丘脑和杏仁核阿片受体的亲和力随年龄的增加而增加，而这些区域阿片结合位点的密度则随年龄的增加而显著下降。在雌性，纹状体、下丘脑、杏仁核和海马4个脑区阿片结合位点的减少具有年龄依赖性［18］。在82日龄时，与雌性比较，雄性纹状体、下丘脑和海马有较高的阿片受体亲和力。

对2～21日龄仔猪脑干的μ和δ阿片受体密度的检测结果表明，在此年龄范围各受体的结合特性保持不变。小仔猪（2～7日龄）δ阿片受体的密度最低，并随研究年龄范围增加。小仔猪（2～7日龄）和大仔猪（20～21日龄）μ阿片受体密度超过δ阿片受体密度。这表明猪δ阿片受体的发育滞后于μ阿片受体［20］。

2.3 青春期及成年期阿片受体的特点

小母猪纹状体、下丘脑和海马区阿片受体的亲和力随着年龄的增加而增加，其中κ受体的密度很低。在185日龄时，雄性猪纹状体和杏仁核阿片受体密度较高，在雌性也检测到较高的阿片受体密度。青春期雌性纹状体和海马区的受体结合位点比雄性少。而在成年动物，雌性下丘脑和杏仁核的受体结合位点明显多于雄性。猪垂体前叶δ和κ阿片受体基因在整个发情周期的表达是变化的，而μ阿片受体基因的表达仍然相对稳定［21］，δ阿片受体信使核糖核酸（mRNA）含量在发情周期的3～5 d升高，而κ阿片受体mRNA的含量则在黄体期降低；但也有研究表明雌性在发情周期阿片结合位点不波动［18］。

公认的ε受体也已在猪前脑中被发现。有人提出，猪前脑的ε受体比μ、δ、κ1阿片受体类型更加丰富［22］。尽管σ-阿片受体的内源性配体尚未被分离，但其外源性配体结合试验结果表明，它们的配体可能存在于猪胃底粘膜［23］。Osinski等［24］的试验表明猪的大脑皮层、肾和回肠等部位表达内源性配体孤啡肽的ORL1。其他阿片受体如γ和ζ阿片受体在猪体内非常罕见或不存在。

3 结论及展望

研究表明，μ、δ和κ阿片受体家族相互间具有55%～58%的共性，这3中受体又与ORL1受体具有48%～49%的同源性，表明ORL1受体基因有着同样的进化起源，但是比其他受体基因具有较高的突变率［25］。

内源性阿片受体已被识别、特征化并位于体内不同部位，包括大脑、脊髓、下丘脑、垂体、心、肾、肾上腺髓质、回肠、血细胞等。猪脑阿片受体个体发育具有性别差异。其他阿片受体如γ和ζ阿片受体在猪体内非常罕见或不存在。有关阿片受体在猪其他组织器官的个体发育特性值得进一步研究。此外，其他畜禽脑以及外周组织器官阿片受体个体发育仍待阐明。

［1］ Waldhoer M，Bartlett S E，Whistler J L. Opioid receptors ［J］. Annu Rev Biochem，2004，73：953-990.

［2］ 伊首璞，陈忠明，张继虹，等. 阿片类受体亚型间相互作用研究进展［J］. 中国药理学通报，2012，28（11）：1493-1496.

［3］ Li D J. Effects of naloxone on kidney weight，macromolecular constituents of kidney and cortisol secretion in fetal and neonatal pigs ［D］. Göttingen：Niedersächsische Staatsund Universitätsbibliothek Göttingen，2007.

［4］ 李 伟，武玉清. 阿片受体与内源性阿片肽镇痛作用研究进展［A］.全国第一次麻醉药理学术会议论文集［C］. 徐州：中国药理学会，2010. 106-112.

［5］ 张二强，范俊红. 阿片受体激动剂对心血管的保护作用及机制［J］.实用医院临床杂志，2011，8（2）：190-193.

［6］ 赵 鹤，梁语丝，单风平. 阿片物质对免疫系统的作用［J］. 医学综述，2012，18（7）：989-991.

［7］ 张文华，江剑平. 阿片类物质的外周镇痛作用［J］. 福建师范大学学报（自然科学版），2011，27（2）：144-147.

［8］ 王舒茵，梁子敬. 阿片受体对缺血心肌的保护作用［A］. 2008年广东省中医热病、急症、中西医结合急救、危重病、灾害医学学术会议论文集［C］. 阳江：广东省中医药学会中医热病专业委员会，2008. 324-326.

［9］ Martin W R，Eades C G，Thompson J A，et al. The effects of morphineand nalorphine- like drugs in the nondependent and morphine-dependent chronic spinal dog ［J］. J Pharmacol Exp Ther，1976，197（3）：517-532.

［10］ Zagon I M F，McLaughlin P J. The biology of the opioid growth factor receptor （OGFr） ［J］. Brain Res. Brain Res Rev，2002，38（3）：351-376.

［11］ Clark J A，Liu L，Price M，et al. Kappa opiate receptor multiplicity: evidence for two U50，488-sensitive kappa 1 subtypes and a novel kappa 3 subtype ［J］. J Pharmacol Exp Ther，1989，251（2）：461-468.

［12］ Schlicker E，Werthwein S，Kathmann M，et al. Nociceptin inhibits noradrenaline release in the mouse brain cortex via presynaptic ORL1 receptors ［J］. Naunyn-Schmiedeberg's Arch Pharmacol，1998，358（4）：418-422.

［13］ Mcnally G P，Akil H. Neuropsychopharmacology-The fifth generation of progress ［M］. Philadelphia：Lippincott William&Wilkins，2002. 35-46.

［14］ Hllt V. Encyclopedic reference of molecular pharmacology ［M］. Berlin，Heidelberg，New York：Springer Verlag，2004. 684-688.

［15］ Pasternak G W. Encyclopedia of the neurological science volume 3 ［M］. Amsterdam：Academic Press，2003. 675-679.

［16］ Dhawan B N，Cesselin F，Raghubir R，et al. International union of pharmacology. XII. Classification for opioid receptors ［J］. Pharmacol Rev，1996，48（4）：567-592.

［17］ Parvizi N. Fetal and Neonatal Development ［M］. New York：Perinatology Press，1988. 238-240.

［18］ Kahle H，Parvizi N. Opioids in farm animals ［M］. Münster：Landwirtschaftsverlag，1993. 167.

［19］ Parvizi N，Rettmer I，Rohwedder G. Development of hypothalamic and pituitary function in the pig fetus and neonate ［J］. Reprod Domest Anim，1995，30（4）：153-157.

［20］ Laferriere A，Liu J K，Moss I R. Mu- and delta-opioid receptor densities in respiratory-related brainstem regions of neonatal swine ［J］. Brain Res. Dev Brain Res，1999，112（1）：1-9.

［21］ Wylot B，Staszkiewicz J，Okrasa S. The expression of genes coding for opioid precursors，opioid receptors，beta-LH subunit and GnRH receptor in the anterior pituitary of cyclic gilts ［J］. J Physiol Pharmacol，2008，59（4）：745-758.

［22］ Nock B，Giordano A L，Moore B W，et al. Properties of the putative epsilon opioid receptor：identification in rat，guinea pig，cow，pig and chicken brain ［J］. J Pharmacol Exp Ther，1993，264（1）：349-359.

［23］ Harada Y，Hara H，Sukamota T. Binding properties of KB-5492，a novel antiulcer agent，at sigma receptors in porcine gastric fundic mucosa ［J］. Eur J Pharmacol，1994，261（1-2）：91-96.

［24］ Osinski M A，Pampusch M S，Murtaugh M P，et al. Cloning，expression and functional role of a noceceptin/orphanin FQ receptor in the porcine gastrointestinal tract ［J］. Eur J Pharmacol，1999，365（2-3）：281-289.

［25］ Stevens C W. The evolution of vertebrate opioid receptors ［J］. Front Biosci （Landmark Ed），2009，14：1247-1269.

（责任编辑：成 平）

Classification and Functions of Opioid Receptors and Their Ontogenic Characterization in Pig Brain

LI Ding-jian
（1Guizhou Province Management Station for Livestock and Poultry Genetic Resources， Guiyang 550001， PRC）

The research progress on classification of opioid receptors and introduced functions of four main types of receptors weresummarized. In animal brains， changes in the opioid receptor number and their affinity to opioid ligands can affect opioidergic control ofbrain functions or central nervous control of endocrine system. In order to provide the references for changes of opioid receptors in pig brain， the ontogenic characterization of opioid receptors in pig brains was elaborated.

opioid receptor； type； function； pig； brain； ontogenic characterization

Q945.78

A

1006-060X（2016）07-0127-03

2015-12-22

李定健（1967-）女，云南昆明市人，高级畜牧师，主要从事畜禽遗传资源管理及畜牧技术推广工作。