Mas相关G蛋白偶联受体在皮肤源性瘙痒中的研究进展

邵亦心 唐 慧 王朵勤 沈燕芸 朱奕锜 徐金华

皮肤瘙痒是一种引起强烈搔抓欲望的不愉快的感觉。皮肤源性瘙痒指由致痒原引起的皮肤初级感觉神经末梢传导的瘙痒感觉。目前，根据组胺受体拮抗剂治疗是否有效，皮肤瘙痒分为组胺依赖性瘙痒和组胺非依赖性瘙痒两大类。组胺非依赖性瘙痒治疗困难，往往导致慢性瘙痒，寻找潜在的特异性瘙痒受体作为治疗靶点是国内外学者的研究主旨。Mrgprs受体家族是2001年首次发现的一类新型瘙痒相关受体家族，因特异性表达于外周神经系统及肥大细胞，自发现以来在疼痛和瘙痒研究领域受到广泛关注，本文围绕Mrgprs受体家族在皮肤源性瘙痒中的研究进展做一综述。

1 Mrgprs家族概述

2001年Dong等[1]和Lembo等[2]相继发现一类特异性分布于人及鼠小型DRG神经元的新型GPCR亚家族，他们分别将其定义为Mrgprs家族和感觉神经元特异性G蛋白偶联受体(sensory neuron-specific G protein-coupled receptors，SNSRs)，随后SNSRs被证明属于Mrgprs家族。

Mrgprs家族仅存在于四足动物中，根据序列同源性，Mrgprs家族进一步分为MrgprA, B, C, D, E, F, G, H, X亚家族，其中MrgprA, B, C亚家族为啮齿类特有，而MrgprX亚家族为灵长类特有。已证实大约有一半的MrgprA,B,C及MrgprX为假基因。比较特殊的是，Mrgprs家族中MrgprD,E,F,G,H亚家族均为仅含一个成员的单基因亚家族，MrgprD～H在人、小鼠、大鼠中有明确的直系同源关系，而鼠类MrgprA, B, C亚家族与灵长类MrgprX亚家族虽有同源性但存在较大差异[1-6]。

绝大多数的Mrgprs特异性分布于脊髓背根神经节(dorsal root ganglion，DRG)和三叉神经节(trigeminal ganglion，TG)的小型无髓鞘非肽能感觉神经元，少数表达于肥大细胞。这些感觉神经元的外周端神经末梢分布于皮肤表皮浅层，中枢端轴突延伸至脊髓背角浅层[3-6]。这种特异性的表达模式，使得Mrgprs+神经元可以探测环境中的细微刺激，皮肤肥大细胞作为瘙痒及炎症的次级效应细胞，Mrgprs还可能具有连接肥大细胞与感觉神经末梢的作用，所以有理由相信Mrgprs在瘙痒感觉中有划时代的重要生理及药理意义。

目前发现的瘙痒相关Mrgprs主要包括小鼠MrgprA3，MrgprC11，MrgprD及人MrgprX1、MrgprX2等，Mrgprs瘙痒相关研究在实验小鼠中开展最为广泛且深入，下面以小鼠MrgprA3，MrgprC11，MrgprD为代表进行详述。

2 Mrgprs在皮肤源性瘙痒发生机制中的作用

2.1 MrgprA3 氯喹是小鼠MrgprA3和人MrgprX1的外源性配体[7]。氯喹在临床上常用于治疗疟疾。非洲地区疟疾患者在使用氯喹后，常引起难以忍受的皮肤瘙痒，而且组胺拮抗剂治疗无效，这提示氯喹通过组胺非依赖性途径诱发皮肤瘙痒[3]。Liu等[7]发现皮下注射氯喹后，Mrgpr簇△/-小鼠(敲除了小鼠12个完整的Mrgprs基因(含MrgprA3及MrgprC11)而且不包含其他额外基因)的搔抓行为显著少于对照组，这证明氯喹通过Mrgprs介导皮肤瘙痒，进一步的Ca2+成像及异源性表达Mrgprs证实，氯喹通过激活DRG神经元表面MrgprA3介导皮肤瘙痒。随后他们使用相同方法证明，氯喹是人MrgprX1的配体。

2.2 MrgprC11 牛肾上腺髓质肽BAM8-22是小鼠MrgprC11与人MrgprX1受体的特异性配体[2]。BAM8-22可以引起异源表达MrgprC11的HEK293细胞内Ca2+浓度增加[8]。BAM8-22的生理学功能现在仍不明确，数据表明BAM8-22这种内源性致痒介质，通过组胺非依赖性途径介导皮肤瘙痒。Sikand等[9]用沾有BAM8-22的发痒黧豆毛刺作用于健康受试者皮肤，大部分受试者产生皮肤瘙痒伴刺痛和灼热感，但不出现组胺特征性的皮肤红斑及风团，而且用抗组胺霜剂预处理受试者皮肤不能减轻瘙痒感觉。

蛋白酶激活受体(protease-activated receptors, PARs)也是属于GPCR的瘙痒相关受体，它的配体是自身的N端结构。蛋白酶水解PAR2自身N端产生多肽SLIGRL，PAR2残基与SLIGRL结合后活化。过去认为，SLIGRL引起的皮肤瘙痒是PAR2介导的[10]。直到Liu等[11]通过动物实验发现，皮下注射SLIGRL后，Mrgpr簇△/-小鼠引起的搔抓行为显著少于对照组，而PAR2基因敲除小鼠的搔抓行为与对照组无异，进一步的DRG神经元体外实验与动物实验结论一致。这意味着SLIGRL引起的瘙痒是由Mrgprs而不是PAR2介导的。最后，他们确定了SLIGRL是MrgprC11的配体，SLIGRL的人同源多肽SLIGKV，可激活人MrgprX2。

2015年Vemuri等[12]指出组织蛋白酶 S(一种半胱氨酸蛋白酶)除可活化PAR2和PAR4受体外，还可激活MrgprC11引起小鼠瘙痒，而丝氨酸蛋白酶的代表胰蛋白酶不能激活MrgprC11引起小鼠瘙痒。就此他们作出推测可能有更多的半胱氨酸蛋白酶通过PARs、Mrgprs等多种GPCR途径产生效应。

不难假设，Mrgprs可能还可被其他PAR2激动剂激活，PARs与Mrgprs介导的瘙痒在受体水平可能具有某种直接或间接的联系。

2.3 MrgprD 除了MrgprA～C亚家族，单基因Mrgprs亚家族也受到了人们的关注。鉴于单基因Mrgprs亚家族在啮齿类和灵长类动物之间具有直系同源关系这一特点，啮齿类动物单基因Mrgprs亚家族的研究可能成为研究人Mrgprs的突破口。

研究表明，β-丙氨酸是人和鼠MrgprD的天然配体[13]。β-丙氨酸作为营养补充剂具有对抗疲劳，提高机体运动能力的生理功能[14]。少数健身爱好者口服β-丙氨酸后即刻出现严重的皮肤瘙痒[3]。Liu等[15]发现无论口服或皮下注射β-丙氨酸后，MrgprD基因敲除小鼠的搔抓行为均显著少于对照组，这证明了β-丙氨酸介导MrgprD依赖的皮肤瘙痒。健康志愿者在皮下注射β-丙氨酸后，产生中等程度的皮肤瘙痒伴刺痛和麻木，无皮肤红斑及风团反应，提示β-丙氨酸介导的皮肤瘙痒是组胺非依赖性的。

3 Mrgprs的细胞内信号传导通路

近年来，多项研究揭示了瘙痒相关Mrgprs的上、下游信号传导机制。

3.1 BRAF信号通路 丝/苏氨酸激酶BRAF信号通路可能是MrgprA3的上游信号通路。Zhao等[16]构建组成性表达BRAF的转基因小鼠发现，该转基因小鼠的DRG神经元过表达MrgprA3，并且对致痒原的反应增强，提示BRAF信号通路可能是感觉神经元中MrgprA3介导瘙痒必需的上游通路。

3.2 TRP钙离子通道 瞬时受体电位通道家族(transient receptor potential channels, TRPs)是一类Ca2+高渗透性的非选择性阳离子通道，在瘙痒感受中发挥重要的整合作用，TPRV1、TRPA1、 TRPC3均属于TRP家族[17]。

TRPA1是MrgprA3和MrgprC11激活后开放的下游离子通道。氯喹和BAM8-22不能引起TRPA1基因敲除小鼠的搔抓行为，而TRPV1基因敲除小鼠的搔抓行为与对照组无显著差别，这说明MrgprA3和MrgprC11通过与TRPA1偶联引起皮肤瘙痒。MrgprA3和MrgprC11与TRPA1偶联方式不同，MrgprC11通过Gq-PLC途径激活TRPA1，而MrgprA3通过Gβ/γ途径激活TRPA1[18]。

另外， TRPC3通道可能也是MrgprA3介导皮肤瘙痒的下游离子通道。TRPC3通道可由氯喹激活并兴奋TRPA1-感觉神经元，而且该效应可被TRPC3拮抗剂阻断，提示TRPC3与TRPA1互补表达于感觉神经元，共同介导MrgprA3引起的皮肤瘙痒[19]。

3.3 电压门控钾离子通道 MrgprA3、MrgprC11、MrgprD活化受下游电压门控钾离子通道负向调控。研究显示，MrgprA3+ MrgprC11+神经元兴奋性降低可能与下游电压门控钾离子通道大量开放有关[20]。MrgprD通过抑制下游KCNQ2/3钾离子通道，增加DRG神经元兴奋性，这一效应由Gi-PLC途径介导[21]。这些证据提示，电压门控钾离子通道在Mrgprs的抗瘙痒调控中具有重要意义。

3.4 Ca2+激活氯通道 MrgprD激活后开放下游Ca2+激活的氯通道(Ca2+-activated chloride channels，CaCCs)产生效应。Zhuo等[22]使用表达MrgprD的非洲爪蟾蜍卵母细胞观察β-丙氨酸刺激后细胞内向电流的变化并证明MrgprD通过Gq-PLC-IP3-Ca2+途径促进内源性CaCCs开放，从而发挥生物学功能。

综上可见，针对不同致痒原介导的皮肤瘙痒，Mrgprs家族无论是成员类型还是信号传导及调控机制都不尽相同，这更支持了Mrgprs是特异性瘙痒受体的假设。如同之前发现的嗅觉及味觉受体一样，Mrgprs通过精细识别及调节瘙痒传导信号，使动物对环境中各种伤害因素做出更有利的反应，从而实现对环境的适应。

4 Mrgprs的临床应用前景及展望

目前，大部分Mrgprs尚未复制出完整的立体三维结构，这使内源性配体的筛选以及进一步的激动剂及拮抗剂研究受到限制。至今为止，Mrgprs的抗瘙痒研究仍停留在动物实验阶段，从理论研究到实际应用仍然任重而道远。

Mrgprs在抗瘙痒治疗中具有巨大的潜力与价值。比如，应用人MrgprX1拮抗剂治疗氯喹引起的瘙痒。但是，有研究表明MrgprX1激动剂如JHU58可以治疗大鼠和小鼠神经痛和痛觉过敏[23]。MrgprsX1在疼痛和瘙痒中的作用相互矛盾，这在未来临床应用中应引起注意。MrgprX2是唯一既分布于外周神经元，又表达于肥大细胞的人Mrgprs受体，有研究报道，微生物感染时，宿主防御肽可激活MrgprX2使肥大细胞脱颗粒产生IL-31、组胺、前列腺素E2、P物质等致痒介质，间接介导瘙痒发生[24,25]。MrgprX2这一独特特点，使得有望利用MrgprX2拮抗剂治疗与肥大细胞有关的过敏及炎症性瘙痒。

皮肤瘙痒的发生机制复杂，瘙痒信号传导通路涉及众多细胞受体及离子通道的参与。Mrgprs家族的发现为皮肤瘙痒研究开辟了新的视角，因其特异性表达于外周神经元及肥大细胞，Mrgprs靶向药物很有可能不产生或者只产生少量的不良反应。相信随着内源性配体的陆续发现，Mrgprs在皮肤瘙痒的发生、发展、信号传导及调控中的作用会一一解开，为人们阐明皮肤瘙痒内在机制及实现临床应用发挥重要的理论指导作用。

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