μ受体在吗啡成瘾及免疫抑制等疾病中的作用和机制

2020-01-15卢志鹏

中国药理学通报 2020年12期

卢志鹏，白洁

(昆明理工大学医学院，云南昆明 650500)

鸦片原体产自罂粟，19世纪初，德国药学家Sertürner首次从罂粟植物中分离出止痛成份—吗啡。吗啡可溶于水，在脂质中的溶解度较低。吗啡除了具有强烈的镇痛、镇静作用外，还具有调节周围神经系统的肌肉痉挛和组胺释放的作用。迄今为止，吗啡仍是临床上应用最为广泛的阿片类镇痛药物。然而吗啡的不良反应(便秘、皮肤瘙痒、呼吸抑制、哮喘发作等)极大限制了其临床应用，其中危害最为严重的是吗啡导致的耐受和成瘾。吗啡主要通过μ受体(mu-opioid receptor, MOR)发挥药理作用。

1 MOR

MOR为疏水性蛋白质，属于G蛋白偶联受体超家族(G-protein-coupled receptors，GPCRs)，有7个跨膜α-螺旋，3个胞内环及3个胞外环，氨基N端位于胞外，其中第Ⅰ、Ⅱ胞外环上的半胱氨酸残基能够形成二硫键，胞内的羧基C端与Gi/o蛋白偶联，结晶化的MOR具有截短的N端和C端[1]。阿片受体种类较多，且分布广泛，中枢神经系统中表达的阿片类受体有：MOR、κ受体(κ-opioid receptor，KOR)、δ受体(δ-opioid receptor，DOR)、σ受体、孤啡肽受体(nociceptin-opioid receptor，NOP)。除NOP外，每种阿片受体都有不同亚型。根据MOR双向结合特性，将MOR分为μ1和μ2两个亚型。μ1受体激动产生镇痛作用，μ2受体激动主要与吗啡的不良反应有关。

2 MOR的镇痛作用及分子机制

吗啡是一种纯阿片类激动剂，对MOR具有高亲和力，对KOR和DOR的亲和力较小。敲除MOR基因的小鼠，吗啡的镇痛作用消失。

内源性(内啡肽)或外源性(吗啡)配体与MOR的结合导致Gi/o蛋白活化。配体与受体结合后，GTP与G蛋白α亚基结合从而导致MOR活化，GTP 取代GDP结合G蛋白α亚基，二聚体βγ与α亚基解离。α-GTP复合物和二聚体βγ分别参与细胞内信号转导，抑制细胞中腺苷酸环化酶以及蛋白激酶 A(protein kinase A，PKA)的活性，导致环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)的产生减少。α-GTP还激活磷脂酶C(phospholipase C，PLC)和丝裂原活化蛋白激酶途径，PLC将磷脂酰肌醇4,5-双磷酸酯(phosphatidylinositol 4;5-bisphosphate，PIP2)水解为肌醇1,4,5-三磷酸酯(inositol triphosphate，IP3)和二酰基甘油(diacyl glycerol，DG)，IP3增加内质网中Ga2+的释放，从而激活Ga2+依赖性信号传导。此外，βγ二聚体激活G蛋白门控内向整流钾离子通道(G protein gated inwardly rectifying K+channels，GIRK)，引起细胞超极化，导致神经元兴奋性降低。βγ二聚体还可直接阻断Ga2+通道(P/Q型，N型和L型通道)，并降低细胞中的Ga2+浓度，从而抑制其他神经递质的传递[2]。

G蛋白解偶联过程是由激动剂依赖的细胞内丝氨酸(Ser)和苏氨酸(Thr)残基磷酸化介导的，MOR的C末端含有11个磷酸化的S/T残基，吗啡所致S375的磷酸化，对β-抑制蛋白(β-arrestin)募集至关重要。特异性磷酸化残基与吗啡不同药理效应密切相关：MOR的特异性S/T残基被丙氨酸(alanine，Ala)取代，磷酸化位点被阻止，S375磷酸化去除，吗啡的镇痛效果增强，而耐受性不变[3]。β-arrestin除了介导受体内吞外，还介导G蛋白非依赖途径中的受体信号。偏向激动剂Oliceridine(研发代码TRV130)，选择性激动MOR，该药在不招募β-arrestin的情况下激活Gi/o信号。在临床研究中，TRV130比吗啡能够更快地达到镇痛峰值，镇痛强度是吗啡的5倍，而且很容易被纳洛酮逆转，在同等镇痛剂量下，其便秘和呼吸抑制作用比吗啡少[4]。

偏向激动剂PZM21(compound(S,S)-21)，是MOR拮抗剂，具有高亲和力和完全激活Gi/o的功效，但对β-arrestin的募集作用很弱。在小鼠实验中，它产生完全的镇痛效果，便秘副作用更小，也没有明显的呼吸抑制作用[5]。还有研究发现PZM21的类似物也具有MOR高效性和选择性[6]。在包括阿片类药物自给药的大鼠实验研究中，显示TRV130和PZM21这两种药物可导致类似于传统MOR激动剂的成瘾性。

NOP的激动剂具有调节MOR激动剂药理效应的作用，免疫共沉淀和免疫荧光实验显示MOR与NOP可形成二聚体。在灵长类动物中的研究结果表明，适当平衡NOP和MOR活性的双功能激动剂，可以有效地缓解疼痛和治疗吗啡成瘾[7]。

DOR拮抗剂可以阻断慢性给予吗啡所产生的镇痛耐受和依赖，DOR 敲除小鼠对慢性吗啡治疗的耐受性降低。在细胞和脑组织中，已经证实有MOR/DOR二聚体的形成，MOR/DOR二聚体与MOR单体相比具有不同的药理特性，前者对阿片肽的亲和力高于后者。MOR/DOR二聚体的破坏，阻止了吗啡慢性耐受性的形成，且目前已开发MOR激动剂/DOR拮抗剂的配体[8]。纳洛酮是MOR较强的抑制剂，可以结合70%的MOR，用于吗啡过量处理[9]。

MOR在中脑腹侧被盖区(ventral tegmental area，VTA)的非多巴胺能神经元中也有表达，在非多巴胺能神经元中，MOR的激活会招募蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，而N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDAR)的激活会招募PKA来解离MOR和NMDA受体之间的相互作用，引起镇痛效应[10]。

3 MOR在吗啡耐受中的研究

吗啡耐受是指长期使用吗啡导致在固定药物剂量时，镇痛效力逐渐减弱的现象。耐受表现为需要不断增加药物剂量，以达到与之前相同的镇痛效果，止疼作用逐渐减少甚至消失，并伴有恶心、呕吐、嗜睡等不良反应[11]。不同给药途径、不同剂量以及不同给药时间(间歇或持续)都可以产生吗啡耐受。

吗啡产生耐受效应与MOR有关，MOR与G蛋白偶联后激活兴奋性Gs蛋白，引起cAMP浓度增加，对抗了吗啡的镇痛作用。长期吗啡给药，激活G蛋白偶联受体激酶(G protein-coupled receptor kinase，GRK)，诱导MOR胞内C端磷酸化，导致受体脱敏-内吞-复敏等，从而形成吗啡耐受。临床研究发现，缓解疼痛药物的耐受与MOR的单个核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNP)有关[12]。

此外，氧化还原系统与吗啡耐受有关，在吗啡给药后，c-Jun N端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)被激活，从而磷酸化过氧化物还原酶6(peroxiredoxin 6，PRDX6)，磷酸化的PRDX6被募集到MOR复合物中，PRDX6通过激活NADPH氧化酶，产生活性氧，从而减少Gαi的棕榈酰化。选择性抑制PRDX6可阻止Gαi去棕榈酰化，阻断MOR失活导致的镇痛耐受[13]。

4 MOR在吗啡成瘾中的作用及机制

吗啡成瘾是一种慢性复发性脑病，反复的药物暴露引起逐渐适应，是大脑奖赏途径的失控和异常的学习过程。主要表现为用药失控、强迫性用药、持续用药和觅药行为等。吗啡成瘾使得大脑对压力和负面情绪更加敏感，导致抑郁和认知功能障碍[14]。

吗啡成瘾的易感性与MOR的OPRM1基因的多态性有关。在人OPRM1 A118G(小鼠中的A112G)的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)小鼠中，吗啡调节的VTA多巴胺能神经元投射到伏隔核(nucleus accumbens，NAc)内侧壳的抑制性和兴奋性投射被阻断，吗啡的成瘾性则被抑制[15]。

吗啡诱导的自噬有助于小鼠的条件性位置偏爱(conditioned place preference， CPP)形成，MOR参与吗啡介导的自噬调控。因此，调节MOR-自噬途径，可能是治疗吗啡成瘾的重要靶标[16]。吗啡激活MOR的信号途径，产生触摸奖赏效应[17]。作用于MOR的麻醉药物曲马多可导致奖赏效应，这也与MOR的激活有关[18]。

MOR信号途径是治疗吗啡耐受及成瘾的新的药理学靶点[19]。例如鼻内纳洛酮给药可以迅速结合MOR，从而抑制与MOR相关的成瘾行为，如赌博成瘾和乙醇成瘾[20]。

5 MOR在免疫抑制中的作用及机制

随着对阿片类药物的研究，发现阿片类药物对免疫系统的影响越来越引起关注，MOR除了在中枢神经系统和周围神经系统表达外，在免疫细胞中也有表达。

阿片类药物成瘾者和长期接受阿片类药物治疗的患者感染率增加，尤其是肺炎感染。研究发现吗啡具有免疫抑制作用，MOR拮抗剂或MOR基因缺失可阻断免疫抑制作用。例如在吗啡治疗肠炎沙门氏菌感染的野生型小鼠中，肠道淋巴组织、血液和腹膜液中细菌含量高，血浆中促炎细胞因子的水平升高，而用吗啡治疗的MOR基因敲除小鼠中，任何器官均未检测到沙门氏菌，促炎细胞因子水平没有升高[21]。趋化因子是外周和中枢性疼痛途径中免疫和炎症反应的重要调节剂，靶向MOR-趋化因子受体5异聚体，可抑制炎性和神经性疼痛[22]。吗啡作用于活化的小胶质细胞，可增强核因子κB的活性，通过MOR-PKCε-Akt-ERK 1/2信号传导途径，增加一氧化氮、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor -α，TNF-α)、白介素1β (interleukin1β，IL-1β)和IL-6的释放，从而诱导小胶质细胞的促炎作用[23]。

6 MOR在肿瘤转移中的作用及机制

MOR在癌症组织上表达增高，在MOR基因敲除小鼠中，肺癌细胞成瘤性被抑制。MOR通过非受体酪氨酸激酶(nonreceptor tyrosine kinase，Src)/相关接头蛋白1(associated binding protein 1，Gab-1/GRB 2)/磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸肌醇3-激酶催化亚基α(phosphatidylinositol-4,5-biphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha，PI3CA)/信号转导和转录激活子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT 3)/Akt1途径促进癌细胞增殖和迁移。 MOR的抑制(siRNA，shRNA或MOR拮抗剂)阻止生长因子诱导的Src/Gab-1/PI3K/Akt/STAT3信号通路的激活，从而抑制癌细胞的增殖和迁移[24-26]。

7 MOR在认知障碍和抑郁症中的作用和机制

靶向MOR的药物，通过前额叶、基底节等脑区调节奖赏效应，影响决策和认知功能。蓝斑(locus coeruleus，LC)-去甲肾上腺素觉醒系统，通过前额叶调节认知过程。在应激过程中，应激相关的神经肽、促肾上腺皮质激素释放因子和作用于MOR的脑啡肽，通过促肾上腺皮质激素释放因子受体1(corticotropin-releasing factor receptor，CRFR1)调节LC活性。CRFR1和MOR的激活分别对LC神经元具有兴奋性和抑制性作用，雄性大鼠LC中MOR表达水平较高，因此，阿片类药物对不同性别的认知影响具有差异性[27]。有研究发现：MOR在海马区的表达也存在性别差异，可能与认知障碍和抑郁症在不同性别发病率有关。

研究发现MOR在海马区星形胶质细胞表达，它的激活引起膜超极化并抑制γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)能突触传递，从而导致CA1锥体神经元和齿状回颗粒细胞的抑制。因此，GABA能中间神经元的MOR在海马区MOR信号传导中起重要的作用，而星形胶质细胞MOR的激活会导致谷氨酸释放，从而增强海马区Schaffer侧支-CA1(SC-CA1)突触处的谷氨酸能突触传递，有助于MOR介导的海马区突触传递增强和阿片样物质介导的情景记忆。海马区MOR信号参与神经发生、癫痫发作和应激诱导的认知记忆障碍过程，星形胶质细胞MOR在这些疾病中的病理生理机制需要进一步的研究[28]。

人类重度抑郁症(major depressive disorder，MDD)与应激反应和适应应激功能障碍有关，而内源性MOR与应激和情绪调节有关，MOR拮抗剂增强恐惧和焦虑感，因此，MOR在MDD发病中起重要的作用[29]。MDD患者前额叶皮质、丘脑、腹侧基底神经节、杏仁核和周围杏仁核皮质的MOR活性降低，缓解疼痛药物以及安慰剂可通过诱导MOR信号途径，从而止痛、抵抗抑郁以减轻焦虑症状，因此，MOR 可能成为MDD治疗的靶点[30]。