代谢型谷氨酸受体第5亚型与脑梗死的关系

【关键词】  脑梗死

　　脑梗死是目前我国中老年人群中的常见病、多发病。随着分子生物学技术的进展，对脑梗死的发病机制已经有了更加深入的认识，提出了自由基损害、兴奋性毒性、一氧化氮(NO)学说、亚低温疗法、能量衰竭学说、钙通道阻滞等理论。近来对谷氨酸受体介导的神经毒性研究较多，尤其在代谢型谷氨酸受体的研究上愈发受到重视，其中代谢型谷氨酸受体5（mGluR5）与脑梗死的关系已受到普遍关注。

　　1  代谢型谷氨酸受体(metabotropic glutamate receptors，mGluRs)的分类
   
　　谷氨酸是哺乳类动物中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质，对突触兴奋性的传导起调节作用，在生理状态下参与许多生理功能的调节，如学习和记忆、神经系统发育等。在脑缺血、颅脑损伤、癫痫发作、神经变性疾病等病理过程中，谷氨酸也起着重要作用。目前将谷氨酸受体（GluR）按与配体结合后的效应的不同分为两类：离子型谷氨酸受体(inotmpic glutamate receptors，iGluRs)，包括NMDA受体、AMPA受体和KA受体；mGluRs，mGluRs根据氨基酸序列的同源性、药理学特性和细胞内信号转导机制的差异，又可将其分为Group-Ⅰ、Group-Ⅱ和Group-Ⅲ三组：（1）Group Ⅰ包括mGluR1和mGluR5，主要通过激活磷脂酶c(PLC)，促进二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成甘油二酰酯(DG)，导致胞内Ca2＋ 浓度升高；（2）Group Ⅱ包括mGluR2和mGluR3；（3）GroupⅢ包括mGluR4、mGluR6、mGluR7和mGluR8均与腺甘酸环化酶(AC)系统偶联[1]。同一组内氨基酸序列的同源性为60%～80%,不同组之间有45%的同源性。但mGluR5与mGluR1A氨基酸序列有最高的同源性(约87.1%)，且二者的药理作用及对激动剂的选择相同，故用药理学方法很难将它们区分开。

　　2  mGluR5基因结构
   
　　1985年Sladeczek等首次报道Glu激活与G蛋白偶联的受体。1991年Houamed等从大鼠小脑的cDNA基因库中克隆出了mGluR1。1992年研究者将mGluR1制成探针，从鼠脑的cDNA文库中分离出了mGluR5[2]。mGluR5的cDNA长度是3 918bp，编码1 171个氨基酸残基，分子量为128 289。mGluR5由三部分组成：第一部分是细胞外功能区,包括560个氨基酸残基,内有潜在化的糖基化位点,其N末端有信号肽;第二部分由7个疏水区在细胞膜处形成7个跨膜区,此区有261个氨基酸残基;第三部分是细胞内功能区,由350个氨基酸残基组成,其C末端有许多磷酸化位点及苏氨酸、丝氨酸残基,提示此区可能是调节受体几种激酶的作用靶标[3]。在人和鼠的mGluR5的第7个跨膜区之后和细胞浆内的末端分别插入50个和32个氨基酸残基，不引起GluR5的药理学特性的改变，从而将最初克隆出的mGluR5命名为mGluR5a，将插入后的mG1uR5命名为mGluR5b，在成体鼠脑内mG1uR5b mRNA的表达高于mGluR5a[4]。

　　3  mGluR5的作用机制及其药理学作用 经济论文发表网站 
   
　　mGluR5与G蛋白耦联，经过磷酸—肌醇环路后，能激活各种第二信使的级联反应。目前已被证实的mGluR5作用途径为：mGluR5与G蛋白耦联后，激活PLC使细胞膜内PIP2水解，产生DG与三磷酸肌醇(IP3)，诱导蛋白激酶C的转位和激活，细胞内钙库释放增加，胞浆内Ca2+浓度持续升高，从而引起一系列生化反应如：（1）各种降解酶释放，包括DNA酶、蛋白酶、磷脂酶等激活，引起DNA、蛋白质、磷脂降解，神经元变性坏死；（2）其他钙依赖性酶如一氧化氮合成酶的活化，一系列诱导基因的转录增强，生成特异性核蛋白作为核内第三信使进一步激活特异性的基因表达系统，并对基因表达进行调控，使短时的神经兴奋转变为持续的细胞内变化；（3）蛋白激酶C催化NMDA受体蛋白亚基的磷酸化，增加细胞外钙的内流,细胞内Ca2+水平进一步升高,产生或（1）或（2）的继发反应。路径（1）表明mGluR5在脑缺血缺氧的病理变化中是一个重要的始动因子，它的神经毒性作用，是传统的神经生理学领域的共识。路径（2）则是近年神经生物学研究的最新发现，表明mGluR5可能参与了长时程增强效应(LTP)的产生与维持，在学习记忆的过程中扮演了重要角色。路径（3）提示mGluR5可能借助NMDA受体加强了上述两路径中的反应强度，受体间的相互作用也是受体发挥作用的重要手段，可见mGluR5调节学习记忆的功能中有一部分与NMDA受体有关[5]。
   
　　mGluRs内源性激动剂是谷氨酸，选择性激动剂有t-ACPD、L-AP4、DCG-IV、L-SOP和L-CCG-I等。Is，3R-ACPD、ACPD及Quis是研究早期常用的mGluR5选择性激动剂。ACPD包括Is，3R-ACPD和lR，3R-ACPD，其中Is，3R-ACPD是活性形式，后来又发现了DHPG为其激动剂。L-AP3是Ⅰ类mGluRs的部分激动剂，是1993年以前唯一的一种mGluRs拮抗剂。mGluRs拮抗剂还包括AIDA、4CPG，MCPG是mGluR5相对特异性拮抗剂。

　　4  mGluR5在脑内的分布
  
　　mGluR5在脑内分布广泛，正常情况下mGluR5的表达在成年大鼠脑内皮质浅层及多个核团内是广泛存在的。用同位素标记寡核苷酸探针进行原位杂交发现，mGluR5的mRNA在大鼠大脑皮质各层均有表达,在大鼠纹状体75%～80%的中型多棘神经元、海马CA1－CA3的锥体细胞和海马齿状回的颗粒细胞内具有高表达，新皮质各层有高或中等程度表达，而在小脑蒲肯野细胞中则不表达[6]。人类与大鼠的mGluR5氨基酸序列有94.5% 的同源性，其mGluR5的mRNA高表达区也是纹状体、海马及大脑皮质[7]。新近的形态学资料证实，mGluR5在外周组织也有表达，同时证实这些受体参与外周痛信号的产生过程，即伤害性刺激引起的伤害性感受器的兴奋过程。

　　5  mGluR5在脑梗死中的作用
   
　　现已了解,mGluR5与中枢神经系统发育的可塑性有关,它可加强大脑皮质γ－氨基丁酸能神经元的抑制性突触传递;在大脑皮质神经胶质增生过程中也发挥作用;在纹状体内,它可加强NMDA受体的神经毒性作用,并与底丘脑核及多巴胺(DA)系统发生联系,可能参与调节基底节的运动,并可能与帕金森病(PD)动物模型中锥体外系症状的产生有关;在海马内,mGluR5可形成LTP,与学习和记忆有关;在小脑内,它可抑制过量的谷氨酸和NMDA受体对神经元的兴奋毒性作用;另外,它还可能参与抵抗慢性神经性疼痛[8]。
   
　　目前的研究发现，mGluR5在脑梗死中有着更为重要的作用。早期曾认为神经毒性主要由iGluR介导，近年来研究表