受體與疾病研究進(jìn)展

1、受體與疾病,高級病理生理學(xué) 2016-09,（一）受體 (receptor),2,受體是位于細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)，能與相應(yīng)的分子特異性結(jié)合，傳遞信號，引起生物效應(yīng)的生物大分子，是細(xì)胞信號傳導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分，具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和放大作用配體（ligand）：激動劑和拮抗劑(1) 識別信號物質(zhì)（配體）(2) 傳遞信號,1. 受體的概念：,3,(1) 概念提出(2) 藥理學(xué)研究(3) 放射配體結(jié)合研究(4) 分子生物學(xué)研究,2. 受體學(xué)

2、的四個(gè)發(fā)展階段,4,(1) 概念提出,5,19世紀(jì)末和20世紀(jì)初在實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上提出英國藥理學(xué)家Langley觀察到阿托品對貓唾液分泌具有拮抗作用，煙堿與箭毒對骨骼肌的興奮和抑制作用時(shí)，提出藥物是作用于神經(jīng)與效應(yīng)器之間的“接受物質(zhì)”(receptive substance)1908年德國細(xì)菌學(xué)家Ehrlich首先提出受體 (receptor) 概念，指出藥物必須與受體進(jìn)行可逆性或非可逆性結(jié)合，方可產(chǎn)生作用 (“鎖和鑰匙”),19

3、37年英國藥理學(xué)家Clark提出的劑量-效應(yīng)曲線和受體占領(lǐng)學(xué)說，該學(xué)說認(rèn)為：受體只有與藥物結(jié)合才能被激活并產(chǎn)生效應(yīng)，而效應(yīng)的強(qiáng)度與占領(lǐng)受體的數(shù)量成正比，全部受體被占領(lǐng)時(shí)出現(xiàn)最大效應(yīng)1954年荷蘭藥理學(xué)家Ariens提出內(nèi)在活性學(xué)說，對經(jīng)典受體學(xué)說提出了修正，認(rèn)為藥物需具內(nèi)在活性 (intrinsic activity)，方能產(chǎn)生效應(yīng),6,(2) 藥理學(xué)研究,1962年美國科學(xué)家、核受體之父Jensen和同事Jacobson（博士后）首

4、先用高放射比度的氚標(biāo)雌二醇 (3H-E2) 證實(shí)大鼠子宮、陰道存在雌激素受體 (ER)該階段最大貢獻(xiàn)是可以將受體作為實(shí)體進(jìn)行研究，目前該方法仍是研究受體的基本方法,7,(3) 放射配體結(jié)合研究,1982年日本科學(xué)家Noda和Numa利用重組DNA克隆技術(shù)首次確定了N-膽堿受體α亞單位的一級結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著受體研究進(jìn)入分子生物學(xué)研究階段此后受體研究有了突飛猛 進(jìn)的發(fā)展（受體一級結(jié)構(gòu)、 受體后信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，受體的 三維結(jié)

5、構(gòu)等）,8,(4) 分子生物學(xué)研究,,(1) 特異性親和力：平衡解離常數(shù)（Kd） 反應(yīng)平衡時(shí)：Kd是使受體結(jié)合一半所需的配體濃度（mol/L）Kd越小，親和力越高,3. 受體和配體結(jié)合的基本特征,9,受體變構(gòu)（conformational change）相對特異性：同源的受體與同源的配體之間可以出現(xiàn)交叉結(jié)合,10,(2) 飽和性受體和配體結(jié)合的飽和曲線配體的最大結(jié)合量 (Bmax)：反映受體

6、的含量,11,(3) 競爭性抑制(4) 可逆性 配體與受體的結(jié)合是可逆的，配體與受體復(fù)合物可以解離，解離后得到的是配體而非代謝產(chǎn)物,12,按配體分：,4. 受體的類型 Classification of Receptors,Ad receptor: ?1, ?2, ?1, ?2, ?3,ACh receptor: M1, M2, M3, M4, M5, NN, NM,DA receptor: D1, D2

7、,Histamine receptor: H1, H2,Opioid receptor: ?, ?, ?,GABA receptor: A, B, C?,13,按細(xì)胞定位分： 膜受體、細(xì)胞內(nèi)受體,4. 受體的類型 Classification of Receptors,14,(1) 膜受體的分類：按功能分： 神經(jīng)遞質(zhì)和激素受體 轉(zhuǎn)貨受體（cargo recep

8、tor） 粘附受體（cell adhesion receptor）,15,(1) 膜受體的分類：按受體結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制分： G蛋白偶聯(lián)受體 離子通道型受體 酶耦聯(lián)受體,16,17,按受體結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制分:G蛋白偶聯(lián)受體 (G protein-coupled

9、 receptor，GPCR):單一肽鏈，7TM,識別、結(jié)合信號分子,與G蛋白耦聯(lián),Transmembrane domain （TM）,胞外域,胞內(nèi)域,跨膜域,,,18,離子通道型受體：配體門控離子通道N-乙酰膽堿受體（陽離子通道）：4TM，五聚體?-氨基丁酸受體（陰離子通道）：4TM ，五聚體IP3受體（Ca2+通道）：6~8TM ，四聚體,19,4-5個(gè)亞單位(肽鏈) 組成，每條肽鏈4次跨膜,受體活化 離子通道開放

10、 膜去極化或超極化,,,,20,酶耦聯(lián)受體：酪氨酸激酶受體鳥苷酸環(huán)化酶受體絲氨酸或蘇氨酸激酶受體磷酸酶受體,21,酪氨酸激酶受體Tyrosine Kinase Receptor (RTKs),22,細(xì)胞外段，配體結(jié)合部位 中間段，跨膜結(jié)構(gòu) 細(xì)胞內(nèi)段，酪氨酸激酶,配體：胰島素、胰島素樣生長因子、上皮生長因子、血小板生長因子、淋巴因子,Tyrosine Kinase Receptor (RTKs),23,(2)

11、 細(xì)胞內(nèi)受體的分類甾體激素受體：糖皮質(zhì)激素、鹽皮質(zhì)激素、 雌激素、孕激素、雄激素非甾體激素受體：甲狀腺激素、維甲酸、VD3孤兒受體：？,24,以甾體激素受體為例,25,5. 受體的作用,識別并結(jié)合配基（recognition and specific binding）轉(zhuǎn)導(dǎo)信號（signal transduction)基因調(diào)節(jié)學(xué)說:第二信使學(xué)說：環(huán)磷腺苷 (cAMP)、環(huán)磷鳥苷(cGMP)、肌醇磷脂、鈣離子等,26,6.

12、受體介導(dǎo)的的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,GPCRs介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo),27,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994,"G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells",Alfred G. Gilman,Martin Rodbell,28,G蛋白的發(fā)現(xiàn),Normal Lymphom

13、a Cell,Mutated Lymphoma Cell,29,30,G-蛋白 (鳥苷酸結(jié)合蛋白)：細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，由?、?、? 亞單位組成效應(yīng)蛋白：腺苷酸環(huán)化酶 (AC)磷脂酶C (PLC)離子通道：Ca2+、K+通道,G的激活與失活,31,信號分子,32,主要的信號途徑,(1) cAMP-PKA pathway(2) IP3-Ca2+ pathway(3) DG-PKC pathway(4) G protein-ion

14、channel pathway,33,34,磷酸肌醇信號通路,35,酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo),(1) Tyrosine Kinase Receptor,36,Insulin receptor,37,Growth factor receptor,38,Mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway,PTK: protein tyrosine kinaseRas: G protein.&

15、#160;It consists of an a subunit, b subunit, and g subunitMAPKKK: MAPK kinase kinaseMAPKK: MAPK kinaseMKP: MAPK phosphatases TF: tissue factor,39,(2) Receptor guanylyl cyclase,Soluble GC,40,離子通道受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo),N2-ACh

16、receptor channel,41,細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑Ⅰ型核受體Ⅱ型核受體,42,,I型核受體的作用機(jī)制,43,,II型核受體的作用機(jī)制,44,Any other pathway else???,45,7. 受體的調(diào)節(jié),(1) 受體數(shù)量的調(diào)節(jié)向下調(diào)節(jié)：受體數(shù)量減少向上調(diào)節(jié)：受體數(shù)量增多機(jī)制：受體合成速度和/或分解速度變化 膜受體介導(dǎo)的內(nèi)吞與受體的再循環(huán) 受體的位移或活性部位

17、的暴露 配體與受體之間還存在異源性調(diào)節(jié),46,(2) 受體親和力調(diào)節(jié)：受體磷酸化與脫磷酸化,47,受體的寡聚化受體的變構(gòu),失敏 (desensitivity): 受體接觸激素/配體一定時(shí)間后其功能減退，對特定配體的反應(yīng)性減弱增敏 (hypersensitivity): 受體接觸激素/配體一定時(shí)間后其功能增強(qiáng)，對特定配體的反應(yīng)性增強(qiáng),48,（3）受體與其效應(yīng)器解聯(lián)（4）受體的扣押與內(nèi)移（5）儲備受體 (spare rec

18、eptor),49,Spare receptors (receptor reserve),,,,MAX,Magnitude of response IS NOT proportional to receptor occupancy,50,8. 受體的檢測和研究方法,放射配基結(jié)合分析法親和層析法單克隆抗體技術(shù)分子生物學(xué)技術(shù)生物信息學(xué)技術(shù),51,（二）受體與疾病,52,Clinical case,53,病史：女性，6歲時(shí)因自幼皮膚黃

19、色瘤就診.患兒出生時(shí)臀部即有一綠豆粒大小之疹狀黃色瘤，此后，黃色瘤漸擴(kuò)展為條紋狀及片狀，且頸后、肘部和臏骨等肌腱附著處及眼內(nèi)、外眥部先后出現(xiàn)斑塊狀、條紋狀黃色瘤。5歲后雙手指、足趾伸肌腱及跟腱先后出現(xiàn)大小不等的結(jié)節(jié)狀黃色瘤。,體檢：心臟聽診主動脈瓣區(qū)可聞Ⅲ級收縮期雜音,Clinical case,54,實(shí)驗(yàn)室檢查：總膽固醇(TC) 21.3 mmol/L (2.82~5.95 mmol/L) 甘油三酯(TG)

20、 1.2 mmol/L (0.56~1.7 mmol/L) HDL-C 0.8 mmol/L (1.03~2.07 mmol/L) LDL-C 19.6 mmol/L (2.7~3.2 mmol/L) ECG示左室肥厚及心肌缺血心臟多普勒檢查顯示主動脈壁增厚/狹窄/異常光斑,進(jìn)一步病史： 7歲時(shí)每于劇烈運(yùn)動即心絞痛發(fā)

21、作 8歲時(shí)奔跑后突發(fā)前室間隔心肌梗死 10歲于冠脈搭橋術(shù)后猝死,Clinical case,55,Quiz:,該患者患有何種疾??？ 該疾病的分子機(jī)制是什么？,家族性高膽固醇血癥患者,FH是由于基因突變引起的LDL受體缺陷癥，為常染色體顯性遺傳，易伴發(fā)冠心病、動脈粥樣硬化等癥。,56,LDL受體突變的類型及分子機(jī)制,57,家族性高膽固醇血癥 (FH),LDL受體缺陷：數(shù)量減少：LDLR基因突變而不能編碼正常的受體蛋白

22、，致受體合成減少。最常見，占50%以上結(jié)構(gòu)異常：編碼LDLR配體結(jié)合區(qū)的堿基缺失或點(diǎn)突變，使LDLR不能與配體結(jié)合 功能異常：編碼LDLR胞漿區(qū)的基因突變使LDLR與LDL結(jié)合后不能聚集成簇而內(nèi)吞入細(xì)胞,58,（人群發(fā)病率為百萬分之一）,59,60,1. 受體異常的原因和機(jī)制,受體基因表達(dá)異常導(dǎo)致受體數(shù)量異常 受體基因突變導(dǎo)致受體結(jié)構(gòu)異常自身免疫性受體功能失調(diào)受體相關(guān)因子或輔助因子異常,61,2. 受體病 (receptor

23、disease),概念： 因受體的數(shù)量、結(jié)構(gòu)或調(diào)節(jié)功能變化，使受體不能正常介導(dǎo)配體在靶細(xì)胞中應(yīng)有的效應(yīng)所引起的疾病分類： (1) 遺傳性受體病 (2)自身免疫性受體病 (3)繼發(fā)性受體異常,62,(1) 遺傳性受體病,例：1. 家族性高膽固醇血癥2. 家族性腎性尿崩癥 3. 睪丸女性化綜合征,63,家族性腎性尿崩癥,遺傳性ADHR異?；蛲蛔円穑篈DHR合成減少，使數(shù)量不足ADHR胞外環(huán)

24、結(jié)構(gòu)異常，致其與ADH的親和力降低,64,編碼V2受體的基因突變使合成的ADH受體異常,發(fā)病機(jī)制 (mechanism),表現(xiàn) (manifestations),性連鎖隱性遺傳男性兒童發(fā)病多尿，煩渴，多飲血漿ADH水平無降低,65,睪丸女性化綜合征,又稱雄激素不敏感綜合征，為最常見男性假兩性畸形?；颊吆诵蜑?6，XY，有睪丸，能分泌雄性素，但雄性素受體基因突變，受體結(jié)合雄激素的能力喪失或減低，或受體-配體復(fù)合物不穩(wěn)定，雄性素不能正

25、常發(fā)生效應(yīng),66,(2) 自身免疫性受體病,體內(nèi)產(chǎn)生抗受體的自身抗體而引起的疾病自身抗體按其作用的不同可分為兩大類：封閉型抗體和刺激型抗體例：1. 重癥肌無力2. 自身免疫性甲狀腺病,67,重癥肌無力 (Myasthenia Gravis),68,輕癥患者受累骨骼肌稍行活動后即疲乏無力，休息后恢復(fù)。,重癥肌無力 (Myasthenia Gravis),重癥肌無力是一種神經(jīng)-肌肉間傳遞功能障礙的自身免疫病，特征為受累橫紋肌稍行活

26、動后即迅速疲乏無力。輕者僅眼肌，重者可全身肌肉，嚴(yán)重則呼吸肌受累而危及生命?？?AChR抗體導(dǎo)致：干擾Ach與受體結(jié)合加速受體的破壞,69,70,重癥肌無力是骨骼肌N2型膽堿能受體相關(guān)的自身免疫性疾病。表現(xiàn)為骨骼肌反復(fù)收縮后迅速出現(xiàn)無力現(xiàn)象病人的胸腺異常，出現(xiàn)肌樣細(xì)胞，有N2型膽堿能受體存在，血中出現(xiàn)N2型膽堿能受體抗體骨骼肌細(xì)胞膜上的膽堿能受體與抗體生成復(fù)合物，被識別降解，導(dǎo)致突觸后肌細(xì)胞膜上的N2型膽堿能受體數(shù)目減少，反應(yīng)

27、減弱可用膽堿脂酶抑制劑治療,71,十道題自測甲狀腺疾病,1.我感到乏力，常犯困，體力和精力都不足?！　?.我的大腦思維遲鈍，注意力難集中，記憶力下降，行動反應(yīng)慢。　　3.體重突然增加許多。　　4.皮膚干燥、指甲很脆、灰白，易折斷?！　?.常常會覺得冷（即使其他人覺得很舒服的時(shí)候也是如此）?！　?.我有很多負(fù)面的想法，感到情緒低落抑郁?！　?.腸道和代謝好像都慢，時(shí)常會便秘?！　?.感到肌肉和骨骼僵硬酸痛，手

28、感到麻木?！　?.我的血壓增高或者心跳變慢了?！　?0.膽固醇水平增高。,下述情況表明什么器官出了問題？,72,73,TSH受體,74,因抗TSH 受體的自身抗體引起的甲狀腺功能紊亂。,刺激性抗體阻斷性抗體,①刺激性TSH抗體：其與TSH受體結(jié)合后能模擬TSH作用，通過激活G蛋白，促進(jìn)甲狀腺素分泌?，引起甲狀腺功能亢進(jìn)和甲狀腺腫大。在Graves病 (彌漫性甲狀腺腫) 患者血中可檢出。(在胞外區(qū)與TSH受體30-35位

29、aa殘基結(jié)合)。,自身免疫性甲狀腺病,75,毒性彌漫性甲狀腺腫 (Graves’ disease),刺激性抗體模擬TSH 的作用促進(jìn)甲狀腺素分泌和甲狀腺腺體生長女性>男性甲亢、甲狀腺彌漫性腫大、突眼,76,Graves病,,77,②阻斷性TSH抗體:“占坑性”抗體，可存在于橋本病 (慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎) 和特發(fā)性粘液性水腫患者血中，造成甲低（與受體295-302和385-395位氨基酸殘基結(jié)合）。這種受體結(jié)合部位的不同

30、為解釋Graves病和橋本病臨床特征的差異提供了分子基礎(chǔ)。,自身免疫性甲狀腺病,78,阻斷性抗體與TSH受體結(jié)合減弱或消除了TSH的作用抑制甲狀腺素分泌甲狀腺功能減退、黏液性水腫,橋本病 (Hashimoto’s thyroditis),黏液性水腫 (myxedema),79,(3) 繼發(fā)性受體異常,許多疾病過程中，可因配體的含量、pH、磷脂膜環(huán)境，以及細(xì)胞合成與分解蛋白質(zhì)的能力等變化引起受體數(shù)量和親和力的繼發(fā)性改變,80,例：

31、心力衰竭時(shí)，心臟對異丙腎上腺素引起的正性肌力反應(yīng)減弱，即β受體對兒茶酚胺刺激發(fā)生減敏反應(yīng)，包括，β1 受體數(shù)量減少，可降至50%以下β2 受體對配體的敏感性降低受體后信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常，如Gi/Gs比例升高,81,82,83,(4) G蛋白異常與疾病,84,(4) G蛋白異常與疾病,例1. 霍亂2. 肢端肥大癥和巨人癥,85,A Vibrio cholerae bacterium,2007.9 .2伊拉克北部地區(qū)暴發(fā)的霍亂已經(jīng)致使8

32、人喪生,霍亂弧菌,86,Quiz:,霍亂有何臨床表現(xiàn) ？ 其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙的分子機(jī)制是什么？,霍亂（Cholera）,霍亂是G蛋白異常的典型疾病，是由霍亂弧菌引起的烈性腸道傳染病。,87,霍亂是因攝入的食物或水受到霍亂弧菌污染而引起的一種急性腹瀉性傳染病，發(fā)病急、傳染性強(qiáng)、病死率高，屬于國際檢疫傳染病每年，估計(jì)有300萬～500萬霍亂病例，另有10萬～12萬人死亡。病發(fā)高峰期在夏季，能在數(shù)小時(shí)內(nèi)造成腹瀉脫水甚至死亡發(fā)病急、傳染性強(qiáng)

33、、病死率高，屬于國際檢疫傳染病霍亂弧菌能產(chǎn)生霍亂毒素（外毒素），造成分泌性腹瀉，即使不再進(jìn)食也會不斷腹瀉，洗米水狀的糞便是霍亂的特征,88,89,肢端肥大癥和巨人癥,90,91,孫明明（2.33米）巨人與記者(1.75米)合影,什么患者有如此表現(xiàn)？,92,,,,,,患者X線表現(xiàn),93,,GPCR和G蛋白突變引起的疾病 (舉例),94,(5) 酪氨酸蛋白激酶型受體異常與疾病,例：胰島素抵抗性糖尿病（Ⅱ型糖尿?。?