RGS4在藥物依賴受體信號通路中的調節作用

趙林波 趙永娜

昆明醫科大學藥學院暨云南省天然藥物藥理重點實驗室，云南 昆明 650500

RGS4在藥物依賴受體信號通路中的調節作用

趙林波 趙永娜*

昆明醫科大學藥學院暨云南省天然藥物藥理重點實驗室，云南 昆明 650500

藥物依賴形成機制復雜，涉及多腦區、多受體信號通路的共同調節。G蛋白信號調節因子4(RGS4)可通過作用于多巴胺、阿片、代謝型谷氨酸等受體系統參與藥物依賴形成的調節。筆者以RGS4為靶點，通過對多巴胺、阿片、代謝型谷氨酸受體系統的影響闡述RGS4在藥物依賴相關受體信號通路中的調節作用。

G蛋白偶聯受體調控因子4；藥物依賴；多巴胺受體；阿片受體；代謝型谷氨酸受體

藥物依賴(Drug dependence)又稱藥物成癮，是一種以強迫性覓藥、無限制用藥、中斷用藥后出現戒斷癥狀為典型特征的慢性復發性腦病[1]。其發生發展機理十分復雜，涉及不同藥物及腦內多個腦區、多條神經環路、多受體信號分子的共同調節，通過改變神經遞質的數量，受體數量、活性及下游細胞內信號轉導因子活性或轉導途徑等導致藥物依賴形成[2-4]。藥物依賴主要與腦內三個系統密切相關：(1)中腦-邊緣多巴胺系統(Mesolimbic dopamine system, MLDS)[5]；(2)阿片受體系統[6]；(3)谷氨酸遞質受體系統[7]。盡管不同成癮藥物有不同藥理學機理，但是無論急性還是慢性暴露于成癮藥物后都產生相似的作用，即藥物獎賞和戒斷后的負性情感效應[1]。G蛋白信號調節因子4(Regulator of G-protein signaling 4,RGS4)是G蛋白偶聯受體(G-protein-coupled receptor,GPCR)的負性調節因子，可通過加速G蛋白水解失活而“關閉”相關信號因子的傳導[8]，在藥物依賴形成中扮演了重要角色。

1 RGS4的結構、功能及分布

RGS是一組分子大小不同，具有多種功能的蛋白質大家族，它們都有一個保守的約由120個氨基酸組成且具有GTPase激活蛋白(GTPase-activating proteins，GAPs)活性的RGS結構域，主要作用于Gαi和Gαq亞家族GPCR介導的信號通路，可將GTP水解速度提高100～1000倍，縮短激活的GTP-Gai(Gaq)的半衰期，從而加速G蛋白信號通路的“關閉”。所以，RGS是GPCR重要的負性調節因子。RGS4是RGS蛋白大家族中含量較多的一員，結構簡單，僅含一個RGS結構域，沒有發揮調控功能的結構域。RGS4能削弱與Gαi和Gαq亞基偶聯的受體信號因子作用的持續時間及強度。RGS4可與GPCR、Gαq、PLCβ1形成穩定復合物，從而阻斷PLC系統介導的磷脂酰肌醇/Ca2+信號；另外，RGS4還與Gβγ有弱的相互作用，激活其他離子通道而發揮效用[8-9]。

RGS4在人腦或者大、小鼠腦中均有較高的表達水平且表達區域分布廣泛，主要在額葉皮質、杏仁核、藍斑、紋狀體、海馬等腦區含量豐富[10-11]。研究發現，RGS4在精神分裂癥[12]、帕金森病[13]等精神疾病的發生發展中起了重要作用。另外，RGS4可參與可卡因、嗎啡、苯丙胺等成癮性藥物急慢性給藥的調節[14-15]，作為GPCR的負性調節因子，RGS4可通過與受體、效應器酶、支架蛋白和其它信號分子共同形成復雜的信號分子轉導復合物，影響其他信號分子的細胞內定位、活性以及穩定性而參與藥物依賴形成[16-17]。

2 RGS4在藥物依賴信號通路中的調節

2.1 RGS4在多巴胺受體信號通路中的調節作用 多巴胺系統是公認的參與藥物依賴形成的經典的神經遞質受體系統，大多數成癮藥物主要作用于多巴胺(Dopamine, DA)受體使DA遞質釋放增加，DA是動機活動和產生欣快感的重要神經遞質，是藥物依賴中精神依賴和強化效應形成的重要因素[5]。多巴胺受體(Dopamine receptor, DAR)屬于G蛋白偶聯受體，RGS4可通過與DAR不同亞型間的相互作用而參與藥物依賴的調節。已有研究發現，精神興奮藥的使用可不同程度調節RGS4基因的表達，這可能是通過D1R和D2R受體介導的，D1受體激活可降低RGS4表達，而D2R激活則可增加RGS4的表達。RGS4 mRNA在紋狀體表達豐富，與D1和D2受體存在共表達，在不同時間點使用D1R拮抗劑和D2R激動劑后，RGS4 mRNA表達水平的改變與DAR被占據可同時檢測到，RGS4mRNA出現延遲性的僅持續短時間的表達上調，而使用D2R拮抗劑后發現RGS4 mRNA表達下調[18-19]。成癮性藥物可影響大腦RGS4的表達，Schwendt[14]等發現，慢性間斷性或持續性給予可卡因后停藥2～3周可導致大鼠前額葉皮質或背側紋狀體RGS4 mRNA減少，可卡因對RGS4的精細調節可能是由D1R和D2R介導的，這種調節也是大鼠可卡因覓藥行為戒斷和復發的基礎。另外，急性給予大鼠苯丙胺后也檢測到了腦內RGS4表達下調，且苯丙胺能增強D1R拮抗劑引起的RGS4 mRNA的增加和D2R拮抗劑引起的RGS4 mRNA的減少，D1R和D2R對RGS4在紋狀體的表達有相反的影響，在給予低劑量苯丙胺時，D1R介導的RGS4 mRNA表達明顯下調，而給予高劑量時，總體效應可能被D2R介導的RGS4 mRNA表達上調所平衡[20]。上述觀點均證實，成癮藥物可能是通過作用于DAR來精細調控RGS4表達，而RGS4也可對D1R、D2R信號級聯反應進行微調。

2.2 RGS4在阿片受體信號通路中的調節作用 阿片類藥物依賴和戒斷的狀態是多種神經遞質、受體和細胞內信號轉導分子等共同作用形成的[6]。藍斑是主要的阿片類藥物軀體依賴性調控部位，阿片受體密集程度與依賴及戒斷癥狀有直接聯系[21]。國外學者發現，重復給予小鼠甲基苯丙胺后停藥可導致其行為敏化的形成，而μ-阿片受體(μ-opioid receptor, MOR)敲除小鼠可抵抗甲基苯丙胺誘導的行為敏化形成，在敲除鼠紋狀體中，D1R與配體結合減少，RGS4 mRNA表達上調[22]。Wang等[23]用MOR或DOR(δ-opioid receptor, DOR)激動劑過夜處理人成神經細胞瘤SH-SY5Y細胞，發現該處理可導致RGS4蛋白水平的顯著下調，而這種下調可被阿片受體拮抗劑納洛酮阻斷。阿片受體激動劑所致的RGS4下調可能是通過蛋白酶體途徑發生的，且可維持嗎啡依賴下的細胞內穩態，基于RGS4的多交互效應，這還能涉及通過增加其他Gαi或Gαq偶聯的GCPR受體信號引起。Han等[24]研究發現，選擇性沉默伏隔核中RGS4的表達可增強小鼠嗎啡獎賞效應的敏感性，且RGS4基因敲除小鼠也表現出更加強烈的阿片階段癥狀。由此可推測，阿片受體介導依賴行為的形成，而能對阿片受體起負性調節作用的RGS4則能減輕甚至抑制阿片受體介導的依賴行為發生。

2.3 RGS4在代謝型谷氨酸受體信號通路中的調節作用 谷氨酸作為腦中最重要的興奮性神經遞質，通過與離子型或代謝型谷氨酸受體的結合，通過調節突觸可塑性或多種途徑調節谷氨酸的轉運，從而影響藥物獎賞、復吸等行為[6]。近年來研究表明，代謝型谷氨酸受體5(metabotropic glutamate receptor，mGluR5)作為一類GCPR，與苯丙胺等藥物依賴形成密切相關[25-26]。mGluR5屬于G蛋白偶聯受體，是RGS4作用的主要靶點，可與RGS4形成復合物參與藥物依賴的形成[27]。已有研究證實，mGluR5在各種藥物成癮和與之相關的行為如戒斷、渴求、覓藥、消退以及重建行為中都發揮著重要的作用[26]。國外學者通過慢性給予大鼠苯丙胺后戒斷一段時間使之形成敏化，然后再給予苯丙胺刺激，發現RGS4可與mGluR5形成免疫共沉淀復合物，且大鼠腦背側紋狀體和伏隔核RGS4表達下調，同時還伴隨著Gαq和PLCβ1的上調[28]。另外的研究也發現，使RGS4過表達可減弱由苯丙胺或mGluR5激動劑誘導的動物行為活性和降低ERK磷酸化水平，與使用mGluR5拮抗劑有相似的效果[29]，由此可推測RGS4可對mGluR5發揮負性調節作用，這可能是由Gαq激活作用于PLCβ1而調節下游信號通路發生的。

3 小結與展望

近年來，由藥物依賴造成的一系列社會問題在我國越演越烈，不僅用藥群體更趨低齡化和女性化，許多公眾人物也卷入其中，造成了嚴重的不良影響?？梢?，闡明藥物依賴形成機制，尋找其治療方法迫在眉睫。許多成癮藥物通過作用于各類GPCR及相關信號通路介導欣快感和戒斷癥狀的產生，從而導致藥物依賴形成，RGS4作為GPCR負性調節因子，可通過調節GPCR活性而改變下游信號傳導而參與藥物依賴的調節。因此，將RGS4作為一個特異性的研究靶點，進一步探索RGS4在藥物依賴受體信號通路中的調節作用，可為尋找、研發藥物依賴的治療方法提供新思路和理論基礎。

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The regulation of RGS4 in receptor signaling pathwayof drug dependence

ZHAO Lin-bo , ZHAO Yong-na*

Kunming medical university, Kunming 650500, Chian

The formation mechanism of drug dependence is complex，involving the regulation of multiple brain regions and receptor signaling pathway. Regulator of G-protein signaling 4 (RGS4) could regulate the formation of drug dependence by acting on dopamine,opioid,metabotropic glutamate receptor system. This paper will expound the regulation of RGS4 inreceptor signaling pathwayof drug dependencevia the effects of dopamine、opioid、metabotropic glutamate receptor system with targetingas RGS4.

Regulator of G-protein signaling 4；drug dependence；dopamine receptor；opioid receptor；metabotropicglutamate receptor

云南省科技廳-昆明醫科大學應用基礎研究計劃聯合專項目(2012FB023)。

趙林波，女，碩士在讀。

趙永娜，女，教授，研究方向：神經藥理學，E-mail：mszhaoyn@163.com

R74,R963

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1007-8517(2015)08-0026-02

2015.01.21)