內生致熱原3受體在發熱中的研究進展

孟慶超　張　量

(沈陽醫學院基礎醫學院生理學教研室，遼寧　沈陽　110034)

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內生致熱原3受體在發熱中的研究進展

孟慶超張量

(沈陽醫學院基礎醫學院生理學教研室，遼寧沈陽110034)

前列腺素E2;內生致熱原(EP)3受體;發熱;體溫調節

發熱是由于發熱激活物作用于機體，導致內生致熱原(EP)產生，入腦作用于體溫調節中樞，繼而引起發熱中樞介質的釋放和體溫調定點的改變，最終引起發熱。前列腺素(PG)E2是人體內廣泛存在的前列腺素類物質。PGE2是一種小分子物質，能透過血腦屏障，刺激下丘腦前部和腦干負責體溫調節的神經元，進而引發體溫變化。其調節體溫功能是通過與其EP受體結合后的信號轉導途徑實現的。EP受體已鑒定有4種亞型:EP1、EP2、EP3和EP4，其中EP3受體的表達變化和信號轉導途徑與發熱關系密切，是目前該領域研究熱點之一。

1　EP3受體的分子特性

EP受體屬 G蛋白耦聯受體超家族，具有7次跨膜的疏水α-螺旋、 胞外的c-末端及胞內的N-末端3個結構域 。目前已知PGE2受體有4個亞型分別為:EP1、EP2、EP3、EP4。其中編碼EP3受體的基因在轉錄過程中產生多種mRNA剪接變體。剪接變體的差異導致胞外c-末端氨基酸序列改變，人類編碼EP3受體的基因在轉錄過程中可產生9種不同mRNA來編碼8種不同的EP3受體亞型，如EP3-Ⅰ、EP3-Ⅱ、EP3-Ⅲ、EP3-Ⅳ、EP3-Ⅴ和EP3-Ⅵ等，人腎臟、胰腺和子宮EP3mRNA表達最豐富，在心臟、肝臟、骨骼肌、小腸、結腸、前列腺、卵巢和睪丸中也有表達〔1,2〕。Vasilache等〔3〕應用實時熒光聚合酶鏈反應(PCR)分析顯示，在小鼠下丘腦體溫調節中樞中主要表達EP3α，EP3γ大約占總EP3受體的15%，EP3β少量表達。

2　EP3信號轉導通路的研究

EP3受體與多種病理生理反應有著密切聯系，如體溫調節、腫瘤生長和血壓調節等。不同的EP3異構體可以和不同的G蛋白耦聯，在EP3受體激動劑誘導下，引起細胞內第二信使濃度變化，激活相應的靶酶，發揮作用〔4～6〕。EP3受體可與Gq、Gi和Gs蛋白耦聯，胞內主要效應表現為鈣離子(Ca2+)、三磷酸肌醇(IP3)水平升高和環磷酸腺苷(cAMP)水平降低〔7,8〕。Israel等〔9〕應用免疫印跡分析表明nmol濃度的PGE2可通過EP3-Ⅱ和EP3-Ⅲ亞型強烈激活細胞外信號調節激酶(ERK 1/2)使之磷酸化，而EP3-Ⅰa 亞型作用是最小的，只發生在μmol濃度PGE2；PGE2通過EP3-Ⅲ受體亞型激活的ERK 1/2磷酸化的途徑包括Galpha(i)/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶(PK)C/Src和表皮生長因子受體(EGFR)依賴途徑，而通過EP3-Ⅱ受體亞型激活ERK 1/2的磷酸化的途徑包括Galpha(i)/Src和EGFR依賴途徑。

3　EP3與發熱的關系

PGE2是重要的中樞性體溫正調節介質之一，發熱時下丘腦體溫調節中樞內的PGE2含量及其受體的表達均增高。腦室注射及靜脈注射白細胞介素(IL)-1β，靜脈注射大劑量脂多糖(LPS)均是通過誘導中樞PGE2的合成增加而引起發熱，且小鼠實驗中PGE2只有作用于EP3后才引起發熱效應〔10〕。應用EP1、EP2和EP3受體激動劑注射豬腦室發現，EP2、EP3和EP2/EP3受體激動劑均可以導致豬體溫升高，其中EP3受體激動劑作用最為顯著，而EP1受體激動劑未能引起發熱〔11〕。Oka等〔12,13〕應用基因敲除小鼠進行實驗，結果發現腦室內注射EP1和EP3受體激動劑均可引起發熱效應，而EP4受體激動劑卻能抑制發熱效應，并且視前區(POA)單獨注射EP1受體激動劑只引起了痛覺過敏而不是高熱。有研究顯示EP1和EP3受體參與了系統性炎癥引起的發熱，沒有參與中心體溫(Tc)生理升高或心理應激引起的體溫升高〔14〕。由于動物種屬差異，文獻之間關于EP受體引起發熱還存在分歧。

4　EP3對體溫調節的作用

目前大多數文獻提示EP3介導發熱的可能性較大，許多學者針對EP3受體做了研究。Nakayama等〔15,16〕首先發現熱敏神經元在POA，并發現神經元自發放電頻率增加期間，下丘腦溫度升高。PGE2是發熱的主要介質，其中EP3受體介導PGE2引起發熱。在POA特定區域的神經元胞體和樹突上表達了大量的EP3受體分別是:正中視前核(MnPO)和內側視前區(MPO)〔17,18〕。該區域的EP3受體亞群的信號直接投射到下丘腦背內側核(DMH)或延髓中縫蒼白球(rRPa),并發現投射到DMH區域的神經元是γ-氨基丁酸(GABA)能的〔19,20〕。GABA(A)受體拮抗劑或GABA(A)受體表達下降在DMH或rRPa引發發熱反應，包括棕色脂肪組織(BAT)產熱和心動過速〔21～24〕。PGE2與EP3受體結合后G蛋白與EP3受體發生耦聯使cAMP水平降低。腦室內注射PGE2導致POA內cAMP水平降低，而應用cAMP降解酶抑制劑(磷酸二酯酶抑制劑)可使發熱反應減弱〔25〕。這些結果表明，表達有EP3受體的POA神經元有可能通過與PGE2結合，抑制在DMH或rRPa的GABA能產熱神經元，并使POA內的cAMP水平下降，從而引起發熱反應。另外，α(1)-腎上腺素能受體介導體溫過低反應，同PGE2介導的發熱反應相反〔26〕。李滄海等〔27〕給大鼠腦室注射EP3受體激動劑硫前列酮和同等量的PGE2發現均可使大鼠體溫升高并呈劑量關系；分別和同時給予磷酯酰肌醇特異性磷酯酶C(PI-PLC)和Ca2+/ 鈣調蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)抑制劑(KN-62)，新霉素(Neo)和KN-62均可抑制硫前列酮和PGE2的升溫作用，其中Neo比較顯著；Neo可使IP3和二酰甘油(DG)生成減少，影響IP3-Ca2+和DG-PKC通路，說明PI-PLC-IP3-Ca2+參與了發熱機制；同樣，KN-62是CaMKⅡ特異性抑制劑說明CaMKⅡ參與了發熱機制。這些結果提示PGE2可能主要通過EP3受體誘導大鼠發熱,其胞內環節可能與PI-PLC-IP3-Ca2+/CaM-CaMKⅡ通路有關〔27〕。

5　EP3受體的應用與展望

目前研究發現表達在小鼠眼角膜上的EP3受體對眼表炎癥有很好的抑制作用，由于在人眼表也表達有EP3受體，這結果提示了一種新的治療眼角膜疾病的方法〔28〕。有學者提出前列腺素EP3受體抑制劑與新抗血小板聚集藥不但可以有效抑制血小板的聚集,而且不會延長出血時間〔29〕。另外，在血壓和癌癥等疾病中也已經有許多的文獻提出了新的思路。EP3受體參與了多種生物功能，也與許多疾病密切相關，但是許多機制尚待后續的研究。針對EP3受體的研究可以了解疾病的發生和發展，如:高血壓、癌癥和炎癥等。特別是選擇性的以EP3受體為靶受體的，為疾病的治療提供新的方案可能。

1Kotani M,Tanaka I,Ogawa Y,etal.Structural organization of the human prostaglandin EP3 receptor subtype gene(PTGER3)〔J〕.Genomics,1997；40(3):425-34.

2Kotani M,Tanaka I,Ogawa Y,etal.Molecular cloning and expression of multiple isoforms of human prostaglandin E receptor EP3 subtype generated by alternative messenger RNA splicing:multiple second messenger systems and tissue-specific distributions〔J〕.Mol Pharmacol,1995；48(5):869-79.

3Vasilache AM,Andersson J,Nilsberth C.Expression of PGE2 EP3 receptor subtypes in the mouse preoptic region〔J〕.Neurosci Lett，2007；423(3):179-83.

4Schmid A,Thierauch KH,Schleuning WD,etal.Splice variants of the human EP3 receptor for prostaglandin E2〔J〕.Eur J Biochem，1995；228(1):23-30.

5Bilson HA,Mitchell DL,Ashby B.Human prostaglandin EP3 receptor isoforms show different agonist-induced internalization patterns〔J〕.FEBS Lett，2004；572(1-3):271-5.

6An S,Yang J,So SW,etal.Isoforms of the EP3 subtype of human prostaglandin E2 receptor transduce both intracellular calcium and cAMP signals〔J〕.Biochemistry，1994；33(48):14496-502.

7Irie A,Sugimoto Y,Namba T,etal.Third isoform of the prostaglandin-E-receptor EP3 subtype with different C-terminal tail coupling to both stimulation and inhibition of adenylate cyclase〔J〕.Eur J Biochem，1993；217(1):313-8.

8Narumiya S,Sugimoto Y,Ushikubi F.Prostanoid receptors:structure,propertyes,and functions〔J〕.Physiol Rev,1999；79(4):1193-226.

9Israel DD,Regan JW.EP(3) prostanoid receptor isoforms utilize distinct mechanisms to regulate ERK 1/2 activation〔J〕.Biochim Biophys Acta,2009；1791(4):238-45.

10Ushikubi F,Segi E,Sugimoto Y,etal.Impaired febrile response in mice lacking the prostaglandin E receptor subtype EP3〔J〕.Nature,1998；395(6699):281-4.

11Parrott RF,Vellucci SV.Effects of centrally administered prostaglandin EP receptor agonists on febrile and adrenocortical responses in the prepubertal pig〔J〕.Brain Res Bull,1996;41(2):97-103.

12Oka T,Oka K,Saper CB.Contrasting effects of E type prostaglandin (EP) receptor agonists on core body temperature in rats〔J〕.Brain Res，2003；968(2):256-62.

13Oka T.Prostaglandin E2 as a mediator of fever:the role of prostaglandin E (EP) receptors〔J〕.Front Biosci，2004；9:3046-57.

14Oka T,Oka K,Kobayashi T,etal.Characteristics of thermoregulatory and febrile responses in mice deficient in prostaglandin EP1 and EP3 receptors〔J〕.J Physiol，2003；551(Pt 3):945-54.

15Nakayama T,Eisenman JS,Hardy JD.Single unit activity of anterior hypothalamus during local heating〔J〕.Science，1961；134(3478):560-1.

16Boulant JA,Hardy JD.The effect of spinal and skin temperatures on the firing rate and thermosensitivity of preoptic neurones〔J〕.J Physiol，1974；240(3):639-60.

17Nakamura K,Kaneko T,Yamashita Y,etal.Immunocytochemical localization of prostaglandin EP3 receptor in the rat hypothalamus〔J〕.Neurosci Lett，1999；260(2):117-20.

18Nakamura K,Kaneko T,Yamashita Y,etal.Immunohistochemical localization of prostaglandin EP3 receptor in the rat nervous system〔J〕.J Comp Neurol，2000；421(4):543-69.

19Nakamura K,Matsumura K,Kaneko T,etal.The rostral raphe pallidus nucleus mediates pyrogenic transmission from the preoptic area〔J〕.J Neurosci，2002；22(11):4600-10.

20Nakamura Y,Nakamura K,Matsumura K,etal.Direct pyrogenic input from prostaglandin EP3 receptor-expressing preoptic neurons to the dorsomedial hypothalamus〔J〕.Eur J Neurosci，2005；22(12):3137-46.

21Cao WH,Fan W,Morrison SF.Medullary pathways mediating specific sympathetic responses to activation of dorsomedial hypothalamus〔J〕.Neuroscience，2004；126(1):229-40.

22Zaretskaia MV,Zaretsky DV,Shekhar A,etal.Chemical stimulation of the dorsomedial hypothalamus evokes non-shivering thermogenesis in anesthetized rats〔J〕.Brain Res，2002；928(1-2):113-25.

23Nakamura Y,Nakamura K,Morrison SF.Different populations of prostaglandin EP3 receptor-expressing preoptic neurons project to two fever-mediating sympathoexcitatory brain regions〔J〕.Neuroscience，2009；161(2):614-20.

24Tsuchiya H,Oka T,Nakamura K,etal.Prostaglandin E2 attenuates preoptic expression of GABAA receptors via EP3 receptors〔J〕.J Biol Chem，2008；283(16):11064-71.

25Steiner AA,Antunes-Rodrigues J,Branco LG.Role of preoptic second messenger systems (cAMP and cGMP) in the febrile response〔J〕.Brain Res，2002；944(1-2):135-45.

26Osaka T.Heat loss responses and blockade of prostaglandin E2-induced thermogenesis elicited by alpha1-adrenergic activation in the rostromedial preoptic area〔J〕.Neuroscience，2009；162(4):1420-8.

27李滄海,周軍,霍海如，等.前列腺素EP3受體激動劑誘導發熱及其機制初探〔J〕.中國病理生理雜志,2004；20(4):664-5，672.

28Kinoshita S.Research and development for treating devastating corneal diseases〔J〕.Nihon Ganka Gakkai Zasshi，2010；114(3):161-99.

29王曉鋒,陳乃宏,王文，等.抗血小板聚集藥物的機制研究進展〔J〕.中國康復理論與實踐，2010；16(10):954-7.

〔2015-05-26修回〕

(編輯王一涵)

國家和遼寧省大學生創新創業訓練計劃項目(No.201310164005)；沈陽市科技局科技計劃項目(No.F13-221-9-49)

張量(1970-)，女，教授，碩士生導師，主要從事神經細胞損傷與中樞源性發熱治療研究。

孟慶超(1992-)，男，主要從事神經細胞損傷與中樞源性發熱治療研究。

R364.6

A

1005-9202(2016)18-4650-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.18.122