TGR5與心血管疾病

陳德秀 綜述，李家富 審校

（1西南醫(yī)科大學(xué)研究生院；2西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院血管內(nèi)科、醫(yī)學(xué)電生理學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川瀘州 646000）

2017中國心血管病報(bào)告顯示，目前我國心血管病(cardiovascular disease，CVD)現(xiàn)患人數(shù)2.9億，且CVD死亡占居民疾病死亡構(gòu)成40%以上[1]，政府醫(yī)保和患者都面臨著巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。面對(duì)龐大的患病群體，對(duì)CVD 的預(yù)防及治療有更大的期望。CVD 種類繁多，病因復(fù)雜，遺傳因素、年齡是CVD不可控的因素，而糖尿病、高血壓、肥胖、代謝綜合征等是可控的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)可控制的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行干預(yù)對(duì)CVD 的發(fā)生及進(jìn)展至關(guān)重要。G 蛋白結(jié)合膽汁酸受體1（G protein-coupled bile acid receptor 1，TGR5）是一種由膽汁調(diào)控的細(xì)胞表面G 蛋白偶聯(lián)受體，具有眾多細(xì)胞生物學(xué)功能，參與體內(nèi)糖代謝、脂代謝及能量代謝，激活TGR5對(duì)糖尿病、肥胖、炎癥的進(jìn)展均有改善作用[2]，同時(shí)也參與部分CVD 的發(fā)生發(fā)展。本文就激活TGR5在CVD中作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，希望可為CVD的預(yù)防及治療帶來新思路。

1 TGR5

TGR5是GPCR家族中的一員，于2002年由Takaharu等發(fā)現(xiàn)，并命名為膽汁酸膜受體（M-Bar），又稱為GPBAR1、CPR131或BG37。TGR5位于人染色體2q35，是由單一外顯子基因編碼，包含993 個(gè)堿基對(duì)，可翻譯為330 個(gè)氨基酸，組成7 個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，具有G 蛋白偶聯(lián)受體的典型結(jié)構(gòu)和作用方式，其結(jié)構(gòu)高度保守。TGR5 在人體多種組織中表達(dá)，包括肝臟、小腸、心臟、骨骼肌、脾臟、腎臟、胎盤和單核巨噬細(xì)胞等組織細(xì)胞[3-4]，各個(gè)器官組織中TGR5 表達(dá)程度不同，作用也有差異。在骨骼肌中，TGR5表達(dá)增加可通過增加非折疊蛋白反應(yīng)的表達(dá)，改善肌肉功能[5]。在腎腫瘤細(xì)胞中，TGR5可抑制腎癌細(xì)胞增殖和遷移[6]。但TGR5并不都是有益的。小鼠實(shí)驗(yàn)提示，TGR5的存在有利于膽結(jié)石的形成[7]；也可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、遷移和線粒體能量代謝促進(jìn)膽管癌的進(jìn)展[8]。

2 TGR5與細(xì)胞信號(hào)通路

TGR5 在靜息狀態(tài)下處于低親和狀態(tài)，此時(shí)TGR5 與α、β 及γ 亞基組成的G 蛋白復(fù)合物相結(jié)合。當(dāng)TGR5 配體（如膽汁酸等）出現(xiàn)時(shí)，TGR5 細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域N-末端可識(shí)別并結(jié)合其配體，使細(xì)胞內(nèi)C-末端與G蛋白偶聯(lián)，G 蛋白復(fù)合物解離成α 和β γ 蛋白亞基。α 蛋白亞基激活三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP），將ATP 轉(zhuǎn)化成環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP），并激活蛋白激酶A（protein kinase，PKA），使cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白磷酸化，調(diào)控相關(guān)下游基因的表達(dá)[9-10]，參與相應(yīng)的病理生理過程。

TGR5通過參與多條信號(hào)通路發(fā)揮其生理及病理作用，分別有AKT-mTOR 信號(hào)通路、STAT3 信號(hào)通路、NF-B 通路、cAMP-PKA通路、CaN/NFAT3通路等等，目前其機(jī)制尚未完全清楚。TGR5激活A(yù)KT-mTOR信號(hào)通路，通過增強(qiáng)絲氨酸/蘇氨酸激酶（AKT）磷酸化，激活下游信號(hào)哺乳動(dòng)物類雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR），降低巨噬細(xì)胞趨化因子的表達(dá)[11]。TGR5 抑制STAT3 信號(hào)通路，在不同部位的作用尚有爭(zhēng)議，研究發(fā)現(xiàn)TGR5 通過抑制STAT3 信號(hào)通路減輕胃癌和腎癌細(xì)胞增殖和遷移[6，12]；而在非小細(xì)胞肺癌中，TGR5激活后卻通過STAT3相關(guān)信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展[13]。TGR5 拮抗NF-B 通路，抑制Iκ Bα的磷酸化和P65的核轉(zhuǎn)位，對(duì)腎炎[6]等發(fā)揮抗炎作用。TGR5激活cAMP-PKA 通路，改善高脂誘導(dǎo)的骨骼肌細(xì)胞胰島素抵抗[14]。其他研究還發(fā)現(xiàn)激活TGR5與鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（calcineurin/nuclear factor of activated T cells 3，CaN/NFAT3）信號(hào)通路[15]、P38-Nrf2信號(hào)通路[16]相關(guān)。

3 在心血管疾病中的作用

3.1 TGR5與糖尿病心肌病

糖尿病在我國的發(fā)病率越來越高，其并發(fā)癥嚴(yán)重威脅公眾健康。糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy，DCM）的主要機(jī)制為通過氧化應(yīng)激、激活腎素-血管緊張素系統(tǒng)、釋放細(xì)胞因子、鈣調(diào)節(jié)異常、自噬、增加微血管病變、改變心臟自主神經(jīng)功能等導(dǎo)致心肌重構(gòu)和心力衰竭[17]。

糖尿病心肌病患者控制血糖是至關(guān)重要的，TGR5激活后是一種潛在的治療糖尿病策略。TGR5 的激活從以下三個(gè)方面降血糖：①刺激胰高血糖素樣肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）的分泌：GLP-1 可刺激β 細(xì)胞葡萄糖介導(dǎo)的胰島素合成和分泌、抑制胰高血糖素分泌并恢復(fù)α 細(xì)胞對(duì)葡萄糖的敏感性，TGR5表達(dá)于腸內(nèi)分泌細(xì)胞L細(xì)胞[18]，其活化后通過增強(qiáng)線粒體氧化磷酸化和鈣離子流入，刺激腸內(nèi)內(nèi)分泌細(xì)胞GLP-1 的釋放，從而降低血糖[19]。②改善胰島素抵抗：目前認(rèn)為胰島素抵抗與脂質(zhì)超載和炎癥相關(guān)，TGR5激活后可通過減少肝臟脂質(zhì)沉積，減輕體重改善胰島素抵抗。馬善堯等[14]激活C2C12 骨骼肌細(xì)胞的TGR5 受體及其下游cAMP-PKA信號(hào)通路，增加胰島素刺激下的Akt蛋白磷酸化水平，從而改善高脂誘導(dǎo)的骨骼肌細(xì)胞胰島素抵抗。胰島素抵抗還與促炎細(xì)胞因子和急性期反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生過多，炎性信號(hào)通路激活相關(guān)，而激活人單核細(xì)胞TGR5 后，通過減少腫瘤壞死因子（tumour necrosis factor，TNF-α）、白介素-12（IL-12）等促炎細(xì)胞因子分泌，產(chǎn)生抗炎效應(yīng)[20]，從而減輕胰島素抵抗。③直接刺激胰島素的分泌：TGR5在人類胰島β 細(xì)胞中可表達(dá)，可直接刺激胰島素分泌[21]。

目前關(guān)于TGR5 激活對(duì)糖尿病心肌病的研究還僅在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。馮健等[15]觀察到TGR5激活后可能通過抑制鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（CaN/NAFT3）信號(hào)通路抑制高糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大。高糖能上調(diào)小鼠心肌細(xì)胞上TGR5的m RNA及蛋白表達(dá)，激活TGR5后可減輕乳小鼠心肌細(xì)胞在高糖環(huán)境中的凋亡，其機(jī)制可能與提高細(xì)胞內(nèi)HO-1水平，通過抗氧化應(yīng)激而保護(hù)心肌細(xì)胞[22]。由以上推測(cè)，激活TGR5有望成為糖尿病心肌病有效的干預(yù)策略。

3.2 TGR5與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是心血管疾病的常見原因。其在長期血脂異常、高血壓、吸煙、糖尿病、肥胖等危險(xiǎn)因素作用下，出現(xiàn)血管內(nèi)皮損傷、脂質(zhì)代謝紊亂、多種炎性細(xì)胞因子介導(dǎo)炎癥反應(yīng)等改變[23]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，激活TGR5可以減輕AS，而TGR5表達(dá)缺如可加重動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展[24]。應(yīng)用具有二親性的蝎子類大分子包裹TGR5后形成的物質(zhì)，加強(qiáng)了改善AS 的作用[25]。其可能從以下方面改善AS。①減少AS 的危險(xiǎn)因素：TGR5 激活后不僅可預(yù)防及減輕肥胖、控制血糖，還在降脂方面有積極作用[26]。②減輕血管內(nèi)皮損傷：TGR5可表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞[4]，被激活后通過激活A(yù)kt 和增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+產(chǎn)生，促進(jìn)內(nèi)皮型一氧化氮合酶磷酸化，誘導(dǎo)產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮在心血管系統(tǒng)中除血管舒張作用[27]，還可抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和血小板聚集的作用[28]，以此來抗動(dòng)脈粥樣硬化。TGR5 激活后可促進(jìn)胱硫醚-γ-裂解酶的生成并增加其活性，該酶可促進(jìn)血管內(nèi)皮產(chǎn)生硫化氫，同時(shí)抑制內(nèi)皮素-1（endothelin-1，ET-1）生成，硫化氫的生成增加及ET-1產(chǎn)生的減少均可減輕血管張力，二者作用可預(yù)防及減輕血管內(nèi)皮損傷甚至逆轉(zhuǎn)血管內(nèi)皮功能障礙[29]。③抑制巨噬細(xì)胞遷移及吞噬氧化低密度脂蛋白（oxidized low-density lipoprotein，ox LDL-C）：TGR5 在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的J774.2 細(xì)胞大量表達(dá)，其他巨噬細(xì)胞細(xì)胞的TGR5 水平則均較低[30]。TGR5激活后促進(jìn)一氧化氮的釋放，可抑制粘附分子的表達(dá)，并通過抑制NF-κ B 信號(hào)通路抑制單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附[28]。TGR5激活后還可通過AKT-mTOR 信號(hào)通路顯著降低脂多糖誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞趨化因子的表達(dá)，阻礙巨噬細(xì)胞遷移[31]，并抑制巨噬細(xì)胞攝取ox LDL-C，減少泡沫細(xì)胞的形成[9]。④抑制巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)：巨噬細(xì)胞能氧化LDL-C、形成過氧化物和超氧化離子，充滿氧化修飾脂蛋白的巨噬細(xì)胞合成分泌很多生產(chǎn)因子和促炎介質(zhì)，促進(jìn)斑塊的生長和炎癥反應(yīng)。生理情況下，TGR5可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子TNF-α、IL-6、白細(xì)胞介素1β(IL-1β）的生成[32]，而在炎癥反應(yīng)中，白細(xì)胞上TGR5 激活后可抑制氧化低密度脂蛋白攝取，通過影響cAMP-和NF-κ B 信號(hào)減少TNF-α、IL-6、IL-1β 等炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生而抑制巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)[9]。

3.3 TGR5與心功能

心臟中TGR5 表達(dá)的作用及機(jī)制研究有限。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，TGR5基因敲除與野生型小鼠分別同時(shí)分為主動(dòng)脈縮窄及假手術(shù)組，予以異丙腎上腺素及跑步機(jī)壓力時(shí)，TGR5 基因敲除的小鼠較野生型出現(xiàn)早期疲勞、最大攝氧量下降，有更高的死亡率，提示TGR5缺失會(huì)損害心臟對(duì)壓力的適應(yīng)能力[33]，而飲食補(bǔ)充TGR5 激動(dòng)劑的小鼠可上調(diào)心臟中TGR5的表達(dá)，增加了小鼠的運(yùn)動(dòng)耐受性，提高心肌細(xì)胞對(duì)兒茶酚胺的敏感性以及減輕在血流動(dòng)力學(xué)壓力下心臟的病理重塑，改善了小鼠對(duì)生理、肌力和血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)激的心肌反應(yīng)[34]。

3.4 其他

CVD危險(xiǎn)因素如高脂血癥、高血壓、糖尿病和吸煙等均可通過細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激信號(hào)途徑，產(chǎn)生過多活性氧，加重心血管疾病的進(jìn)展。齊墩果酸（oleanolic acid，OA）是TGR5天然的激動(dòng)劑[35]。0A對(duì)羥自由基具有較強(qiáng)的清除作用，能使衰老小鼠血清中超氧化物歧化酶活力升高、丙二醛含量顯著降低[36]，具有較強(qiáng)的抗氧化作用。OA 對(duì)缺血再灌注性或缺血性心臟損傷、高血糖性心臟損傷、免疫性心臟損傷均有保護(hù)作用，可抑制血管緊張素II 誘導(dǎo)的心肌成纖維細(xì)胞增殖，還對(duì)離體心肌細(xì)胞有保護(hù)作用[37]。但OA 其除激動(dòng)TGR5，還有促進(jìn)過氧化物酶體增殖子激活型受體（PPAR）的表達(dá)和激活、抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)活性等作用[38]。故齊墩果酸的心臟保護(hù)作用是否與TGR5的激活相關(guān)，還需進(jìn)一步研究證明。

4 結(jié)論

自發(fā)現(xiàn)TGR5以來，越來越多的研究不僅探索了TGR5在不同組織中基因和蛋白水平上的表達(dá)，探索了其在多個(gè)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路上激活的結(jié)果，也探索了其在多個(gè)系統(tǒng)疾病的作用。TGR5 激活后具有調(diào)節(jié)能量平衡、改善胰島素抵抗、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗炎、抑制癌細(xì)胞生長等作用。在心血管系統(tǒng)的作用包括預(yù)防及減輕糖尿病心肌病、抗動(dòng)脈粥樣硬化、改善心功能。目前關(guān)于TGR5 在心血管疾病的研究有限，還需要繼續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及臨床研究，以檢驗(yàn)激活TGR5在心血管疾病中是否具有臨床療效。