TGR5 受體在2 型糖尿病中的研究進(jìn)展

柳榮 朱向東 梁永林 （.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 蘭州 730000；.寧夏醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)學(xué)院 銀川 750000）

2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是以高血糖狀態(tài)、胰島β 細(xì)胞功能受損、胰島素分泌相對(duì)或絕對(duì)不足以及胰島素抵抗為主要特征的一種疾病，可導(dǎo)致多器官損傷和多種并發(fā)癥［1］。調(diào)查研究顯示，隨著生活壓力、飲食及環(huán)境的改變，T2DM 的發(fā)病率呈逐年上升的趨勢(shì)，我國(guó)T2DM 的發(fā)病率為10.4%［2］，已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅我國(guó)人民生命健康的疾病之一。T2DM 的病理生理因素較為復(fù)雜，與脂肪因子失調(diào)、炎癥、免疫失調(diào)和腸道微生物群異常等密切相關(guān)［3］。膽汁酸可以調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、葡萄糖代謝及免疫反應(yīng)，T2DM 患者膽汁酸穩(wěn)態(tài)改變［4］。研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸受體G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5（G protein cooupled bile acid receptor 5，TGR5）在能量和葡萄糖代謝中起重要作用［5］。研究膽汁酸受體TGR5 治療T2DM 的相關(guān)機(jī)制，對(duì)探索治療T2DM 的新靶點(diǎn)具有重要意義。

1 膽汁酸TGR5 受體與T2DM

膽汁酸（bile acids，BA）是膽汁的主要組成成分，在膽汁酸激活受體中，法尼醇X 受體（FXR）和TGR5 研究最為廣泛［4］。研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)可降低肝膽鹽負(fù)荷，改善胰島素敏感性，調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，控制能量消耗并具有抗炎作用［4］。膽汁酸也是一種信號(hào)分子，可以通過(guò)活化TGR5 等多種受體，影響機(jī)體的糖脂代謝［4］。

膜蛋白TGR5，也稱為GPBA、MBAR 或Gpbar1，是第一個(gè)已知的膽汁酸特異性G 蛋白偶聯(lián)受體，存在于多種組織和細(xì)胞類型中，包括肌肉、脾臟、胃腸道、脂肪細(xì)胞和胰腺等。TGR5 被多種膽汁酸激活，且顯示出劑量依賴性激活，效力等級(jí)順序?yàn)椋菏懰帷菝撗跄懰幔均Z去氧膽酸＞膽酸，其參與多種生理過(guò)程，如炎癥、膽囊收縮、胃腸蠕動(dòng)和產(chǎn)熱［5］。TGR5 不僅是膽汁酸的受體，也是多種選擇性合成激動(dòng)劑的受體，如6α-乙基-23（S）-甲基膽酸（6-EMCA，INT-777）和一系列4-苯并呋喃氧基煙酰胺衍生物，以調(diào)節(jié)不同的信號(hào)通路，如核因子κB（NF-κB），AKT 和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）［6］。TGR5 作為代謝調(diào)節(jié)劑，參與能量消耗，葡萄糖代謝和機(jī)體免疫［7］。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用TGR5 激動(dòng)劑，具有治療T2DM 的作用。TGR5 激動(dòng)劑INT-777 具有促進(jìn)胰高血糖素樣肽-1（glucagonlike peptide-1，GLP-1）分泌，控制血糖，能量消耗和脂質(zhì)代謝的作用，可減輕小鼠的肥胖和T2DM［6］。TGR5 激動(dòng)劑齊墩果酸，可控制肥胖小鼠的血糖，降低血清胰島素水平，并增強(qiáng)葡萄糖耐量［8］。膽酸-7-硫酸的抗糖尿病作用依賴于TGR5，缺乏TGR5 會(huì)減弱袖狀胃切除術(shù)后的抗糖尿病作用［9］。

2 膽汁酸TGR5 受體與葡萄糖穩(wěn)態(tài)

穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)自主調(diào)節(jié)失常導(dǎo)致血糖失穩(wěn)態(tài)是T2DM 發(fā)病的基礎(chǔ)，可通過(guò)胰腺、肝臟、脂肪、骨骼肌、大腦、腸等多器官作用調(diào)節(jié)胰島素、胰高血糖素、肝臟葡萄糖激酶等調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)。研究表明，TGR5 信號(hào)傳導(dǎo)可調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)［10］。

研究發(fā)現(xiàn)，TGR5 在L 細(xì)胞上的活化可調(diào)節(jié)線粒體氧化磷酸化并改變ATP/ADP 比值，這導(dǎo)致GLP-1 從L 細(xì)胞中釋放出來(lái)，GLP-1 進(jìn)一步刺激胰腺分泌胰島素并維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)［11］。辣椒素可通過(guò)調(diào)節(jié)膽汁酸石膽酸重塑腸道菌群刺激TGR5 以依賴性方式分泌腸道來(lái)源的腸促胰島素GLP-1，調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)［10］。有研究發(fā)現(xiàn)膽汁酸受體FXR 和TGR5 之間的串?dāng)_增強(qiáng)腸內(nèi)分泌L 細(xì)胞中的GLP-1分泌，可控制葡萄糖穩(wěn)態(tài)［12］。莨菪酸通過(guò)同時(shí)激活G 蛋白偶聯(lián)的膽汁酸受體TGR5 和抑制FXR 受體上調(diào)腸內(nèi)分泌細(xì)胞中GLP-1 的產(chǎn)生和分泌，可改善葡萄糖穩(wěn)態(tài)［13］。此外，T2DM 大鼠的膽汁酸成分表現(xiàn)出特征性改變，改變的膽汁酸通過(guò)抑制T2DM 大鼠結(jié)腸，肝臟和胰腺中TGR5 介導(dǎo)的途徑使機(jī)體出現(xiàn)葡萄糖代謝紊亂［14］。

3 膽汁酸TGR5 受體與胰島素抵抗

胰島素抵抗即胰島素?zé)o法處理和攝取機(jī)體葡萄糖，當(dāng)胰島素抵抗的個(gè)體無(wú)法分泌足夠的胰島素來(lái)克服這種缺陷時(shí)，T2DM 就會(huì)進(jìn)一步發(fā)展［15］。膽汁酸TGR5 受體信號(hào)通路可調(diào)節(jié)胰島素抵抗。

研究發(fā)現(xiàn)，小鼠巨噬細(xì)胞中TGR5 的特異性缺失會(huì)加劇高脂飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗，且TGR5 激活通過(guò)C/EBPβ 同種型LIP 的mTOR 依賴性上調(diào)降低巨噬細(xì)胞中的趨化因子表達(dá)并減少ATM 浸潤(rùn)，從而改善肥胖誘導(dǎo)的胰島素抵抗［16］。TGR5 激動(dòng)劑MN6 可以通過(guò)DIO 小鼠骨骼肌中的cAMP/PKA途徑改善胰島素抵抗，改善葡萄糖和胰島素耐受性，并增強(qiáng)了DIO 小鼠骨骼肌對(duì)胰島素刺激的葡萄糖攝?。?7］。葛根交泰丸可使TGR5 活化，誘導(dǎo)腸道L 細(xì)胞釋放GLP-1，上調(diào)GLP-1 的表達(dá)可促進(jìn)胰島素分泌，增加胰島素敏感性，降低HOMA-IR指數(shù)［18］。

4 膽汁酸TGR5 受體與胰島素分泌

胰島素是一種參與葡萄糖、脂肪和蛋白質(zhì)等能量代謝和維持體內(nèi)平衡的重要激素。胰島素分泌和作用受損是T2DM 發(fā)病的主要原因［19］。胰腺β細(xì)胞功能受損是T2DM 發(fā)展的先決條件，而β 細(xì)胞功能的進(jìn)行性喪失與高血糖惡化有關(guān)［20］。研究發(fā)現(xiàn)，TGR5 介導(dǎo)的膽汁酸效應(yīng)可刺激GLP-1 釋放以及隨后胰島素分泌和胰腺功能的改善上［21］。

十二指腸L 細(xì)胞中TGR5 的激活可使細(xì)胞內(nèi)cAMP 的產(chǎn)生誘導(dǎo) GLP-1 分泌。膽汁酸?；撬崦撗跄懰峥杉せ頣GR5 并通過(guò)cAMP/PKA/CREB 信號(hào)通路刺激胰島素分泌［21］。研究表明，通過(guò)膽汁酸結(jié)合的TGR5 產(chǎn)生的cAMP 信號(hào)對(duì)于以CREB/CRTC2依賴性的方式對(duì)胰高血糖素前體和PC1/3 的轉(zhuǎn)錄控制至關(guān)重要，并可控制腸上皮細(xì)胞中GLP-1 的表達(dá)、成熟和分泌，調(diào)節(jié)胰島素分泌［22］。此外，研究發(fā)現(xiàn)TGR5 受體可通過(guò)刺激胰腺β 細(xì)胞和α細(xì)胞刺激胰島素分泌［23］。在胰腺β 細(xì)胞中，通過(guò)cAMP/ Epac /PLC 途徑從細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存釋放的Ca2+釋放而增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度顯示了TGR5 激動(dòng)劑對(duì)β 細(xì)胞中胰島素分泌的刺激作用［24］。并且β細(xì)胞中TGR5 的激活還可通過(guò)AC/cAMP/PKA 依賴性途徑刺激胰島素分泌，該途徑被認(rèn)為通過(guò)影響KATP 和Ca2+電流從而影響膜電位來(lái)干擾刺激—分泌偶聯(lián)［25］。在胰腺α 細(xì)胞中，TGR5 受體激活后可刺激胰腺α 細(xì)胞釋放胰高血糖素及腸道L 細(xì)胞釋放GLP-1 從而調(diào)節(jié)胰島素分泌，可通過(guò)從胰高血糖素切換到GLP-1 來(lái)介導(dǎo)α 和β 細(xì)胞之間的串?dāng)_，以恢復(fù)β 細(xì)胞在高血糖狀態(tài)下的功能［23］。

5 膽汁酸TGR5 受體與炎癥調(diào)節(jié)

骨骼肌、脂肪組織或巨噬細(xì)胞中的慢性低度炎癥、氧化應(yīng)激與胰島素抵抗和T2DM 的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。此外，炎癥和氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致胰腺β 細(xì)胞功能障礙，從而促進(jìn)T2DM 的進(jìn)展［26］。研究發(fā)現(xiàn)，慢性低度炎癥在葡萄糖穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，是另一種參與膽汁酸調(diào)節(jié)血糖反應(yīng)的機(jī)制［27］。

TGR5 激活可減輕炎癥反應(yīng)，抑制炎癥系統(tǒng)激活。研究證明BA-TGR5 信號(hào)可誘導(dǎo)抑制NLRP3 炎癥小體，進(jìn)而提高胰島素敏感性和糖耐量，這表明先天免疫細(xì)胞中的BA-TGR5 信號(hào)與葡萄糖代謝功能之間存在聯(lián)系［11］。有研究也表明，TGR5 激活通過(guò)IκBα，CREB 和c-Fos 磷酸化等多效性機(jī)制抑制NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)［11］。研究發(fā)現(xiàn)，TGR5 激活抑制脂多糖誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子和NF-κB 磷酸化及信號(hào)傳導(dǎo)，而TGR5 缺陷小鼠未出現(xiàn)此反應(yīng)［11］。TGR5 激活可能會(huì)減少全身炎癥和巨噬細(xì)胞向脂肪組織的浸潤(rùn)，可導(dǎo)致肥胖患者葡萄糖和胰島素敏感性的改善。TGR5 特異性缺失小鼠出現(xiàn)葡萄糖不耐受及脂肪組織炎癥加劇現(xiàn)象，分離后的骨髓源性巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出脂多糖誘導(dǎo)的趨化因子表達(dá)和巨噬細(xì)胞遷移的顯著減少［16］。此外，TGR5 的活化減弱了高葡萄糖誘導(dǎo)的小鼠心肌細(xì)胞凋亡，減少促炎細(xì)胞因子和NF-κB 在小鼠心肌細(xì)胞中的表達(dá)的增加，可通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激治療小鼠糖尿病性心肌病［28］。TGR5 通過(guò)調(diào)節(jié)Rho/ROCK 依賴性肌動(dòng)蛋白重塑來(lái)調(diào)節(jié)TNF-α 誘導(dǎo)的內(nèi)皮損傷，降低IL-1β、IL-6 和TNF-α 以及MCP-1 和ICAM-1 的轉(zhuǎn)錄水平，緩解糖尿病條件下的視網(wǎng)膜炎癥［29］。

6 膽汁酸TGR5 受體與能量消耗

T2DM 患者普遍存在能量代謝失衡，多為能量攝入過(guò)多消耗較少，長(zhǎng)期失衡會(huì)導(dǎo)致脂肪大量積累，脂肪組織內(nèi)大量巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，引起胰島素抵抗，胰島素分泌減少［11］。TGR5 受體可通過(guò)促進(jìn)熱能感受組織中的細(xì)胞內(nèi)甲狀腺激素激活來(lái)降低血糖水平并增加能量消耗［11］。

研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)BA-TGR5-cAMP 信號(hào)通路可調(diào)節(jié)能量穩(wěn)態(tài)，膽汁酸激活TGR5 受體可誘導(dǎo)甲狀腺激素釋放，將無(wú)活性甲狀腺素轉(zhuǎn)化為活性三碘甲狀腺原氨酸，可增加小鼠棕色脂肪組織的能量消耗，防止肥胖和胰島素抵抗［11］。研究證明，TGR5通過(guò)刺激2 型碘甲狀腺原氨酸脫碘酶刺激腸內(nèi)分泌細(xì)胞中的GLP-1 產(chǎn)生并激活棕色脂肪組織和肌肉中的甲狀腺激素，通過(guò)其促胰島素作用，TGR5可以改善葡萄糖穩(wěn)態(tài)，且通過(guò)激活甲狀腺激素，可刺激能量消耗［13］。此外，對(duì)小鼠進(jìn)行垂直袖狀胃切除術(shù)可引起膽汁酸水平增加，回腸和棕色脂肪組織中的TGR5 信號(hào)傳導(dǎo)顯著增強(qiáng)，改善葡萄糖調(diào)控，增加能量消耗［9］。

7 膽汁酸TGR5 受體與脂質(zhì)代謝

T2DM 常伴脂質(zhì)代謝異常，哺乳動(dòng)物脂肪組織可分為兩大類，即白色脂肪組織和棕色脂肪組織。激活棕色脂肪組織并誘導(dǎo)白色脂肪組織褐變可以加速糖脂的攝入并降低胰島素分泌需求，這可能是改善T2DM 糖脂代謝和胰島素抵抗的新策略［30］。多項(xiàng)研究證明，激活TGR5 受體信號(hào)通路可調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，并增強(qiáng)白色脂肪組織褐變。

研究發(fā)現(xiàn)，熊去氧膽酸可能通過(guò)增加肝臟能量消耗、結(jié)合線粒體生物合成和膽汁酸代謝TGR5 蛋白，減少ob/ob 小鼠的脂滴、游離脂肪酸和甘油三酯，改善線粒體功能并增強(qiáng)白色脂肪組織褐變［31］。丁酸鈉可刺激糖尿病模型db/db 小鼠腸道TGR5 受體表達(dá)，使血清GLP-1 水平上調(diào)，恢復(fù)葡萄糖和脂質(zhì)代謝［32］。葛根交泰丸可通過(guò)上調(diào)TGR5-GLP-1通路，降低總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白，并提高高密度脂蛋白［18］。槲皮素可激活TGR5 受體信號(hào)通路，消除脂質(zhì)液滴并恢復(fù)上調(diào)的總膽固醇和甘油三酯水平［33］。TGR5 激動(dòng)劑齊墩果酸喂養(yǎng)高脂肪飲食的T2DM 小鼠可防止體重增加，并降低血清甘油三酯［8］。

8 膽汁酸TGR5 受體與腸道菌群

在腸道中，膽汁酸的復(fù)雜代謝在很大程度上受腸道微生物群的調(diào)節(jié)。腸道微生物群通過(guò)進(jìn)行一系列酶促反應(yīng)，將初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸，在調(diào)節(jié)膽汁酸代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用［34］。反之，膽汁酸也影響腸道微生物群的組成。研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸池的大小和組成似乎對(duì)調(diào)節(jié)腸道微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)很重要［34］。膽汁酸對(duì)腸道微生物既有直接的抗菌作用，也有通過(guò)作用于TGR5、FXR 等受體來(lái)間接調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)的作用。此外，研究證明來(lái)自微生物的二級(jí)膽汁酸是TGR5 的配體［34］。實(shí)驗(yàn)研究表明，在喂食含膽酸飲食的大鼠中觀察到腸道微生物組發(fā)生復(fù)雜而顯著的變化，導(dǎo)致腸道微生物組門水平的改變［34］。且已有研究證明，腸道微生物群可以通過(guò)刺激TGR5 信號(hào)通路治療T2DM［10］。

研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)葛根交泰丸治療后的T2DM 大鼠，可激活TGR5 并促進(jìn)GLP-1 的分泌，分析其腸道微生物群，顯示對(duì)糖尿病有益的厚壁菌門和與膽汁酸相關(guān)的乳桿菌屬顯著增加［18］。研究表明，用擬桿菌重組的C57BL/6J 小鼠血清胰島素和GLP-1 增加，這表明腸道微生物群可以通過(guò)刺激TGR5/GLP-1信號(hào)來(lái)治療T2DM［35］。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群可通過(guò)腸道L 細(xì)胞上表達(dá)的特定G 蛋白偶聯(lián)受體，如：TGR5，GPR41，GPR43 和GPR119 等的激活觸發(fā)胰高血糖素樣肽（GLP-1 和GLP-2）和厭食激素肽YY 的分泌，并通過(guò)這些腸道肽控制能量穩(wěn)態(tài)，葡萄糖代謝和代謝炎癥［36］。此外，短鏈脂肪酸的受體為G 蛋白偶聯(lián)受體，位于結(jié)腸腸內(nèi)分泌L 細(xì)胞中，可產(chǎn)生和釋放促胰島素激素，GLP-1 和厭食激素肽YY，從而影響代謝紊亂性疾病［36］。

9 中醫(yī)藥通過(guò)調(diào)控TGR5 受體對(duì)T2DM 的影響

近年來(lái)，中醫(yī)藥對(duì)膽汁酸受體TGR5 的作用已有較多研究。穆國(guó)華［37］研究發(fā)現(xiàn)，黃連配伍肉桂可降低db/db 小鼠血糖，延緩體重增長(zhǎng)，調(diào)節(jié)腸道菌群的種類及分布，調(diào)控膽汁酸分泌，并提高小腸中TGR5、GLP-1 蛋白的表達(dá)量。Wang 等［38］研究證實(shí)黃芪總黃酮可改善糖尿病小鼠肝臟的葡萄糖和脂質(zhì)代謝，調(diào)節(jié)膽汁酸代謝，提高膽汁酸TGR5 和FXR 的表達(dá)。佛手柑提取物可通過(guò)激活TGR5 受體，改善肥胖大鼠的糖脂代謝、炎癥、肝功能障礙和氧化應(yīng)激的紊亂［39］。研究發(fā)現(xiàn)膳食呋喃香豆素可以在動(dòng)物中激活TGR5，并證明膳食呋喃香豆素通過(guò)TGR5 和GPR119 活化在細(xì)胞中增加GLP-1 的分泌［40］。甘草酸可以通過(guò)TGR5 激活來(lái)增強(qiáng)GLP-1 的分泌，并通過(guò)提高糖尿病大鼠血漿中GLP-1 水平來(lái)增強(qiáng)葡萄糖降低效應(yīng)［41］。綜上所述，中醫(yī)藥可通過(guò)調(diào)控膽汁酸受體TGR5 調(diào)節(jié)機(jī)體葡萄糖和脂質(zhì)代謝、胰島素分泌、腸道菌群、炎癥等影響T2DM。

10 總結(jié)與展望

綜上所述，TGR5 受體作為膽汁酸受體，可通過(guò)介導(dǎo)多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑從糖脂代謝、能量代謝、炎癥調(diào)控、胰島素抵抗、胰島素分泌以及腸道菌群等多方面治療T2DM，被認(rèn)為是治療T2DM 的潛在靶點(diǎn)。目前，TGR5 受體對(duì)T2DM 的作用研究較為局限，且其受體激動(dòng)劑的副作用較大，部分中醫(yī)藥可通過(guò)調(diào)控膽汁酸受體TGR5 調(diào)節(jié)糖脂代謝等治療T2DM，具有副作用小等優(yōu)勢(shì)。希望借此綜述為中醫(yī)藥通過(guò)膽汁酸TGR5 受體治療T2DM 的臨床及實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)，為廣大科研人員提供思路，以期尋求治療T2DM 更安全有效的作用靶點(diǎn)。