血管受体
血管平滑肌、内皮细胞以及支配血管的神经突触前膜上存在很多种受体。在生理情况下,各种神经递质、激素、细胞因子等通过这些受体调节血管的舒缩活动、生长与增值。在病理条件下,各种病理刺激因子、内/外源保护因子和药物也通过这些受体导致血管损伤和发生血管修复。血管的特点是分布在机体各种脏器和组织,分布极为广泛,各种脏器和组织中的血管结构不同,特征分明,执行功能各异。在保障机体对血管进行精细准确调控的过程中,细胞是通过受体接受生理和病理性的刺激,进而发生一系列细胞内的信号分子级联反应,细胞对外界环境的变化发生反应。在不同部位的血管,以及同一部位血管的不同细胞上,受体的种类、密度甚至介导的效应都各不相同。血管受体的这种异质性,是血管个性化的主要原因之一。因此,血管上的受体对血管正确执行功能、应对病理刺激起到了“承外启内”的至关重要作用。
一、受体的基本概念
2000年国际药理学联合会受体命名与药物分类委员会提出可以定义为受体的蛋白质应具备以下四条标准:①具有已知的蛋白质序列;②具有明确的信号转导途径;③有内源性受体表达;④有确定的激动剂和拮抗剂,已知其相应的药理学特性和功能效应。这四条标准明确了受体应具备的性质,也将受体与其他生物大分子区别开来。
受体的分类,按照受体的结构和功能,受体可以分为G蛋白偶联受体、催化受体、离子通道受体和核受体。
按照药理学的分类概念,依照与配体结合时受体所在的部位,受体可以分为膜表面受体和细胞内受体。膜表面受体主要存在细胞膜表面,与细胞外的神经递质、生长因子、细胞因子、循环中激素、组织局部释放的递质等配体结合。细胞内受体又可分为分布在细胞器上的受体和核内的受体。
受体的信号转导有:①GPCR的信号转导 ②催化受体的信号转导 ③GPCR转位激活催化受体
二、血管上的G蛋白偶联受体
GPCR是受体中最大的家族,分布于血管的受体大多数属于此类受体。由于血管壁上分布的受体很多,这里选择两个主要的受体,简述它们在介导血管功能中的作用,主要信号转导途径以及选择性激动剂和拮抗剂。
肾上腺素受体:表达于血管平滑肌,根据对特异性配基的亲和力、信号通道和基因序列以及在染色体上的位置,肾上腺素受体可分为α1、α2、β三类。α1-AR包括α1A、α1B、α1D三种亚型,α2-AR包括α2A、α2B、α2C三种亚型,β-AR包含β1、β2、β3三种亚型。
血管紧张素受体:血管紧张素受体Ⅱ在血管张力调节中发挥重要的作用,在高血压病与血管痉挛发病学中也占有重要的地位。血管紧张素受体主要分为两个亚型:AT1R和AT2R,均属于七次跨膜的G蛋白偶联受体,啮齿类动物AT1R包含两个亚基,AT1aR和AT1bR。ATR内源性激动剂,包括血管紧张素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,其中血管紧张素Ⅱ的作用最强。血管紧张素主要通过AT1R发挥作用。内皮细胞上表达的AT1R可能会短时间促进NO的合成分泌,但长时间激动引起的总体效应是抑制eNOS的活性和NO的合成。
趋化因子受体:属于GPCR,其配体是分子量小(8000-17000),且具有趋化活性的一大类细胞因子,即趋化因子。趋化因子通过与细胞表面的趋化因子受体结合,激活相应信号转导,主要介导的生物学功能是引起白细胞定向移动并聚集到特定部位,引起炎症反应。但是,多数趋化因子受体在血管内皮细胞和平滑肌细胞上也有表达 。
三、血管上的催化受体
催化受体也是受体中的一个大家族,血管上有很多此类受体分布。催化受体超家族的内源性配体为肽或蛋白质,多为生长因子、细胞因子、炎症因子等。配体结合引起受体的二聚化,进而发挥功能,主要参与血管的生成、修复、重塑和功能调节。
血管内皮生长因子受体主要包括:VEGFR1、VEGFR2和VEGFR3三个亚型,属于酪氨酸激酶受体家族。
胰岛素样生长因子受体是酪氨酸激酶受体,由两个胞外α亚基和两个胞内β亚基组成异源四聚体。
血小板源生长因子受体是酪氨酸激酶受体,有PDGFRα和PDGFRβ两种亚型。
表皮生长因子受体是最早发现的酪氨酸激酶受体,广泛分布于人体各种组织细胞膜上。EGFR是原癌基因c-erbB1的表达产物,是人表皮生长因子受体家族成员之一。
四、受体研究的基本方法
生物医学基础研究的很多实验方法都可以用于受体研究。为了更好的理解受体的特性和实验方法的理论基础,需要理解受体药理学的一些基本概念和名词定义,比如:受体识别位点、受体数目、激动剂、共同激动剂、拮抗剂、别构调质、同位相互作用、别构相互作用、别构转换、效能、EC50、pEC50、半数有效剂量(ED50)、激动剂最大效应、等效摩尔浓度比、等效剂量比、浓度比率、IC50、pA2、配体-受体相互作用的平衡解离常数K、pK、完全激动剂、部分激动剂、反向激动剂、储备受体、竞争性拮抗和非竞争性拮抗等。从药物浓度-效应关系来定量分析药物与受体的相互作用是受体功能分析的重要方法;也就是通过激动剂引起的生物学效应,或拮抗剂对激动剂效应的影响,来定量分析激动剂或拮抗剂与受体的亲和性。但是药物与受体的相互作用与药物分子向受体的扩散速度、作用过程以及反应速度等动力学因素有关,因此,一般受体功能分析是在离体组织上分析平衡条件下的药物浓度效应曲线,以简化复杂的动力学因素。
激动剂分析方法:当激动剂作用于受体,进而产生可测生物学效应时,如果令激动剂浓度为自变量,效应为因变量,可得到一条浓度-效应曲线。这条曲线始于原点,随着激动剂浓度的增加,效应相应增大。由于受体与配体的结合,具有可饱和性,因此当效应增加到一定程度时,则不再随药物浓度增加而增大。从浓度效应曲线可得到最大效应,它反映药物的内在效率,它表示药物对受体的亲和性和药物的效能,如果将横轴上的药物浓度转换成对数浓度,曲线呈s形,曲线最高点仍为Emax,引起50%的Emax,激动剂的对数浓度即为pD2,如果两条浓度效应曲线的Emax相等,且起点相同,则其对数浓度-效应曲线是两条平行的s型曲线,两条曲线间的水平距离等于两条曲线EC50比值的以10为底的对数值。
拮抗剂分析方法:拮抗剂基本上不引起生物学效应,但可根据其对激动剂所致生物学效应的影响来确定其与受体的亲和性,竞争性拮抗剂与受体的亲和性通常采用Schild作图法求得。其原理是在一定浓度竞争性拮抗剂的存在下,激动剂的浓度-效应曲线平行右移,拮抗剂的亲和性越高,右移越多。通常采用三个以上浓度的拮抗剂。在它们的存在下,制备激动剂浓度-效应曲线,分别与对照情况下的浓度-效应曲线作比较。Schild方程为lg(dr-1)=lg[B]-lgKB,dr为相应浓度拮抗剂(B)存在时浓度-效应曲线的EC50值与对照浓度-效应曲线的EC50值的比值,也称为剂量比。如果采用三个浓度的拮抗剂,则可得到三个dr值,以所采用的拮抗剂浓度的对数值为横坐标,以相应的浓度拮抗剂的剂量比-1的对数值 [lg(dr-1)]为纵坐标,得一直线,其与横坐标的交点即为该拮抗剂亲和性的pA2值。
(摘自《血管生物学》第2版)