張洪偉，閆 華(綜述)，李 宏(審校)

(1.天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院神經外科，天津300211;2.天津市環(huán)湖醫(yī)院神經外科，天津300070)

G蛋白耦聯(lián)受體40(G protein-coupled receptor，GPR40)是GPR家族成員之一，是中長鏈脂肪酸的特異性受體。GPR40在被激活后可以刺激胰島β細胞分泌胰島素，從而調節(jié)糖代謝。同時，其激動劑二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)還對缺血性腦損傷有保護性作用。除胰島β細胞外，腦組織內的錐體神經元也可以合成胰島素。胰島素不僅可以降低血糖，還對缺血性腦損傷有保護性作用。GPR40發(fā)揮腦保護作用很可能與中樞神經內的胰島素密切相關。

1 GPR40的分布特征

GPR40在肝臟、心臟、骨骼肌、胰腺和腦等組織中都有表達。在胰腺中表達水平最高，而且在胰島中的表達濃度是整個胰腺表達濃度的 17倍［1］。Briscoe等［2］的研究顯示，GPR40在靈長類動物腦中也有表達，但在嚙齒類動物的大腦中并未發(fā)現(xiàn)GPR40。Ma等［3-4］對成年猴腦和脊髓進行了系統(tǒng)研究，在大腦皮質、海馬、杏仁核、下丘腦、小腦和脊髓的多種神經元中都存在GPR40，主要位于這些神經元的核與核周體。另外，在大腦白質中的星形神經細胞、大腦皮質的分子層和多形層、側腦室后角的腦室下區(qū)等均發(fā)現(xiàn)了GPR40的免疫反應;他們用雙重染色法還發(fā)現(xiàn)海馬齒狀回的顆粒層下區(qū)中，由巢蛋白標記的神經前體細胞和由CD31標記的內皮細胞均有GPR40表達。早在2003年Briscoe等［2］就用定量反轉錄-聚合酶鏈反應檢測發(fā)現(xiàn)了人腦組織中普遍表達GPR40，尤其是黑質和延髓表達水平最高。

2 GPR40的生物學功能

近年來研究認為GPR40是中長鏈脂肪酸的特異性受體［5］。GPR40對短鏈脂肪酸不敏感，而對中長鏈不飽和脂肪酸敏感，特別是十二碳至十六碳的飽和脂肪酸和十八碳至二十二碳的不飽和脂肪酸對GPR40的刺激活性很明顯［6］。Shapiro等［7］在實驗中證實，脂肪酸對GPR40陽性細胞的作用在白蛋白濃度增高時受到抑制?？梢酝茢啵珿PR40陽性細胞是被非酯化脂肪酸激活的。研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸對GPR40的作用還與其濃度有關。Briscoe等［2］的研究結果表明，生理濃度脂肪酸具有最佳刺激作用。Kim等［8］在中樞神經中的GPR40研究中發(fā)現(xiàn)DHA在神經生存和分化中起重要作用，而海馬與認知功能關系密切［9-12］，這種作用很可能是DHA提高了海馬內GPR40表達造成的。

3 GPR40的生物學效應

3.1 調節(jié)胰島素分泌 體外培養(yǎng)分析表明，脂肪酸刺激第6小鼠胰腺細胞系(mouse insulinoma cell line 6，MIN6)細胞分泌胰島素。Doshi等［13］給小鼠服用GPR40受體激動劑，使小鼠體內葡萄糖刺激性胰島素分泌增多。胰島素抵抗是糖代謝紊亂中的一個難題，研究發(fā)現(xiàn)GPR40受體激動劑可以改善胰島素抵抗小鼠對血糖的耐受能力［14］。Itoh等［15］發(fā)現(xiàn)經過小分子干擾RNA的處理，MIN6細胞上GPR40 mRNA的表達減少，應用中長鏈脂肪酸不能再刺激MIN6細胞分泌胰島素。Latour等［16］對剔除GPR40基因的小鼠進行研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酸刺激后的胰島素分泌較對照組減少約50%。Alquier等［17］進一步發(fā)現(xiàn)剔除GPR40后，給予脂肪酸、葡萄糖和精氨酸刺激，胰島素釋放明顯減少。因此，不難得出GPR40參與脂肪酸增強葡萄糖誘導的胰島素分泌的結論。Feng等［6］發(fā)現(xiàn)脂肪酸激活GPR40陽性細胞后，磷脂酶C和L型鈣離子通道開放，細胞內鈣離子濃度升高，而鈣離子升高是細胞分泌胰島素的關鍵。Gilon等［18］發(fā)現(xiàn)把MIN6細胞置于缺乏鈣離子的介質中，非酯化脂肪酸不能刺激MIN6細胞分泌胰島素;鈣離子通道阻滯劑硝苯地平能夠抑制用非酯化脂肪酸處理的MIN6細胞的葡萄糖刺激的胰島素釋放，均提示鈣離子內流是非酯化脂肪酸增強葡萄糖刺激的胰島素釋放的關鍵環(huán)節(jié)。另外，GPR40被激活以后，細胞內的環(huán)磷酸腺苷和蛋白激酶A活性增加，減少細胞的電壓門控鉀離子通道電流，促進細胞分泌胰島素。但是，在正?；A血糖的條件下脂肪酸并沒有明顯作用，而在可以刺激胰島素分泌的血糖濃度時效果明顯，可見非酯化脂肪酸是葡萄糖刺激細胞內鈣離子濃度增高的增強劑。Del Guerra等［19］發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者的胰島中GPR40表達較少。值得注意的是，長期應用脂肪酸可增加其對胰島β細胞的脂毒性作用，較長時間內應用可使胰島細胞過度分泌造成低血糖或胰島功能衰竭［20］。在GPR40－/－小鼠中，非酯化脂肪酸對胰島β細胞的脂毒性則并不發(fā)生［21］，且長期高脂飲食發(fā)生胰島素抵抗事件也較 GPR40陽性組少［22］。

3.2 GPR40對中樞神經的作用 Kawakita等［23］發(fā)現(xiàn)DHA作為GPR40的高親和性配體，有促進成熟神經生成的作用和抑制神經細胞凋亡的作用。有學者發(fā)現(xiàn)除了外源性DHA外，星形細胞可以合成DHA，且已達成對神經細胞的保護性作用［24］。在猴腦的海馬齒狀回的血管內皮細胞和星形細胞上都被證實有GPR40蛋白，血管內皮細胞再釋放信號因子到母細胞，促使神經元母細胞自我更新和分化為神經元［25］。GPR40可以促進骨髓間充質干細胞表達神經元的表面標志物［26］。大鼠神經干細胞神經轉染GPR40基因后可以在DHA作用下更快分化［27］。GPR40蛋白水平在缺血后2周內不斷升高，第15天達到高峰，經過光密度定量分析，GPR40增多差異有統(tǒng)計學意義［28］。成熟細胞標志物神經元核蛋白陽性的GPR40明顯增多，未成熟神經細胞標志物唾液酸神經細胞黏附分子陽性的GPR40細胞在缺血后增加了1.5倍［4］。猴腦在缺血后2周內GPR40表達增多，這正與成熟神經生成的時間點吻合［29］。另外，GPR40在DHA作用下可以對缺血性腦損傷的猴子記憶能力有恢復作用［4，30］，可以推斷GPR40與成熟神經生成和修復密切相關。目前，對神經病理性疼痛治療藥物的研究主要集中在鎮(zhèn)痛藥、鈉拮抗藥、緩激肽阻斷藥、5-羥色胺受體阻斷藥、生長因子抑制藥、谷氨酸抑制藥、腺苷抑制藥等［31-32］。但研究發(fā)現(xiàn)GPR40可以調節(jié)疼痛反應［33］，證實GPR40與神經功能關系密切。進展型腦卒中后，胰島素抵抗發(fā)生，血糖升高［34］，而GPR40可以使胰島素抵抗狀態(tài)的血糖下降，使得通過干預GPR40治療顱腦創(chuàng)傷成為可能。此外，糖尿病是阿爾茨海默病及血管性癡呆的高危因素［35-37］。癡呆與海馬代謝有著密切聯(lián)系，而GPR40同樣存在于海馬，GPR40可能在預防或治療癡呆方面發(fā)揮一定作用。

4 小結

GPR40可以刺激胰島 β細胞分泌胰島素，在DHA的作用下可以促進成熟神經生成和抑制神經細胞凋亡，保護神經以減輕損傷。除此之外，GPR40還有調節(jié)疼痛的作用，從另一角度證實GPR40與神經系統(tǒng)的關系。胰島素同樣具有神經保護作用，腦組織內廣泛存在GPR40和胰島素受體，且部分神經細胞還可以分泌胰島素。胰島素和GPR40在中樞神經系統(tǒng)內很有可能存在密切聯(lián)系，有待于進一步研究。

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