受体与疾病研究进展

1、1 受体是位于细胞膜上或细胞内，能与相应的 分子特异性结合，传递信号，引起生物效应 的生物大分子，是细胞信号传导系统的重要 组成部分，具有信号转导和放大作用 配体（ligand）：激动剂和拮抗剂 (1) 识别信号物质（配体） (2) 传递信号 2 (1) 概念提出 (2) 药理学研究 (3) 放射配体结合研究 (4) 分子生物学研究 2. 受体学的四个发展阶段 3 (1) 概念提出 4 n19世纪末和20世纪初在实验室研究的基础上提出 n英国药理学家Langley观察到阿托品对猫唾液分泌 具有拮抗作用，烟碱与箭毒对骨骼肌的兴奋和抑 制作用时，提出药物是作用于神经与效应器之间 的“接受物质”(r

2、eceptive substance) n1908年德国细菌学家Ehrlich首先提出受体 (receptor) 概念，指出药物必须与受体进行可逆性或非可逆 性结合，方可产生作用 (“锁和钥匙”) 1937年英国药理学家Clark提出的剂量-效应曲线 和受体占领受体占领学说学说，该学说认为：受体只有与药 物结合才能被激活并产生效应，而效应的强度 与占领受体的数量成正比，全部受体被占领时 出现最大效应 1954年荷兰药理学家Ariens提出内在活性内在活性学说学说， 对经典受体学说提出了修正，认为药物需具内 在活性 (intrinsic activity)，方能产生效应 5 (2) 药理学研究

3、1962年美国科学家、核受体之父Jensen和同事 Jacobson（博士后）首先用高放射比度的氚标雌 二醇 (3H-E2) 证实大鼠子宫、阴道存在雌激素受 体 (ER) 该阶段最大贡献是可以将受体作为实体进行研究， 目前该方法仍是研究受体的基本方法 6 (3) 放射配体结合研究 1982年日本科学家Noda和Numa利用重组DNA克 隆技术首次确定了N-胆碱受体亚单位的一级结 构，标志着受体研究进入分子生物学研究阶段 此后受体研究有了突飞猛 进的发展（受体一级结构、 受体后信号转导，受体的 三维结构等） 7 (4) 分子生物学研究 (1) 特异性 亲和力：平衡解离常数（Kd） 反应平衡时：

4、Kd是使受体结合一半所需的配体浓度（mol/L） Kd越小，亲和力越高 RLRL RLRL = = KdKd R+LR+L RL RL 8 受体变构（conformational change） 相对特异性：同源的受体与同源的配体之 间可以出现交叉结合 9 (2) 饱和性 受体和配体结合的饱和曲线 配体的最大结合量 (Bmax)：反映受体的含量 L Bmax RL/RT 10 (3) 竞争性抑制 (4) 可逆性 配体与受体的结合是可逆的，配体与受体复合 物可以解离，解离后得到的是配体而非代谢产物 11 按配体分： Ad receptor: 1, 2, 1, 2, 3 ACh receptor:

5、 M1, M2, M3, M4, M5, NN, NM DA receptor: D1, D2 Histamine receptor: H1, H2 Opioid receptor: , , GABA receptor: A, B, C 12 按细胞定位分： 膜受体、细胞内受体 13 (1) 膜受体的分类： 按功能分： 神经递质和激素受体 转货受体（cargo receptor） 粘附受体（cell adhesion receptor） 14 (1) 膜受体的分类： 按受体结构和作用机制分： G蛋白偶联受体 离子通道型受体 酶耦联受体 15 16 按受体结构和作用机制分: G蛋白偶联受体 (G

6、 protein-coupled receptor，GPCR): 单一肽链，7TM 识别、结合信号分子识别、结合信号分子 与与G蛋白耦联蛋白耦联 Transmembrane domain （TM） 胞外域胞外域 胞内域胞内域 跨膜域跨膜域 17 离子通道型受体：配体门控离子通道 N-乙酰胆碱受体（阳离子通道）：4TM，五聚体 -氨基丁酸受体（阴离子通道）：4TM ，五聚体 IP3受体（Ca2+通道）：68TM ，四聚体 18 4-5个亚单位 (肽链) 组成， 每条肽链4次 跨膜 受体活化 离子通道开放 膜去极化 或超极化 19 酶耦联受体： 酪氨酸激酶受体 鸟苷酸环化酶受体 丝氨酸或苏氨酸激酶

7、受体 磷酸酶受体 20 21 l 细胞外段，配体结合部位 l 中间段，跨膜结构 l 细胞内段，酪氨酸激酶 配体：胰岛素、胰岛素样生长因子、上皮生 长因子、血小板生长因子、淋巴因子 22 (2) 细胞内受体的分类 甾体激素受体：糖皮质激素、盐皮质激素、 雌激素、孕激素、雄激素 非甾体激素受体：甲状腺激素、维甲酸、VD3 孤儿受体：？ 23 以甾体激素受体为例 转录活性功能区转录活性功能区 具有细胞和启动子的特异性具有细胞和启动子的特异性 识别、结合特异性激素识别、结合特异性激素 COOH NH2 配体结合区配体结合区DNA结合区结合区N-端结合区端结合区 高度保守、具有两个锌指结构高度保守、具有

8、两个锌指结构 与靶基因中的激素反应元件特异性相互作用与靶基因中的激素反应元件特异性相互作用 24 识别并结合配基（recognition and specific binding） 转导信号（signal transduction) 基因调节学说: 第二信使学说：环磷腺苷 (cAMP)、环磷鸟苷 (cGMP)、肌醇磷脂、钙离子等 25 GPCRs介导的跨膜信号转导 26 G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells Alfred G. GilmanMartin Rodbell 27 Norma

9、l Lymphoma Cell Mutated Lymphoma Cell 28 29 G-蛋白蛋白 (鸟苷酸结合蛋白)： 细胞膜内侧，由、 亚单位组成 效应蛋白： l腺苷酸环化酶 (AC) l磷脂酶C (PLC) l离子通道：Ca2+、K+通道 1. The G protein, composed of alpha-, beta- and gamma-subunits, in its resting state with bound GDP. 2. The receptor with bound hormone activates the G protein and replaces GDP

10、. 3. .with GTP and the G proteins is activated. The subunits separate. 4. Some seconds later the GTP, bound to the alpha-subunit, is hydrolysed to GDP. The subunits recombine. 30 Second messenger G protein effector Protein kinase 31 (1) cAMP-PKA pathway (2) IP3-Ca2+ pathway (3) DG-PKC pathway (4) G

11、protein-ion channel pathway 32 33 磷酸肌醇信号通路磷酸肌醇信号通路 34 酶耦联受体介导的跨膜信号转导 (1) Tyrosine Kinase Receptor 35 Insulin receptor 36 Growth factor receptor 37 Mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway PTK: protein tyrosine kinase Ras: G protein. It consists of an subunit, subunit, and subunit MAPKKK: MAPK

12、 kinase kinase MAPKK: MAPK kinase MKP: MAPK phosphatases TF: tissue factor 38 (2) Receptor guanylyl cyclase Soluble GC 39 离子通道受体介导的跨膜信号转导 N2-ACh receptor channel 40 细胞内受体介导的信号转导途径 型核受体 型核受体 41 I型核受体的作用机制型核受体的作用机制 42 II型核受体的作用机制型核受体的作用机制 43 44 (1) 受体数量的调节 向下调节：受体数量减少 向上调节：受体数量增多 机制：受体合成速度和/或分解速度变化 膜受

13、体介导的内吞与受体的再循环 受体的位移或活性部位的暴露 配体与受体之间还存在异源性调节 45 (2) 受体受体亲和力调节：亲和力调节：受体磷酸化与脱磷受体磷酸化与脱磷酸化酸化 46 受体的寡聚化受体的寡聚化 受体的变构受体的变构 失敏 (desensitivity): 受体接触激素/配体一定 时间后其功能减退，对特定配体的反应性减弱 增敏 (hypersensitivity): 受体接触激素/配体一 定时间后其功能增强，对特定配体的反应性增强 47 （3）受体与其效应器解联 （4）受体的扣押与内移 （5）储备受体 (spare receptor) 48 Spare receptors (rec

14、eptor reserve) MAX Magnitude of response IS NOT proportional to receptor occupancy 49 放射配基结合分析法 亲和层析法 单克隆抗体技术 分子生物学技术 生物信息学技术 50 51 52 病史：女性，6岁时因自幼皮肤黄色瘤就诊.患儿 出生时臀部即有一绿豆粒大小之疹状黄色瘤， 此后，黄色瘤渐扩展为条纹状及片状，且颈后、 肘部和膑骨等肌腱附着处及眼内、外眦部先后 出现斑块状、条纹状黄色瘤。5岁后双手指、 足趾伸肌腱及跟腱先后出现大小不等的结节状 黄色瘤。 体检：心脏听诊主动脉瓣区可闻级收缩期杂音 53 实验室检查：

15、总胆固醇(TC) 21.3 mmol/L (2.825.95 mmol/L) 甘油三酯(TG) 1.2 mmol/L (0.561.7 mmol/L) HDL-C 0.8 mmol/L (1.032.07 mmol/L) LDL-C 19.6 mmol/L (2.73.2 mmol/L) ECG示左室肥厚及心肌缺血 心脏多普勒检查显示主动脉壁增厚/狭窄/异常光斑 进一步病史： 7岁时每于剧烈运动即心绞痛发作 8岁时奔跑后突发前室间隔心肌梗死 10岁于冠脉搭桥术后猝死 54 该患者患有何种疾病？ 该疾病的分子机制是什么？ 家族性高胆固醇血症患者 FH是由于基因突变引起的LDL受体缺陷症，为常染

16、色体显性遗传，易伴发冠心病、动脉粥样硬化等症。 55 LDL受体突变的类型及分子机制 56 LDL受体缺陷： 数量减少：LDLR基因突变而不能编码正常的受 体蛋白，致受体合成减少。最常见，占50%以上 结构异常：编码LDLR配体结合区的碱基缺失或 点突变，使LDLR不能与配体结合 功能异常：编码LDLR胞浆区的基因突变使LDLR 与LDL结合后不能聚集成簇而内吞入细胞 57 58 59 受体基因表达异常导致受体数量异常 受体基因突变导致受体结构异常 自身免疫性受体功能失调 受体相关因子或辅助因子异常 60 概念： 因受体的数量、结构或调节功能变化，使受体不能 正常介导配体在靶细胞中应有的效应所

17、引起的疾病 分类： (1) 遗传性受体病 (2)自身免疫性受体病 (3)继发性受体异常 61 例： 1. 家族性高胆固醇血症 2. 家族性肾性尿崩症 3. 睾丸女性化综合征 62 遗传性ADHR异常 基因突变引起： ADHR合成减少，使数量不足 ADHR胞外环结构异常，致其与ADH的亲和力 降低 63 发病机制发病机制 (mechanism) 表现表现 (manifestations) v 性连锁隐性遗传性连锁隐性遗传 v 男性儿童发病男性儿童发病 v 多尿，烦渴，多饮多尿，烦渴，多饮 v 血浆血浆ADH水平无降低水平无降低 64 又称雄激素不敏感综合征， 为最常见男性假两性畸形。 患者核型为

18、46，XY，有睾 丸，能分泌雄性素，但雄 性素受体基因突变，受体 结合雄激素的能力丧失或 减低，或受体-配体复合物 不稳定，雄性素不能正常 发生效应 65 体内产生抗受体的自身抗体而引起的疾病 自身抗体按其作用的不同可分为两大类：封闭 型抗体和刺激型抗体 例： 1. 重症肌无力 2. 自身免疫性甲状腺病 66 67 轻症患者受 累骨骼肌稍 行活动后即 疲乏无力， 休息后恢复。 重症肌无力是一种神经-肌肉间传递功能障碍 的自身免疫病，特征为受累横纹肌稍行活动 后即迅速疲乏无力。轻者仅眼肌，重者可全 身肌肉，严重则呼吸肌受累而危及生命。 抗-AChR抗体导致： 干扰Ach与受体结合 加速受体的破坏

19、 68 69 重症肌无力是骨骼肌N2型胆碱能受体相关的自身免疫 性疾病。表现为骨骼肌反复收缩后迅速出现无力现象 病人的胸腺异常，出现肌样细胞，有N2型胆碱能受体 存在，血中出现N2型胆碱能受体抗体 骨骼肌细胞膜上的胆碱能受体与抗体生成复合物，被 识别降解，导致突触后肌细胞膜上的N2型胆碱能受体 数目减少，反应减弱 可用胆碱脂酶抑制剂治疗 70 十道题自测甲状腺疾病 1.我感到乏力，常犯困，体力和精力都不足。 2.我的大脑思维迟钝，注意力难集中，记忆力下降，行动反应慢。 3.体重突然增加许多。 4.皮肤干燥、指甲很脆、灰白，易折断。 5.常常会觉得冷（即使其他人觉得很舒服的时候也是如此）。 6.

20、我有很多负面的想法，感到情绪低落抑郁。 7.肠道和代谢好像都慢，时常会便秘。 8.感到肌肉和骨骼僵硬酸痛，手感到麻木。 9.我的血压增高或者心跳变慢了。 10.胆固醇水平增高。 下述情况表明什么器官出了问题？ 71 72 TSH受体 73 因抗TSH 受体的自身抗体引起的甲状腺功 能紊乱。 v 刺激性抗体 v 阻断性抗体 刺激性TSH抗体：其与TSH受体结合后能模拟 TSH作用，通过激活G蛋白，促进甲状腺素分泌， 引起甲状腺功能亢进和甲状腺肿大。 在Graves病 (弥漫性甲状腺肿) 患者血中可检出。 (在胞外区与TSH受体30-35位aa残基结合)。 74 毒性弥漫性甲状腺肿 (Graves

21、 disease) v刺激性抗体模拟TSH 的作用 v促进甲状腺素分泌和甲状腺腺体生长 v女性男性 v甲亢、甲状腺弥漫性肿大、突眼 75 76 阻断性TSH抗体:“占坑性”抗体，可存在于 桥本病 (慢性淋巴细胞性甲状腺炎) 和特发性粘 液性水肿患者血中，造成甲低（与受体295-302 和385-395位氨基酸残基结合）。 这种受体结合部位的不同为解释Graves病和桥 本病临床特征的差异提供了分子基础。 77 v阻断性抗体与TSH受体结合 v减弱或消除了TSH的作用 v抑制甲状腺素分泌 v甲状腺功能减退、黏液性水肿 桥本病 (Hashimotos thyroditis) 黏液性水肿 (myxe

22、dema) 78 许多疾病过程中，可因配体的含量、pH、磷 脂膜环境，以及细胞合成与分解蛋白质的能力 等变化引起受体数量和亲和力的继发性改变 79 例： 心力衰竭时心力衰竭时，心脏对异丙肾上腺素引起的正性肌 力反应减弱，即受体对儿茶酚胺刺激发生减敏反 应，包括， 1 受体数量减少，可降至50%以下 2 受体对配体的敏感性降低 受体后信号转导异常，如Gi/Gs比例升高 80 81 82 83 例 1. 霍乱 2. 肢端肥大症和巨人症 84 A Vibrio cholerae bacterium 2007.9 .2伊拉克北部地区暴发 的霍乱已经致使8人丧生 霍乱弧菌 85 霍乱有何临床表现 ？ 其

23、信号转导障碍的分子机制是什么？ 霍乱（Cholera） 霍乱是G蛋白异常的典型疾病，是由霍乱弧菌引起 的烈性肠道传染病。 86 霍乱是因摄入的食物或水受到霍乱弧菌污染而 引起的一种急性腹泻性传染病，发病急、传染 性强、病死率高，属于国际检疫传染病 每年，估计有300万500万霍乱病例，另有10 万12万人死亡。病发高峰期在夏季，能在数 小时内造成腹泻脱水甚至死亡发病急、传染性 强、病死率高，属于国际检疫传染病 霍乱弧菌能产生霍乱毒素（外毒素），造成分 泌性腹泻，即使不再进食也会不断腹泻，洗米 水状的粪便是霍乱的特征 87 88 89 90 孙明明（2.33米）巨人与记者(1.75米)合影 什 么 患 者 有 如 此 表 现 ？ 91 患者X线表现 92 93 例： 胰岛素抵抗性糖尿病（型糖尿病） 94 95 除受体病外，许多疾病的发病机制与受体变化有 关 已知：胰岛素受体减少与肥胖症、儿茶酚胺受体 亲和力的减弱与哮喘病、各种激素受体与内分泌 疾病、肾上腺素受体与心血管疾病、生长因子受 体与恶性肿瘤、神经递质受体与神经精神病、细 胞粘附受体与炎症反应、损伤修复以及凝血、血 栓形成 9