β2受体遗传多态性与β2受体激动剂

1、2受体遗传多态性与2受体激动剂Origin临床发现某些COPD患者使用2受体激动剂（2-AG）雾化吸入后气紧症状反而加重,原因?长期规律使用SABA (eg.万托林 )导致2-AR下调?其机制是什么?多久开始出现?长期使用LABA是否同样导致2-AR下调? 联用ICS是否可以阻止/延缓2-AR下调?Database & search strategyPubmed ; Embase; CNKI(beta 2-adrenergic receptor*) OR (beta 2-adrenoceptor*) OR (beta 2-AR) OR (ADRB2) AND (genetic polymorp

2、hism) OR (genotype*) OR (gene* encoding*)AND (beta 2-agonist*) OR (beta2 AG) OR (salbutamol) OR (Salmeterol) OR (formoterol) OR (terbutaline) OR (bambuterol) OR (carbuterol) OR (pirbuterol) OR (Bitolterol) OR (fenoterol) OR (colterol) OR (rimiterol) OR (mabuterol) OR (cimaterol) OR (xamoterol) OR (R

3、eproterol) OR (prenalterol) OR (tulobuterol) OR (ibuterol)Context2-AG作为一种支气管扩张药物，单独或与ICS联用广泛用于治疗各种呼吸系统疾病90年代中期，ADRB2基因的单核苷酸多态性（SNPs）被发现体外实验证实一些SNPs与受体的功能相关。此后，人们在ADRB2编码区的上游启动子区也发现了SNPs人群研究发现ADRB2的遗传多态性十分普遍，某些位点的等位基因频率高达40%以上ADRB2的遗传多态性在不同种族的分布不同上述研究使人们推测：作为与2-AG结合的关键因子，ADRB2的遗传多态性可能影响2-AG的疗效。定位于染色体

4、5q31-32其编码区及非翻译序列 均无内含子只有一个外显子约1,200个碱基对 ADRB2 基因图ADRB2基因编码区存在9个SNPs（46 、79 、100 、252 、491 、523 、1053 、1098 、1239），其中4个导致受体的AA.转换，分别是：4679100491ADRB2基因非编码区，已发现10个SNPs其中至少2个与受体的功能相关 47- 137 ADRB2 结构图413个氨基酸残基46,500道尔顿7个跨膜疏水螺旋半胱氨酸棕榈酰化，将C段固定于细胞膜2 AG结合位点SNPs导致的AA转换位点：16 Arg/GLyGln/Glu164 Thr/Ile34 Val/M

5、et与G蛋白结合的区域受体失敏感化的相关区域与受体下调相关的位点ADRB2 distribution in human lung放射自显影技术显示，ADRB2在肺组织广泛分布：airway smooth muscle (30-40,000per cell) epithelialand endothelial cellstype II cellsmast cellsPET技术显示ADBR2在呼吸道的分布显著多于心血管系统。但在正常人群和哮喘人群无差异肺组织ADBR2密度与FEV1成反比ADRB2 activationADRB2有激活和失活两种状态，静息时两者处于平衡状态，失活状态占绝对优势。AD

6、RB2与Gs-GTP结合时处于激活状态，当GTP降解为GDP时，Gs的亚基与ADRB2的亲和力与下降，受体与Gs解离，处于失活状态。2-AG可能与Gs-GTP结合，使平衡向激活状态转换。ADRB2信号传导通路ATPGs5-AMPPDEcontrol of muscle tone抑制细胞膜对Ca2+通道抑制肌浆网Ca2+的释放加速胞浆内Ca2+的摄取经典的cAMP途径MAPK途径ADRB2活化的MAPK作用：1.磷酸化糖皮质激素受体（GR）的丝氨酸残基，使GR对GCS更敏感2.使GR从胞浆向细胞核内移位这是ADRB2与GR协同作用的分子基础ADRB2/AG interactions结合的关键位点

7、是Asp113，Ser204，Ser207，Asp293结合的位点均位于跨膜疏水的螺旋的核心受体的氨基酸残基与配体的特定结构域通过不同的分子间作用力相结合2-AG与ADRB2的结合特性与药物本身的特性有关：沙丁胺醇为水溶性药物，可直接到达结合位点，但与受体结合的时间也较短，所以沙丁胺醇作用迅速，持续时间也短。福莫特罗有中度亲脂性，可进入形成小的含水囊腔，并逐步从其中渗透出来与受体位点相结合。含水小囊的大小由福莫特罗的浓度和剂量有关。因此，福莫特罗作用较沙丁胺醇稍慢，持续时间长，且与剂量相关。沙美特罗的亲脂性是沙丁胺醇的1000倍。分子很快弥散入细胞膜（30min) 。而且其分子的侧链可以和第4

8、跨膜环上的辅助结合位点结合，一旦结合很难解离。故其作用缓慢而持续时间长，且与剂量无关。异丙肾上腺素与受体的亲和力最强，沙美特罗和福莫特罗与配体的亲和力是沙丁胺醇的3-4倍。全激动剂和部分激动剂大部分2-AG具有中等效能，如果受体数量足够，这些药物都是全激动剂，但如果受体数量不足，则只能是部分激动剂不能达到应有的最大效应体外实验发现临床常用剂量的沙美特罗只能占据4%的ADRB2 ，这意味着有96%的受体储备。因此，临床上当长期使用沙美特罗的哮喘患者如果出现哮喘急发，使用沙丁胺醇补救治疗仍然有效2-AG的立体构象所有的2-AG都存在-OH ,导致分子结构不对称，因此存在旋光异构体（，），混合物为消

9、旋体。右旋异构体与受体的亲和力较高某些2-AG分子（非洛特罗、福莫特罗、丙卡特罗）存在两个不对称中心，因此存在4种异构体（RR、RS、SR、SS）R-沙丁胺醇的受体亲和力是S的100倍RR-福莫特罗的受体亲和力是SS的1000倍2受体失敏感化伴随受体的活化，开始受体失敏感化的自动调控，这是为了防止2受体过度激活主要步骤：受体与腺苷酸环化酶失偶联失偶联的受体内陷内陷受体磷酸化磷酸化受体与抑制蛋白结合使部分与激动剂结合的2受体与Gs蛋白解偶联，从而抑制受体过度激活受体失敏感化的程度取决于受体与激动剂作用的强度和持续时间AC2受体失敏感化受体失敏感化过程在不同的细胞和不同的组织有显著差异人淋巴细胞暴

10、露于激动剂后迅速出现受体失敏感化；而人支气管平滑肌细胞就明显延迟人支气管平滑肌细胞中的2受体激酶和G蛋白偶联受体激酶仅为肥大细胞的10%-20%，这提示人支气管平滑肌细胞受到受体失敏感化的影响较肥大细胞小有研究发现接触异丙肾上腺素后肥大细胞的cAMP在90秒内达峰，人支气管平滑肌细胞而得cAMP水平却没有平台期，在实验期间以恒定的速率增加，这提示：临床发现重复使用2激动剂出现耐药的情况，可能是由于肥大细胞引起，而不是人支气管平滑肌细胞的2受体失敏感化引起2受体下调暴露于激动剂数小时后，细胞膜表面的受体数量减少，称为受体下调，这一过程并不依赖于受体的磷酸化通过泛素E3连接酶使受体泛素化，从而激活

11、受体的降解过程目前认为2受体除了通过失敏感化过程来负反馈调节自身功能外，受体与配体结合的同时也通过cAMP途径调控2受体的基因表达当细胞暴露于高浓度异丙肾上腺素时， 2受体的转录下降约50%，相反，当使用沙美特罗治疗时，2受体基因的表达无明显下调2受体下调PET扫描发现，连续使用沙丁胺醇2周（4mg po bid/200ug Qid）即导致肺部2受体密度下降22%，且沙丁胺醇的支气管扩张作用也下降。糖皮质激素可以促进2受体基因的转录，调节受体数量和受体与腺苷酸环化酶的偶联在健康个体和哮喘患者，系统使用糖皮质激素可以逆转由2激动剂导致的受体下调。但是，吸入糖皮质激素并不能似乎并不能改善由LABA

12、引起的受体下调ADRB2遗传多态性白种人分布频率Gly16 f = 0. 61亚洲人群Gly16 f = 0. 40黑人Gly16 f = 0. 50白种人分布频率Gln27 f = 0. 57亚洲人群Gln27 f = 0. 80黑人Gln27 f = 0. 73白种人分布频率Ile f = 0. 01作者位点对象结果时间Reishaus E16转染细胞、HASMCGly16组受体下调较其他组显著1993Green SA164转染细胞Ile164组受体亲和力比Thr164低四倍19942001Green SA16、27转染细胞Gly16组受体下调增强Glu27组受体下调减弱1994Green

13、 SA16、27HASMCGly16组受体下调增强Glu27组受体下调减弱16位多态性与受体失敏感化无关Glu27组的受体失敏感化作用减弱1995Moore PE16、27HASMCGly16倾向于受体失敏感化增强Glu27受体失敏感化增强（与其他人结果矛盾）2000Chong LK16、27人肥大细胞（）2000体 外 实 验作者位点方法结果时间Martinez FD16、27儿童，吸入单剂沙丁胺醇Arg16组肺功能改善达预计值的人数是Gly16组的5.3倍，27位点对结果无影响1997Lima JJ16中度哮喘患者口服沙丁胺醇6hArg16组疗效更佳1999Lipworth BJ16、27单剂福莫特罗吸入解救乙酰甲胆硷所致支气管痉挛（）1999Rahman SU16、27口服沙丁胺醇2w后评估受体下调（PET法）Gly16组或杂合子组受体下调增强Glu27组受体下调减弱1997短期SABA & ADRB2多态性2-AG长期治疗 & ADRB2多态性作者位点方法结果时