RGS4在药物依赖受体信号通路中的调节作用

【摘要】药物依赖形成机制复杂，涉及多脑区、多受体信号通路的共同调节。G蛋白信号调节因子4（RGS4）可通过作用于多巴胺、阿片、代谢型谷氨酸等受体系统参与药物依赖形成的调节。笔者以RGS4为靶点，通过对多巴胺、阿片、代谢型谷氨酸受体系统的影响阐述RGS4在药物依赖相关受体信号通路中的调节作用。

【关键词】G蛋白偶联受体调控因子4；药物依赖；多巴胺受体；阿片受体；代谢型谷氨酸受体

【中图分类号】R74，R963【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2015）08-0026-02

药物依赖（Drug dependence）又称药物成瘾，是一种以强迫性觅药、无限制用药、中断用药后出现戒断症状为典型特征的慢性复发性脑病[1]。其发生发展机理十分复杂，涉及不同药物及脑内多个脑区、多条神经环路、多受体信号分子的共同调节，通过改变神经递质的数量，受体数量、活性及下游细胞内信号转导因子活性或转导途径等导致药物依赖形成[2-4]。药物依赖主要与脑内三个系统密切相关：（1）中脑-边缘多巴胺系统（Mesolimbic dopamine system， MLDS）[5]；（2）阿片受体系统[6]；（3）谷氨酸递质受体系统[7]。尽管不同成瘾药物有不同药理学机理，但是无论急性还是慢性暴露于成瘾药物后都产生相似的作用，即药物奖赏和戒断后的负性情感效应[1]。G蛋白信号调节因子4（Regulator of G-protein signaling 4，RGS4）是G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptor，GPCR）的负性调节因子，可通过加速G蛋白水解失活而“关闭”相关信号因子的传导[8]，在药物依赖形成中扮演了重要角色。

1RGS4的结构、功能及分布

RGS是一组分子大小不同，具有多种功能的蛋白质大家族，它们都有一个保守的约由120个氨基酸组成且具有GTPase激活蛋白（GTPase-activating proteins，GAPs）活性的RGS结构域，主要作用于Gαi和Gαq亚家族GPCR介导的信号通路，可将GTP水解速度提高100～1000倍，缩短激活的GTP-Gai（Gaq）的半衰期，从而加速G蛋白信号通路的“关闭”。所以，RGS是GPCR重要的负性调节因子。RGS4是RGS蛋白大家族中含量较多的一员，结构简单，仅含一个RGS结构域，没有发挥调控功能的结构域。RGS4能削弱与Gαi和Gαq亚基偶联的受体信号因子作用的持续时间及强度。RGS4可与GPCR、Gαq、PLCβ1形成稳定复合物，从而阻断PLC系统介导的磷脂酰肌醇/Ca2+信号；另外，RGS4还与Gβγ有弱的相互作用，激活其他离子通道而发挥效用[8-9]。

RGS4在人脑或者大、小鼠脑中均有较高的表达水平且表达区域分布广泛，主要在额叶皮质、杏仁核、蓝斑、纹状体、海马等脑区含量丰富[10-11]。研究发现，RGS4在精神分裂症[12]、帕金森病[13]等精神疾病的发生发展中起了重要作用。另外，RGS4可参与可卡因、吗啡、苯丙胺等成瘾性药物急慢性给药的调节[14-15]，作为GPCR的负性调节因子，RGS4可通过与受体、效应器酶、支架蛋白和其它信号分子共同形成复杂的信号分子转导复合物，影响其他信号分子的细胞内定位、活性以及稳定性而参与药物依赖形成[16-17]。

2RGS4在药物依赖信号通路中的调节

2.1RGS4在多巴胺受体信号通路中的调节作用多巴胺系统是公认的参与药物依赖形成的经典的神经递质受体系统，大多数成瘾药物主要作用于多巴胺（Dopamine， DA）受体使DA递质释放增加，DA是动机活动和产生欣快感的重要神经递质，是药物依赖中精神依赖和强化效应形成的重要因素[5]。多巴胺受体（Dopamine receptor， DAR）属于G蛋白偶联受体，RGS4可通过与DAR不同亚型间的相互作用而参与药物依赖的调节。已有研究发现，精神兴奋药的使用可不同程度调节RGS4基因的表达，这可能是通过D1R和D2R受体介导的，D1受体激活可降低RGS4表达，而D2R激活则可增加RGS4的表达。RGS4mRNA在纹状体表达丰富，与D1和D2受体存在共表达，在不同时间点使用D1R拮抗剂和D2R激动剂后，RGS4mRNA表达水平的改变与DAR被占据可同时检测到，RGS4mRNA出现延迟性的仅持续短时间的表达上调，而使用D2R拮抗剂后发现RGS4mRNA表达下调[18-19]。成瘾性药物可影响大脑RGS4的表达，Schwendt[14]等发现，慢性间断性或持续性给予可卡因后停药2～3周可导致大鼠前额叶皮质或背侧纹状体RGS4mRNA减少，可卡因对RGS4的精细调节可能是由D1R和D2R介导的，这种调节也是大鼠可卡因觅药行为戒断和复发的基础。另外，急性给予大鼠苯丙胺后也检测到了脑内RGS4表达下调，且苯丙胺能增强D1R拮抗剂引起的RGS4mRNA的增加和D2R拮抗剂引起的RGS4mRNA的减少，D1R和D2R对RGS4在纹状体的表达有相反的影响，在给予低剂量苯丙胺时，D1R介导的RGS4mRNA表达明显下调，而给予高剂量时，总体效应可能被D2R介导的RGS4mRNA表达上调所平衡[20]。上述观点均证实，成瘾药物可能是通过作用于DAR来精细调控RGS4表达，而RGS4也可对D1R、D2R信号级联反应进行微调。

2.2RGS4在阿片受体信号通路中的调节作用阿片类药物依赖和戒断的状态是多种神经递质、受体和细胞内信号转导分子等共同作用形成的[6]。蓝斑是主要的阿片类药物躯体依赖性调控部位，阿片受体密集程度与依赖及戒断症状有直接联系[21]。国外学者发现，重复给予小鼠甲基苯丙胺后停药可导致其行为敏化的形成，而μ-阿片受体（μ-opioid receptor， MOR）敲除小鼠可抵抗甲基苯丙胺诱导的行为敏化形成，在敲除鼠纹状体中，D1R与配体结合减少，RGS4mRNA表达上调[22]。Wang等[23]用MOR或DOR（δ-opioid receptor， DOR）激动剂过夜处理人成神经细胞瘤SH-SY5Y细胞，发现该处理可导致RGS4蛋白水平的显著下调，而这种下调可被阿片受体拮抗剂纳洛酮阻断。阿片受体激动剂所致的RGS4下调可能是通过蛋白酶体途径发生的，且可维持吗啡依赖下的细胞内稳态，基于RGS4的多交互效应，这还能涉及通过增加其他Gαi或Gαq偶联的GCPR受体信号引起。Han等[24]研究发现，选择性沉默伏隔核中RGS4的表达可增强小鼠吗啡奖赏效应的敏感性，且RGS4基因敲除小鼠也表现出更加强烈的阿片阶段症状。由此可推测，阿片受体介导依赖行为的形成，而能对阿片受体起负性调节作用的RGS4则能减轻甚至抑制阿片受体介导的依赖行为发生。

2.3RGS4在代谢型谷氨酸受体信号通路中的调节作用谷氨酸作为脑中最重要的兴奋性神经递质，通过与离子型或代谢型谷氨酸受体的结合，通过调节突触可塑性或多种途径调节谷氨酸的转运，从而影响药物奖赏、复吸等行为[6]。近年来研究表明，代谢型谷氨酸受体5（metabotropic glutamate receptor，mGluR5）作为一类GCPR，与苯丙胺等药物依赖形成密切相关[25-26]。mGluR5属于G蛋白偶联受体，是RGS4作用的主要靶点，可与RGS4形成复合物参与药物依赖的形成[27]。已有研究证实，mGluR5在各种药物成瘾和与之相关的行为如戒断、渴求、觅药、消退以及重建行为中都发挥着重要的作用[26]。国外学者通过慢性给予大鼠苯丙胺后戒断一段时间使之形成敏化，然后再给予苯丙胺刺激，发现RGS4可与mGluR5形成免疫共沉淀复合物，且大鼠脑背侧纹状体和伏隔核RGS4表达下调，同时还伴随着Gαq和PLCβ1的上调[28]。另外的研究也发现，使RGS4过表达可减弱由苯丙胺或mGluR5激动剂诱导的动物行为活性和降低ERK磷酸化水平，与使用mGluR5拮抗剂有相似的效果[29]，由此可推测RGS4可对mGluR5发挥负性调节作用，这可能是由Gαq激活作用于PLCβ1而调节下游信号通路发生的。

3小结与展望

近年来，由药物依赖造成的一系列社会问题在我国越演越烈，不仅用药群体更趋低龄化和女性化，许多公众人物也卷入其中，造成了严重的不良影响。可见，阐明药物依赖形成机制，寻找其治疗方法迫在眉睫。许多成瘾药物通过作用于各类GPCR及相关信号通路介导欣快感和戒断症状的产生，从而导致药物依赖形成，RGS4作为GPCR负性调节因子，可通过调节GPCR活性而改变下游信号传导而参与药物依赖的调节。因此，将RGS4作为一个特异性的研究靶点，进一步探索RGS4在药物依赖受体信号通路中的调节作用，可为寻找、研发药物依赖的治疗方法提供新思路和理论基础。

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（收稿日期：2015.01.21）

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