TGR5受体特异性激活通过Ca2+动员和ATP分泌双重通路调控胆管细胞分泌功能的机制研究

本研究揭示了胆汁酸受体TGR5通过Gαq/11-PLC-IP3通路诱导内质网Ca2+释放和细胞外Ca2+内流，同时触发ATP分泌并激活P2Y受体，形成强化回路。该发现为囊性纤维化(CF)患者CFTR功能缺失时TMEM16A通道代偿性激活提供新机制，对胆汁淤积性肝病治疗策略开发具有重要意义。

　　

在肝脏精密运行的胆汁分泌系统中，胆管细胞扮演着至关重要的角色。这些仅占肝脏细胞总数5%的上皮细胞，通过精细调控离子交换和流体分泌，负责对肝细胞分泌的原胆汁进行碱化和稀释。传统观点认为，胆汁酸(BA)通过激活膜受体TGR5（GPBAR1），主要经由cAMP-PKA通路激活CFTR氯离子通道，驱动Cl^?/HCO₃^?交换和胆汁分泌。然而，一个令人困惑的现象是：在囊性纤维化(CF)患者中，仅有10-15%会出现肝功能障碍，这意味着可能存在CFTR以外的补偿机制。

更引人深思的是，早在TGR5受体发现之前，已有研究表明胆汁酸能够诱导胆管细胞内Ca²⁺离子动员，并激活钙激活氯通道TMEM16A（ANO1）。这种Ca²⁺信号通路是否与TGR5受体相关？它是否构成了CFTR缺陷时的代偿途径？这些问题激发了Xuanmeng Chen等研究人员的探索兴趣。

为了解开这些谜团，来自Université Paris-Saclay的研究团队在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research》上发表了他们的最新发现。他们采用多种技术方法开展研究：通过荧光比值技术（使用Indo-1-AM和Fura-2-AM染料）精确测量细胞质Ca²⁺浓度；利用shRNA基因沉默技术特异性敲低TGR5表达；采用RealTime-Glo?发光法实时监测ATP分泌；并通过药理学方法使用多种特异性抑制剂（如Gαq/11抑制剂YM254890、磷脂酶抑制剂U73122、P2Y2R抑制剂ARC118925XX等）解析信号通路。研究使用正常人类胆管细胞(NHC)和三种胆管癌细胞系（Mz-Cha1、HuCCT1、F258）作为模型。

3.1. TGR5特异性刺激在正常人类胆管细胞和胆管癌细胞系中诱导细胞内Ca²⁺信号

研究人员首先证实TGR5特异性激动剂RO5527239能够在所有测试细胞系中诱导浓度依赖性的Ca²⁺动员。有趣的是，虽然胆管癌细胞系对RO5527239更敏感（EC₅₀ ≈ 65 μM），但正常胆管细胞表现出更强的Ca²⁺响应幅度（567 ± 47 nM vs. 161-277 nM）。通过S1PR2特异性抑制剂JTE-013和TGR5 shRNA实验，他们排除了S1PR2受体的参与，确证了Ca²⁺信号的特异性TGR5依赖性。

3.2. TGR5刺激诱导Ca²⁺释放和Ca²⁺内流

通过去除细胞外Ca²⁺实验，研究人员发现TGR5介导的Ca²⁺信号80%依赖于细胞外Ca²⁺内流。使用毒胡萝卜素(TG)耗尽内质网Ca²⁺储存后，RO5527239无法再诱导Ca²⁺信号，证实了内质网Ca²⁺释放的关键作用。2-APB实验进一步表明，这种Ca²⁺内流是通过Orai1介导的储存操纵性钙内流(SOCE)实现的。

3.3. TGR5刺激激活Gαq/11通路

药理学抑制实验显示，Gαq/11特异性抑制剂YM254890和磷脂酶抑制剂U73122能够完全阻断（90-95%）TGR5介导的Ca²⁺信号，而其失活类似物U73343无此效果。这明确证实TGR5激活通过Gαq/11-PLC-IP₃通路诱导Ca²⁺动员。

3.4. TGR5诱导的Ca²⁺动员受P2Y受体调控

研究人员发现apyrase（ATP降解酶）处理可显著抑制TGR5介导的Ca²⁺信号，提示细胞外核苷酸参与此过程。实时ATP检测实验直接证实TGR5刺激触发ATP分泌，且这一过程被TGR5 shRNA所阻断。进一步研究表明，ATP和UTP通过激活P2Y2R（在正常胆管细胞中还涉及P2Y4R）诱导类似的Ca²⁺信号。P2Y2R特异性抑制剂ARC118925XX处理可减少50%的TGR5介导Ca²⁺信号，证实了嘌呤能信号在TGR5应答中的强化作用。令人意外的是，P2X4R抑制剂反而增强TGR5介导的Ca²⁺动员，提示P2X4R可能通过膜电位调节间接影响Ca²⁺信号。

研究结论揭示了一个精巧的双通路模型：胆汁酸通过TGR5受体同时激活Gαs-cAMP-CFTR和Gαq/11-IP₃-Ca²⁺-TMEM16A两条信号通路。更重要的是，TGR5激活触发的ATP分泌通过激活P2Y受体，形成正反馈回路，进一步强化Ca²⁺信号。这一发现具有多重重要意义：首先，它解释了为何大多数CF患者能够避免严重肝损伤——Ca²⁺激活的TMEM16A通道可能补偿CFTR的功能缺失；其次，为胆汁淤积性肝病提供了新的治疗靶点，针对TGR5-Ca²⁺-ATP轴可能开发出新型治疗策略；最后，研究揭示了正常与癌变胆管细胞在信号传导方面的差异（如P2Y4R表达差异），为胆管癌的病理机制研究提供了新视角。这项研究不仅深化了对胆汁分泌调控机制的理解，也为相关肝病的精准治疗开辟了新的道路。