重大发现：GPCR 成为平衡感知新 “主角”，开启眩晕治疗新希望

《Cell Research》：Identification of a GPCR as a tip link-independent equilibrioceptor

在平衡感知机制未完全明晰的情况下，研究人员开展了对前庭系统中机械敏感 G 蛋白偶联受体（GPCR）的研究。他们发现 LPHN2/ADGRL2 这一 GPCR 对维持正常平衡至关重要，其调节前庭毛细胞（VHCs）中不依赖于尖端连接的机械电转导（MET）过程。该发现为平衡感知研究及眩晕治疗带来新方向。

　　在我们生活的三维世界里，平衡感就像一位默默守护的 “隐形卫士”，时刻发挥着关键作用。它由内耳的前庭系统负责调控，这个小小的系统里，有两个耳石器官（椭圆囊和球囊）以及三个半规管，它们协同工作，帮助我们在行走、奔跑、跳跃时保持身体稳定，不至于东倒西歪。前庭系统里的感觉毛细胞，堪称平衡感知的 “侦察兵”，它们顶部有着充满肌动蛋白的微绒毛，也就是静纤毛。当静纤毛发生方向偏转，毛细胞就能把外界的机械刺激转化为电信号，这个神奇的过程被称为机械电转导（MET）。

虽然听觉的相关机制已逐渐明晰，比如发现跨膜通道样蛋白 1/2（TMC1/2）可能是 MET 通道的成孔亚基，但平衡感知的直接受体以及背后的详细机制却依旧迷雾重重。以往研究认为，内耳听觉和平衡感知的 MET 过程类似，可实际上，前庭毛细胞（VHCs）和耳蜗毛细胞存在诸多差异。就拿 MET 电流来说，耳蜗的 MET 电流依赖连接相邻静纤毛的尖端连接，而破坏 VHCs 的尖端连接，MET 电流仅仅减少约一半，这表明 VHCs 里可能存在其他未被发现的平衡感知机制。

此外，G 蛋白偶联受体（GPCR）作为另一大感觉受体家族，虽然已证实能感受光、气味、瘙痒和部分味觉等刺激，但因其催化产生第二信使的速度较慢，以往研究几乎将其排除在听觉或平衡感知受体之外。近半个世纪以来，GPCR 在声音或平衡感知中发挥作用的可能性一直未得到重视。

为了揭开平衡感知的神秘面纱，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院、国家卫生健康委听觉医学重点实验室、复旦大学医学神经生物学国家重点实验室等多机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Research》上，为平衡感知领域带来了全新的认知。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是高通量磁力刺激检测和流体喷射刺激系统，以此来筛选机械敏感的 GPCR；接着利用基因敲除小鼠模型，观察基因缺失对平衡表型的影响；还通过成像技术和转基因敲入小鼠模型，探究相关蛋白的表达位置；最后使用全细胞膜片钳技术记录 MET 电流 。

下面来看看具体的研究结果：

筛选关键 GPCR

研究人员把目光聚焦在前庭系统的机械敏感 GPCR，尤其是粘附性 GPCR（aGPCR）亚家族。通过高通量磁力刺激检测和流体喷射刺激系统，他们发现了 5 种由 VHCs 表达的机械敏感 GPCR，这些 GPCR 在感受力刺激时呈现出不同的 G 蛋白偶联模式。进一步基于基因敲除小鼠的平衡表型进行筛选，结果显示，LPHN2/ADGRL2（以下简称 LPHN2）对维持正常平衡起着不可或缺的作用。在 VHCs 中条件性敲除 LPHN2 后，小鼠出现平衡障碍，比如异常转圈、行走行为异常、游泳能力受损，以及对头部旋转的前庭眼反射反应变差，但前庭斑和 VHCs 的形态并未受到影响。而在 Lphn2 基因缺陷小鼠的毛细胞中重新表达 LPHN2，又能挽救这些平衡缺陷。

LPHN2 在 VHCs 中的表达与功能

研究人员借助成像技术和转基因敲入小鼠模型，发现 LPHN2 特异性地表达在 VHCs 的顶端表面，静纤毛上则没有表达。为了探究 LPHN2 在平衡感知中的具体作用，他们利用流体喷射系统使 VHCs 的毛束发生偏转，并用全细胞膜片钳技术记录 MET 电流。通过研究 Lphn2 基因缺陷小鼠的 VHCs，以及使用一种可逆且高选择性的 LPHN2 抑制剂，研究人员证实 LPHN2 是 VHCs 正常 MET 反应所必需的，在流体喷射刺激下，它所介导的电流约占总 MET 电流的 50%。

LPHN2 调节 MET 过程的机制

为了弄清楚 LPHN2 在 VHCs 顶端表面调节 MET 过程的机制，研究人员进行了一系列电生理、生化和分子实验。他们发现 VHCs 的 MET 有一个独特之处，即存在不依赖于尖端连接的正常极性和反极性 MET 电流，这在耳蜗毛细胞中从未被观察到，耳蜗毛细胞只有在尖端连接被破坏后才会出现反极性 MET 电流。通过遗传学和药理学手段，包括使用新开发的 TMC1 抑制剂，研究人员证明 LPHN2 负责 VHCs 中不依赖于尖端连接的正常极性 MET 电流。从机制上讲，LPHN2 和 TMC1 在 VHCs 顶端表面直接相互作用，LPHN2 感受力刺激后会引起 TMC1 的构象变化，进而可能通过这两种膜受体之间的直接相互作用打开 TMC1 的离子传导孔。功能上，激活 LPHN2 会引发 VHCs 中的 Ca²⁺反应和谷氨酸释放，效果与依赖尖端连接的机制类似。

总的来说，这项研究意义重大。它首次发现了一种对正常平衡至关重要的机械敏感 GPCR——LPHN2，它通过与 TMC1 功能性偶联，调节 VHCs 顶端表面不依赖于尖端连接的 MET 过程，并引发神经递质释放。这种新发现的 LPHN2 - TMC1 相互作用，为平衡感知领域开辟了新的研究方向，此前该领域主要聚焦于离子通道。同时，GPCR 是常见的治疗药物靶点，从转化研究的角度来看，这一成果为开发针对 LPHN2 受体的选择性配体，从而治疗眩晕提供了新的潜在途径，有望在未来改善众多眩晕患者的生活质量。