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为探究 GPRASP1 对 β2 - 肾上腺素能受体(B2AR)活性及相关副作用的影响,研究人员通过细胞实验和 GPRASP1 基因敲除小鼠模型开展研究。结果发现 GPRASP1 不影响 B2AR 降解,但参与相关不良反应信号通路。该研究为减少长效 B2AR 激动剂副作用提供新方向。
在生命科学和健康医学领域,G 蛋白偶联受体(GPCRs)是人类基因组编码的最大蛋白质家族之一,参与众多生理过程,也是许多药物的作用靶点。然而,长期使用 GPCR 激动剂往往会导致耐受性和不良反应的产生。β
2 - 肾上腺素能受体(B2AR)作为一种重要的 GPCR,其激动剂常用于哮喘治疗,能有效扩张支气管,但长期使用却会引发诸如耐受性和气道高反应性等问题,严重影响患者的治疗效果和生活质量。为了深入了解这些问题背后的机制,找到更好的解决方案,来自国外的研究人员开展了一系列研究,相关成果发表在《Biomedicine 》上。
研究人员主要运用了基因敲除小鼠模型、细胞实验以及多种检测技术来开展研究。在基因敲除小鼠模型方面,使用 GPRASP1 基因敲除(KO)小鼠和野生型(WT)小鼠进行对比实验;细胞实验则以 HEK293 细胞为研究对象;检测技术包括通过荧光测量、cAMP 积累测定、报告基因分析、蛋白免疫印迹等方法检测相关蛋白和信号通路变化,利用放射性配体结合实验测定受体结合位点,借助组织学检查和生化分析评估肺组织变化 。
研究结果如下:
- GPRASP1 对 B2AR 降解的影响:在体外实验中,通过对稳定表达 GFP 标记的 B2AR 和 mCherry 标记的 GPRASP1 的 HEK293 细胞进行研究,用异丙肾上腺素刺激细胞不同时间后,检测 GFP 荧光。结果显示,无论细胞是否表达 GPRASP1,B2AR 的降解情况相似,表明 GPRASP1 不影响激动剂激活的 B2AR 降解。
- GPRASP1 对 B2AR 信号通路的影响:同样在 HEK293 细胞实验中,监测 cAMP 产生、ERK 和 CREB 磷酸化水平。结果表明,GPRASP1 能增强 B2AR 介导的 cAMP 生成,使异丙肾上腺素诱导的 cAMP 产量显著增加。同时,GPRASP1 表达细胞中 ERK1/2 和 CREB 的磷酸化峰值出现时间更早,且响应效率更高,说明 GPRASP1 可调节 B2AR 下游信号通路。
- GPRASP1 对体内 B2AR 功能的影响:在体内实验中,对 WT 和 GPRASP1 KO 小鼠每日皮下注射长效 B2AR 激动剂福莫特罗 28 天,用放射性配体结合实验检测肺膜中 β- 肾上腺素能受体(BTAR)、B1AR 和 B2AR 的数量。结果显示,慢性福莫特罗处理使 WT 和 GPRASP1 KO 小鼠的 B2AR 均显著下调,且两者下调程度相似,表明 GPRASP1 不参与 B2AR 的下调过程。
- GPRASP1 对气道反应性和耐受性的影响:通过强迫振荡技术(FlexiVent?)和全身体积描记法检测发现,慢性皮下或鼻内给予福莫特罗后,WT 小鼠出现气道高反应性和支气管扩张剂耐受性,而 GPRASP1 KO 小鼠则未出现这些现象,说明 GPRASP1 在慢性 B2AR 激活导致的气道高反应性和耐受性发展中起关键作用。
- GPRASP1 对肺组织重塑的影响:对 WT 和 GPRASP1 KO 小鼠鼻内给予福莫特罗 35 天后进行组织学和生化分析。结果显示,WT 小鼠肺组织出现细胞数量增加、胶原蛋白沉积增多等重塑现象,而 GPRASP1 KO 小鼠则未出现,表明 GPRASP1 参与慢性福莫特罗处理导致的肺组织重塑过程。
研究结论和讨论部分指出,该研究首次综合多项指标明确了 GPRASP1 在 B2AR 相关不良反应发展中的关键作用。GPRASP1 虽不参与 B2AR 的降解,但却参与了 B2AR 的 “不良” 信号通路,导致慢性 B2AR 刺激后的代偿性适应,如气道高反应性、支气管扩张剂耐受性和肺组织重塑等。这一发现为减少长效 B2AR 激动剂(LABAs)的不良反应提供了新的潜在靶点。未来,开发不招募或不激活 GPRASP1 相关信号的偏向性 B2AR 激动剂,或阻断 B2AR 与 GPRASP1 相互作用的化合物,有望成为降低 LABAs 不良反应的有效策略,为哮喘等疾病的治疗带来新的希望,对生命科学和健康医学领域的研究和临床治疗具有重要的意义。