與心血管疾病相關的GPCR成員主要分布于A類家族的α亞類，如人體最重要的神經體液調節系統之一，血管緊張素系統（RAAS）中的AT1R、AT2R以及Mas-R。血管緊張素II（AngII）1
型受體（AT1R）可自發激活。通過膜環境、相互作用蛋白、受體自身抗體和單核苷酸多態性（SNP）等增加AT1R表達的途徑，可以在 AngII
缺失的情況下，增加G蛋白信號[6]。
Yasuda[7]等人首次證明野生型hAT1R表達的心臟特異性上調會導致自發性收縮功能障礙和心腔擴張，并伴隨遺傳性血管緊張素原（Agt）缺陷小鼠的嚴重間質纖維化，通常認為
AngII 與 hAT1R 結合可啟動信號轉導通路。為了闡明AngII非依賴性AT1R激活在心臟中的致病作用，將在α-肌球蛋白重鏈 (MHC)
啟動子控制下過表達hAT1R的轉基因小鼠與Agt敲除小鼠雜交，建立 AT1Tg-AgtKO 雜交小鼠，其中AngII的產生存在遺傳缺陷。在AT1Tg 親代小鼠中，hAT1R
的過度表達在內源性 AngII 水平存在的情況下可誘導心臟重塑。具有內源性 AT1R 表達水平的 Agt 缺陷小鼠未出現病理學變化。當
AngII 生成受到基因抑制時，由于天然 hAT1R 的過表達，體內組成性活性的增強可能導致心臟異常[8]。
在各種激素、細胞因子、炎癥或代謝應激下，心臟和血管中AT1R的上調將成比例地增強 AT1R 的組成活性，并加速這些組織中的疾病發展。
圖4. 組成性活性 AT1R 信號轉導機制[6]
目前研究人員已經發現多種疾病基礎上的GPCR突變，并開發了表達這些突變的轉基因小鼠及相關GPCR的基因編輯小鼠作為人類疾病的動物模型，證實了GPCR 家族為心血管疾病的治療提供了新的視角。
2型糖尿病
2型糖尿病（Type 2 diabetes
mellitus，T2DM）是一種復雜的多基因疾病，其病人存在著明顯的胰島素抵抗，胰島素信號轉導缺陷是產生胰島素抵抗的重要機理，同時也影響胰島素的分泌。隨著基因技術的快速發展，利用基因敲除技術探其在產生胰島素抵抗和胰島素分泌缺陷中的作用已成為該領域的研究熱點[9]。
圖5. GLP-1的生理作用[10]
人胰高血糖素樣肽-1受體（GLP-1受體，GLP-1R）是GPCR家族B類家族的一員，分布于產生胰島素的胰腺細胞表面，GLP-1與其結合后激活腺苷酸環化酶產生cAMP，同時增強葡萄糖刺激的胰島素分泌。GLP-1促進β細胞胰島素分泌可通過兩種方式，其一是通過蛋白激酶A(PKA)信號途徑磷酸化分泌顆粒相關蛋白質，以促進Ca2+依賴的胰島素胞外分泌；另一作用是通過鳥嘌呤核苷酸交換因子(cAMP-regulated
guanine nucleotide exchange factor)介導[11]。
圖6. GLP-1促進胰島素分泌的機制[11]
GLP-1通過GLP-1R發揮作用，它可刺激胰腺產生胰島素并抑制胰高糖素的分泌，從而發揮其對胰島β細胞的增殖及抗凋亡作用，可通過減緩胃排空速度調節血糖以保持動態平衡。研究表明GLP-1R敲除小鼠可免受高脂飲食誘導的胰島素抵抗，抑制胰高血糖素分泌和延遲胃排空，從而減少餐后血糖波動[12]。此外還有研究表明GLP-1與骨代謝也有密不可分的聯系，可通過降鈣素依賴途徑抑制破骨細胞，增加骨量，GLP-1R在成骨細胞前體表達，GLP-1R基因敲除小鼠還可引起骨質疏松癥。因此，糖尿病與骨代謝具有一定的相關性[13]。
GLP-1的發現及功能研究為糖尿病治療藥物的開發提供了新的策略，目前已有幾類靶向于GLP1R的多肽類藥物已獲批用于2型糖尿病的治療，包括Exenatide、Liraglutide、Lixisenatide、Albiglutide及Dulaglutide等[14]。口服型靶向GLP1R的多肽藥物和小分子藥物正處于臨床試驗中。
小結
基因編輯技術的發展和動物模型的開發，為代謝等領域疾病的早期發現及治療提供了強有力的手段，充分利用這些技術將進一步的研究疾病潛在的治療靶點與進展。
雖然目前僅有2例靶向GPCR的單克隆抗體獲得FDA批準，但研究熱度依然不減。GPCR家族蛋白成員具有7次跨膜，以及其天然的低表達率的特點使得可溶性GPCR抗原難以制備，抗體篩選困難。針對這類靶點采用基因敲除的全人抗體小鼠（RenMab+KO）進行抗體篩選，利用細胞系或多肽環作為抗原，將大大提高抗體篩選效率，推進藥物開發進展。
參考資料
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