巢佳燈，秦錫虎

(1.南京醫(yī)科大學研究生學院，南京 210029； 2.南京醫(yī)科大學附屬常州第二人民醫(yī)院肝膽外科，江蘇 常州 213000)

膽汁酸G蛋白偶聯(lián)受體5(takeda G protein-coupled receptor 5，TGR5)也被稱為GPBAR1, M-BAR以及BG37。TGR5由330個氨基酸組成，是G蛋白偶聯(lián)受體超家族中的一員，包含7個跨膜結構域，基因位于小鼠染色體1C3及人體染色體2q35[1]。在靜息狀態(tài)下，TGR5由α、β及γ亞基組成，一旦與膽汁酸結合后，分離的α蛋白亞基激活腺苷酸環(huán)化酶，將ATP轉化為環(huán)腺苷酸從而激活下游通路。

TGR5表達廣泛，包括肝臟、膽囊、胰腺、胃腸及腎臟等全身多處組織均能檢測到TGR5信使RNA，其中脾臟和胎盤表達量最高[2]。膽汁酸是TGR5的內源性天然激動劑，包括初級膽汁酸(膽酸和鵝脫氧膽酸)和次級膽汁酸(脫氧膽酸和石膽酸及其與甘氨酸、?；撬岬慕Y合物)，其中石膽酸的激動性最強，脫氧膽酸次之，且鵝脫氧膽酸及膽酸的激動性依次下降[3]。TGR5激活后具有多種生物學功能，目前已證實，TGR5在調節(jié)糖類、脂類、能量代謝、膽汁代謝以及炎癥反應中發(fā)揮重要作用，并且參與胃腸腫瘤、肝膽疾病和炎性腸病等多種消化系統(tǒng)疾病的發(fā)生，其激動劑或抑制劑可能是治療這些疾病的潛在藥物?，F(xiàn)對TGR5在不同消化道疾病及其信號通路中的研究進展予以綜述。

1 TGR5與食管癌

TGR5與胃腸道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關，但對于食管癌及其癌前病變作用的研究較少。對不同類型食管組織行免疫組織化學檢測的研究表明，TGR5在食管腺癌與癌前病變組織中的表達明顯高于巴雷特食管和正常食管，表明TGR5可能在食管腺癌的發(fā)生中起作用[4]。Li和Cao[5]發(fā)現(xiàn)，TGR5可能引起DNA雙鏈斷裂造成DNA損傷，持久的雙鏈斷裂可導致染色體異常，包括易位和缺失，最終導致腫瘤的發(fā)生。通過?；敲撗跄懰峤閷У腇LO-1食管腺癌細胞DNA損傷的研究表明，TGR5過表達可顯著增加尾矩(一種定量判斷DNA損傷程度的方法)和組蛋白H2AX的磷酸化(已被證明是雙鏈DNA斷裂的標志)，而基因敲除FLO-1細胞內尾矩和H2AX的磷酸化則大大減少，由此推測，TGR5可介導食管腺癌細胞的DNA損傷，從而引起腺癌的發(fā)生。Abu-Farsakh等[6]發(fā)現(xiàn)，Claudin-2是一種獨特的Claudin蛋白，位于鱗狀細胞和腺細胞的細胞質和細胞膜上，可在細胞緊密連接處形成陽離子與水的選擇性細胞旁路通道，增加細胞間的通透性，這些改變影響了食管上皮細胞的微環(huán)境，最終可能導致上皮細胞化生甚至癌變。Claudin-2蛋白在正常鱗狀黏膜、柱狀細胞化生(巴雷特食管)、輕度異型增生、重度異型增生和食管腺癌中的表達量不同，隨著細胞異型性程度的加深，Claudin-2的表達量也不斷增加，并且與TGR5的表達呈正相關，但染色強度、臨床分期、病理分期及淋巴結轉移情況與TGR5無關，可見TGR5可能不是判斷腺癌預后的指標，但可能是巴雷特食管向重度不典型增生和腺癌進展的潛在標志[7]。

多項研究表明，TGR5可能會導致食管腺癌的發(fā)生，但均存在一定的局限性[8-11]。目前，研究主要依靠體外細胞或免疫組織化學，尚缺乏直接的證據(jù)證明TGR5會導致食管腺癌，TGR5與食管腺癌的具體機制也尚不清楚。進一步研究TGR5激動劑與拮抗劑的動物模型和臨床試驗，將有助于了解TGR5與食管腺癌的相關機制。

2 TGR5與胃癌

胃癌是最常見的消化道惡性腫瘤，早期診斷較為困難，預后相對較差，主要依靠淋巴結進行轉移。胃癌的發(fā)生是多種因素共同參與逐步形成的過程，研究TGR5與胃癌之間的關系，將有助于胃癌的診斷和治療。

JAK激酶(janus kinase，JAK)和信號轉導及轉錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)形成的信號通路在調控細胞存活、增殖、分化和凋亡中起重要作用，尤其是STAT3。STAT3是一種致癌基因，其作用于下游Bcl-xL、Bcl-2、Mcl-1、細胞周期蛋白D1、原癌基因蛋白和血管內皮生長因子等靶基因，可誘導細胞周期調節(jié)因子和抗凋亡蛋白的上調，促進胃癌細胞的增殖和遷移[12-13]。體內外實驗通過沉默STAT3也反向證明了抑制STAT3可抑制腫瘤生長，誘導腫瘤凋亡[14]。Chen等[15]發(fā)現(xiàn)，TGR5的激活可在體內外通過拮抗STAT3的磷酸化和DNA的結合活性強烈抑制STAT3信號通路?；|金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)是重要的腫瘤細胞生長、分化和侵襲的調節(jié)因子，Guo等[16]報道，TGR5激活后可抑制胃癌細胞的MMP-2、MMP-7和MMP-14基因的表達，并同時抑制胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲，TGR5阻斷STAT3信號通路可能是抑制MMP眾多機制中的一種。因此，TGR5是胃癌細胞增殖和遷移的抑制因子，它的激活抑制了STAT3信號通道，表明TGR5配體在抗胃癌中具有一定的潛在價值。

TGR5致胃癌可能與胞外信號調節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)1/2有關。脫氧膽酸能在肝臟、膽汁和胃等多種細胞系中誘導表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)磷酸化，從而促進ERK1/2的快速激活。為證明肝素結合表皮生長因子樣生長因子在脫氧膽酸介導的EGFR-ERK1/2中起作用，Yasuda等[17]使用抗表皮生長因子樣生長因子的中和抗體預處理人胃癌AGS細胞發(fā)現(xiàn)，缺乏表皮生長因子樣生長因子可阻斷脫氧膽酸誘導EGFR磷酸化和ERK1/2的激活；隨后，通過沉默TGR5證明，脫氧膽酸誘導AGS細胞中EGFR的激活與膽汁酸受體TGR5的活性有關。EGFR能促進環(huán)加氧酶2在胃腸細胞內表達，環(huán)加氧酶2是一種由花生四烯酸促進合成的前列腺素，可在許多癌癥細胞中過度表達，通過抑制細胞凋亡、促進細胞生長、加快血管生成引起上皮細胞的癌變。TGR5可能通過去整合素和金屬蛋白酶/肝素結合表皮生長因子樣生長因子-EGFR-ERK1/2通路促進環(huán)加氧酶2的表達，最終引起胃細胞癌變。

3 TGR5與肝損傷

目前，肝損傷方面TGR5的研究較少。肝臟中的TGR5主要分布于非實質細胞，如肝竇內皮細胞、庫普弗細胞及肝內膽管上皮細胞，可抑制細胞炎癥反應并減輕肝臟損傷，為肝臟提供良好的再生環(huán)境[18]。據(jù)文獻報道，肝竇內皮細胞中的TGR5受刺激后可激活并上調一氧化氮合酶，調節(jié)肝竇血流，具體機制為TGR5劑量依賴性地升高環(huán)腺苷酸，從而導致蛋白激酶A的激活，使內皮型一氧化氮合酶磷酸化，誘導一氧化氮的合成，一氧化氮是體內重要的細胞保護物質，是一種特殊的自由基清除劑，在缺血再灌注損傷后可起到保護肝細胞的作用[19-20]。在巨噬細胞中，TGR5通過抑制核因子κB信號通路，降低細胞吞噬活性并減少促炎因子[21]。庫普弗細胞內TGR5的激活可有效減少多種細胞因子和趨化因子的表達和分泌，抑制細胞的吞噬和遷移，觸發(fā)抗炎巨噬細胞表型的形成，從而達到抑制炎癥反應的目的[22]。Keitel和H?ussinger[19]通過實驗發(fā)現(xiàn)，庫普弗細胞上的TGR5可有效地降低脂多糖引起腫瘤壞死因子α、白細胞介素(interleukin，IL)1β、IL-1以及IL-6等細胞因子的過量表達，特點是下調諸多炎性因子，但IL-10除外。研究發(fā)現(xiàn)，膽鹽可介導TGR5抑制Nod樣受體蛋白3炎性小體的激活，隨后通過蛋白激酶A誘導骨髓源性巨噬細胞中Nod樣受體蛋白3炎性小體的磷酸化和泛素化，促進IL-1β和IL-18釋放[23]。此外，Ding等[24]通過小鼠實驗證實，TGR5通路在小鼠垂直袖狀胃切除術后發(fā)揮抗肥胖、降血糖和改善脂肪肝的作用。野生小鼠在垂直袖狀胃切除術后2周體脂含量顯著下降，而TGR5基因敲除鼠在垂直袖狀胃切除術后2周體脂未發(fā)生明顯改變。垂直袖狀胃切除術術后野生小鼠體內TGR5表達量明顯增加，肝臟炎性因子及三酰甘油水平降低，血清丙氨酸轉氨酶和天冬氨酸轉氨酶活性下降，由此可見，TGR5表達量的增加可起到減輕肝臟炎癥、保護肝功能的作用。此外，肝內膽管細胞中的TGR5也對改善細胞損傷起重要作用，主要分布于頂端質膜及纖毛中，可促進氯離子的分泌，促進細胞增殖。TGR5可在部分肝切除術后保護肝臟，防止膽汁酸過載，并可能具有多重促進再生的機制[25]。首先，TGR5可通過抑制炎癥反應起到抗炎作用。其次，TGR5可能有助于調節(jié)部分肝切除術后膽汁酸的成分。有文獻報道，TGR5可調控不同上皮細胞中囊性纖維化跨膜轉運調節(jié)物，增加膽道碳酸氫根離子和氯離子的輸出，促進膽汁分泌和流動，從而保護剩余肝細胞免受過載膽汁酸的毒性作用[26]。最后，膽汁酸疏水性的改變可導致肝臟損害，有研究表明，代謝紊亂所致膽汁疏水性增強將抑制肝臟再生，而TGR5基因敲除鼠的膽汁組分較野生鼠的疏水化更強，過度疏水的膽汁酸淤積于肝內可能是基因敲除鼠肝臟損害的重要原因之一，但TGR5控制膽汁疏水性的具體機制仍需要進一步研究。

4 TGR5與肝癌

肝癌是最常見的消化道惡性腫瘤之一，男性肝癌發(fā)生率在全球位列第五，女性位列第七，肝細胞性肝癌是最主要的組織學亞型，占全球肝癌發(fā)病率的70%～85%[27]。目前，對于肝癌的篩查和檢測主要依靠血清甲胎蛋白和B超，甲胎蛋白缺乏具有足夠的敏感性和特異性，而B超檢查的結果則受到諸多因素的影響。DNA甲基化是一種常見的表觀遺傳機制，通過向DNA中添加甲基來調控下游靶基因的表達，大多數(shù)惡性腫瘤均能發(fā)現(xiàn)癌癥相關基因發(fā)生異常甲基化的現(xiàn)象。啟動子區(qū)域甲基化是癌變過程早期的重要表現(xiàn)，甲基化DNA也被認為是早期篩查癌癥的潛在生物標志物。Han等[28]首次發(fā)現(xiàn)，肝細胞性肝癌患者血清中存在異常甲基化的TGR5啟動子，并且老年患者甲基化的頻率明顯增高。因此，血清TGR5啟動子甲基化檢測可作為一種潛在的肝癌篩查手段，與甲胎蛋白聯(lián)合應用可提高肝細胞性肝癌的診斷率。

Chen等[15]強調TGR5作為肝癌抑制因子，可能通過二乙基亞硝胺介導肝癌的產生，通過試驗發(fā)現(xiàn)，TGR5基因敲除鼠對于二乙基亞硝胺引起的肝損傷和癌變更為敏感，對出生1個月基因敲除鼠單獨注射二乙基亞硝胺，早期肝損傷較重，出現(xiàn)強烈的代償性增殖和細胞因子急性惡變，經過8個月的二乙基亞硝胺處理，大部分TGR5基因敲除鼠產生肝臟腫瘤，而野生小鼠則未出現(xiàn)，隨后，通過肝癌細胞實驗證明，TGR5可能是通過阻斷STAT3信號通路抑制肝癌的發(fā)生。

TGR5對肝臟保護具有重要作用，TGR5的激活也可促進多囊肝病囊腫的生長以及惡性轉化膽管細胞的增殖和抗凋亡作用，促進膽管癌的進展，故需根據(jù)肝臟疾病的類型選擇刺激或抑制TGR5，可作為一種潛在的治療方案。

5 TGR5與膽囊結石

目前尚無任何直接證據(jù)證明TGR5能促進膽囊結石形成，但TGR5可促進膽囊充盈，存在結石的膽囊中TGR5的信使RNA表達量也明顯升高。TGR5在人和嚙齒動物的膽囊中主要分布于上皮和平滑肌細胞，尤其在膽囊上皮細胞的初級纖毛和細胞膜頂端[29]。研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇結石患者膽囊黏膜上TGR5的表達明顯增強，通過胞內環(huán)腺苷酸-蛋白激酶A通路介導尖端鈉依賴性膽鹽運輸體調控膽汁酸的重吸收，待血清膽汁酸水平升高后，進而反饋性地抑制膽汁酸的合成，造成膽汁中膽固醇水平升高，但膽汁酸濃度卻降低，從而維持膽汁的過飽和狀態(tài)，促進膽囊結石的形成；其次，TGR5高表達可使膽汁合成限速酶Cyp7a1的信使RNA表達下降，協(xié)同抑制膽汁酸合成[30-31]。致石飲食喂養(yǎng)TGR5敲除鼠，盡管小鼠存在膽囊動力障礙，但仍能有效防止膽固醇結石的產生，說明TGR5的缺乏改變了膽汁酸的合成反饋[20]。實驗證明，TGR5基因敲除鼠的膽囊容量較野生鼠小，且不隨膽汁喂養(yǎng)而增大，而野生鼠在喂養(yǎng)TGR5激動劑后則出現(xiàn)不同程度的膽囊充盈，這種改變與基因敲除鼠膽囊平滑肌的松弛有關，且小鼠膽汁酸池也較野生鼠小[31]。TGR5可促進膽囊充盈，因此TGR5激動劑的使用可能會導致不必要的不良反應，并可能成為限制治療藥物使用的原因。

6 TGR5與炎癥性腸病

腸道中TGR5主要集中表達于回腸與結腸單核細胞內，起到抑制腸道炎癥、保護腸道黏膜屏障和促進腸上皮細胞增殖的作用，但在炎癥性腸病發(fā)病機制中的作用尚不清楚，已知染色體2q35位點與潰瘍性結腸炎和硬化性膽管炎的發(fā)病有關，且該位點與TGR5關系密切。

實驗證明，TGR5具有維持腸道黏膜屏障完整性的功能[32]。TGR5基因敲除鼠結腸組織表現(xiàn)出黏液細胞的分布與動力學改變，促進激活的巨噬細胞聚集于結腸固有層，加重組織炎癥，同時結腸緊密連接的分子結構(Zonulin-1蛋白和Occludin蛋白)也出現(xiàn)破壞，造成腸道黏膜通透性增加，并隨小鼠年齡增長而加重[33]。與此同時，TGR5的缺失會促成炎癥性腸病的發(fā)生。使用腸黏膜屏障阻斷劑后，與同類相比，TGR5敲除鼠更容易患結腸炎。Jia等[11]通過免疫組織化學試驗證實，12%的腸上皮化生患者出現(xiàn)TGR5高表達。腫瘤相關性巨噬細胞可分為M1和M2兩種亞型，M1多與促炎因子相關，如IL-1、IL-6、IL-12、IL-23和腫瘤壞死因子，從而激活Th1和Th17細胞，其中IL-12通過γ干擾素產物激活Th1細胞；M2負責介導抗炎與免疫抑制作用，主要產生IL-10,誘導激活調節(jié)T細胞，IL-10可減少腫瘤壞死因子，γ干擾素和IL-6等炎性因子。當TGR5被激活時，IL-10/IL-12比例增加，說明M2型巨噬細胞占主導地位。TGR5激動劑在炎癥性腸病的細胞模型和動物模型中表現(xiàn)出控制炎癥的能力，但尚缺乏臨床試驗[34-35]?？梢?，TGR5激動劑具有治愈炎癥性腸病的潛在價值。

7 小 結

近年來，關于TGR5研究逐漸增多，為進一步了解其作用機制提供了幫助。TGR5作為信號分子，廣泛表達于全身各處組織，通過第二信使激活各種信號通路，不同組織中TGR5的分子作用機制不同，仍有待進一步研究。TGR5在調節(jié)糖脂代謝、抑制炎癥反應和促進細胞再生等方面發(fā)揮重要的生理功能，有望成為各類相關疾病的潛在治療靶點。