1、受体与疾病,高级病理生理学 2016-09,（一）受体 (receptor),2,受体是位于细胞膜上或细胞内，能与相应的分子特异性结合，传递信号，引起生物效应的生物大分子，是细胞信号传导系统的重要组成部分，具有信号转导和放大作用配体（ligand）：激动剂和拮抗剂(1) 识别信号物质（配体）(2) 传递信号,1. 受体的概念：,3,(1) 概念提出(2) 药理学研究(3) 放射配体结合研究(4) 分子生物学研究,2. 受体学的四个发展阶段,4,(1) 概念提出,5,19世纪末和20世纪初在实验室研究的基础上提出英国药理学家Langley观察到阿托品对猫唾液分泌具有拮抗作用，烟碱与箭毒对骨骼肌的
2、兴奋和抑制作用时，提出药物是作用于神经与效应器之间的“接受物质”(receptive substance)1908年德国细菌学家Ehrlich首先提出受体 (receptor) 概念，指出药物必须与受体进行可逆性或非可逆性结合，方可产生作用 (“锁和钥匙”),1937年英国药理学家Clark提出的剂量-效应曲线和受体占领学说，该学说认为：受体只有与药物结合才能被激活并产生效应，而效应的强度与占领受体的数量成正比，全部受体被占领时出现最大效应1954年荷兰药理学家Ariens提出内在活性学说，对经典受体学说提出了修正，认为药物需具内在活性 (intrinsic activity)，方能产生效应,
3、6,(2) 药理学研究,1962年美国科学家、核受体之父Jensen和同事Jacobson（博士后）首先用高放射比度的氚标雌二醇 (3H-E2) 证实大鼠子宫、阴道存在雌激素受体 (ER)该阶段最大贡献是可以将受体作为实体进行研究，目前该方法仍是研究受体的基本方法,7,(3) 放射配体结合研究,1982年日本科学家Noda和Numa利用重组DNA克隆技术首次确定了N-胆碱受体亚单位的一级结构，标志着受体研究进入分子生物学研究阶段此后受体研究有了突飞猛 进的发展（受体一级结构、 受体后信号转导，受体的 三维结构等）,8,(4) 分子生物学研究,(1) 特异性亲和力：平衡解离常数（Kd） 反应平衡
4、时：Kd是使受体结合一半所需的配体浓度（mol/L）Kd越小，亲和力越高,3. 受体和配体结合的基本特征,9,受体变构（conformational change）相对特异性：同源的受体与同源的配体之间可以出现交叉结合,10,(2) 饱和性受体和配体结合的饱和曲线配体的最大结合量 (Bmax)：反映受体的含量,11,(3) 竞争性抑制(4) 可逆性 配体与受体的结合是可逆的，配体与受体复合物可以解离，解离后得到的是配体而非代谢产物,12,按配体分：,4. 受体的类型 Classification of Receptors,Ad receptor: 1, 2, 1, 2, 3,ACh recep
5、tor: M1, M2, M3, M4, M5, NN, NM,DA receptor: D1, D2,Histamine receptor: H1, H2,Opioid receptor: , , ,GABA receptor: A, B, C,13,按细胞定位分： 膜受体、细胞内受体,4. 受体的类型 Classification of Receptors,14,(1) 膜受体的分类：按功能分： 神经递质和激素受体 转货受体（cargo receptor） 粘附受体（cell adhesion receptor）,15,(1) 膜受体的分类：按受体结构和作用机制分： G蛋白偶联受体 离子通
6、道型受体 酶耦联受体,16,17,按受体结构和作用机制分:G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptor，GPCR):单一肽链，7TM,识别、结合信号分子,与G蛋白耦联,Transmembrane domain （TM）,胞外域,胞内域,跨膜域,18,离子通道型受体：配体门控离子通道N-乙酰胆碱受体（阳离子通道）：4TM，五聚体-氨基丁酸受体（阴离子通道）：4TM ，五聚体IP3受体（Ca2+通道）：68TM ，四聚体,19,4-5个亚单位(肽链) 组成，每条肽链4次跨膜,受体活化 离子通道开放 膜去极化或超极化,20,酶耦联受体：酪氨酸激酶受体鸟苷酸环化酶受体丝氨酸或
7、苏氨酸激酶受体磷酸酶受体,21,酪氨酸激酶受体Tyrosine Kinase Receptor (RTKs),22,细胞外段，配体结合部位 中间段，跨膜结构 细胞内段，酪氨酸激酶,配体：胰岛素、胰岛素样生长因子、上皮生长因子、血小板生长因子、淋巴因子,Tyrosine Kinase Receptor (RTKs),23,(2) 细胞内受体的分类甾体激素受体：糖皮质激素、盐皮质激素、 雌激素、孕激素、雄激素非甾体激素受体：甲状腺激素、维甲酸、VD3孤儿受体：？,24,以甾体激素受体为例,25,5. 受体的作用,识别并结合配基（recognition and specific binding）转导
8、信号（signal transduction)基因调节学说:第二信使学说：环磷腺苷 (cAMP)、环磷鸟苷(cGMP)、肌醇磷脂、钙离子等,26,6. 受体介导的的信号转导途径,GPCRs介导的跨膜信号转导,27,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994,G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells,Alfred G. Gilman,Martin Rodbell,28,G蛋白的发现,Normal Lymphoma Cell,Mutated L
9、ymphoma Cell,29,30,G-蛋白 (鸟苷酸结合蛋白)：细胞膜内侧，由、 亚单位组成效应蛋白：腺苷酸环化酶 (AC)磷脂酶C (PLC)离子通道：Ca2+、K+通道,G的激活与失活,31,信号分子,32,主要的信号途径,(1) cAMP-PKA pathway(2) IP3-Ca2+ pathway(3) DG-PKC pathway(4) G protein-ion channel pathway,33,34,磷酸肌醇信号通路,35,酶耦联受体介导的跨膜信号转导,(1) Tyrosine Kinase Receptor,36,Insulin receptor,37,Growth
10、factor receptor,38,Mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway,PTK: protein tyrosine kinaseRas: G protein.It consists of an a subunit, b subunit, and g subunitMAPKKK: MAPK kinase kinaseMAPKK: MAPK kinaseMKP: MAPK phosphatases TF: tissue factor,39,(2) Receptor guanylyl cyclase,Soluble GC,40,离子通道受
11、体介导的跨膜信号转导,N2-ACh receptor channel,41,细胞内受体介导的信号转导途径型核受体型核受体,42,I型核受体的作用机制,43,II型核受体的作用机制,44,Any other pathway else?,45,7. 受体的调节,(1) 受体数量的调节向下调节：受体数量减少向上调节：受体数量增多机制：受体合成速度和/或分解速度变化 膜受体介导的内吞与受体的再循环 受体的位移或活性部位的暴露 配体与受体之间还存在异源性调节,46,(2) 受体亲和力调节：受体磷酸化与脱磷酸化,47,受体的寡聚化受体的变构,失敏 (desensitivity): 受体接触激素/配体一定时
12、间后其功能减退，对特定配体的反应性减弱增敏 (hypersensitivity): 受体接触激素/配体一定时间后其功能增强，对特定配体的反应性增强,48,（3）受体与其效应器解联（4）受体的扣押与内移（5）储备受体 (spare receptor),49,Spare receptors (receptor reserve),MAX,Magnitude of response IS NOT proportional to receptor occupancy,50,8. 受体的检测和研究方法,放射配基结合分析法亲和层析法单克隆抗体技术分子生物学技术生物信息学技术,51,（二）受体与疾病,52,C
13、linical case,53,病史：女性，6岁时因自幼皮肤黄色瘤就诊.患儿出生时臀部即有一绿豆粒大小之疹状黄色瘤，此后，黄色瘤渐扩展为条纹状及片状，且颈后、肘部和膑骨等肌腱附着处及眼内、外眦部先后出现斑块状、条纹状黄色瘤。5岁后双手指、足趾伸肌腱及跟腱先后出现大小不等的结节状黄色瘤。,体检：心脏听诊主动脉瓣区可闻级收缩期杂音,Clinical case,54,实验室检查：总胆固醇(TC) 21.3 mmol/L (2.825.95 mmol/L) 甘油三酯(TG) 1.2 mmol/L (0.561.7 mmol/L) HDL-C 0.8 mmol/L (1.032.07 mmol/L) L
14、DL-C 19.6 mmol/L (2.73.2 mmol/L) ECG示左室肥厚及心肌缺血心脏多普勒检查显示主动脉壁增厚/狭窄/异常光斑,进一步病史： 7岁时每于剧烈运动即心绞痛发作 8岁时奔跑后突发前室间隔心肌梗死 10岁于冠脉搭桥术后猝死,Clinical case,55,Quiz:,该患者患有何种疾病？ 该疾病的分子机制是什么？,家族性高胆固醇血症患者,FH是由于基因突变引起的LDL受体缺陷症，为常染色体显性遗传，易伴发冠心病、动脉粥样硬化等症。,56,LDL受体突变的类型及分子机制,57,家族性高胆固醇血症 (FH),LDL受体缺陷：数量减少：LDLR基因突变而不能编码正常的受体蛋白
15、，致受体合成减少。最常见，占50%以上结构异常：编码LDLR配体结合区的碱基缺失或点突变，使LDLR不能与配体结合 功能异常：编码LDLR胞浆区的基因突变使LDLR与LDL结合后不能聚集成簇而内吞入细胞,58,（人群发病率为百万分之一）,59,60,1. 受体异常的原因和机制,受体基因表达异常导致受体数量异常 受体基因突变导致受体结构异常自身免疫性受体功能失调受体相关因子或辅助因子异常,61,2. 受体病 (receptor disease),概念： 因受体的数量、结构或调节功能变化，使受体不能正常介导配体在靶细胞中应有的效应所引起的疾病分类： (1) 遗传性受体病 (2)自身免疫性受体病 (
16、3)继发性受体异常,62,(1) 遗传性受体病,例：1. 家族性高胆固醇血症2. 家族性肾性尿崩症 3. 睾丸女性化综合征,63,家族性肾性尿崩症,遗传性ADHR异常基因突变引起：ADHR合成减少，使数量不足ADHR胞外环结构异常，致其与ADH的亲和力降低,64,编码V2受体的基因突变使合成的ADH受体异常,发病机制 (mechanism),表现 (manifestations),性连锁隐性遗传男性儿童发病多尿，烦渴，多饮血浆ADH水平无降低,65,睾丸女性化综合征,又称雄激素不敏感综合征，为最常见男性假两性畸形。患者核型为46，XY，有睾丸，能分泌雄性素，但雄性素受体基因突变，受体结合雄激素
17、的能力丧失或减低，或受体-配体复合物不稳定，雄性素不能正常发生效应,66,(2) 自身免疫性受体病,体内产生抗受体的自身抗体而引起的疾病自身抗体按其作用的不同可分为两大类：封闭型抗体和刺激型抗体例：1. 重症肌无力2. 自身免疫性甲状腺病,67,重症肌无力 (Myasthenia Gravis),68,轻症患者受累骨骼肌稍行活动后即疲乏无力，休息后恢复。,重症肌无力 (Myasthenia Gravis),重症肌无力是一种神经-肌肉间传递功能障碍的自身免疫病，特征为受累横纹肌稍行活动后即迅速疲乏无力。轻者仅眼肌，重者可全身肌肉，严重则呼吸肌受累而危及生命。抗-AChR抗体导致：干扰Ach与受体
18、结合加速受体的破坏,69,70,重症肌无力是骨骼肌N2型胆碱能受体相关的自身免疫性疾病。表现为骨骼肌反复收缩后迅速出现无力现象病人的胸腺异常，出现肌样细胞，有N2型胆碱能受体存在，血中出现N2型胆碱能受体抗体骨骼肌细胞膜上的胆碱能受体与抗体生成复合物，被识别降解，导致突触后肌细胞膜上的N2型胆碱能受体数目减少，反应减弱可用胆碱脂酶抑制剂治疗,71,十道题自测甲状腺疾病,1.我感到乏力，常犯困，体力和精力都不足。2.我的大脑思维迟钝，注意力难集中，记忆力下降，行动反应慢。3.体重突然增加许多。4.皮肤干燥、指甲很脆、灰白，易折断。5.常常会觉得冷（即使其他人觉得很舒服的时候也是如此）。6.我有很
19、多负面的想法，感到情绪低落抑郁。7.肠道和代谢好像都慢，时常会便秘。8.感到肌肉和骨骼僵硬酸痛，手感到麻木。9.我的血压增高或者心跳变慢了。10.胆固醇水平增高。,下述情况表明什么器官出了问题？,72,73,TSH受体,74,因抗TSH 受体的自身抗体引起的甲状腺功能紊乱。,刺激性抗体阻断性抗体,刺激性TSH抗体：其与TSH受体结合后能模拟TSH作用，通过激活G蛋白，促进甲状腺素分泌，引起甲状腺功能亢进和甲状腺肿大。在Graves病 (弥漫性甲状腺肿) 患者血中可检出。(在胞外区与TSH受体30-35位aa残基结合)。,自身免疫性甲状腺病,75,毒性弥漫性甲状腺肿 (Graves diseas
20、e),刺激性抗体模拟TSH 的作用促进甲状腺素分泌和甲状腺腺体生长女性男性甲亢、甲状腺弥漫性肿大、突眼,76,Graves病,77,阻断性TSH抗体:“占坑性”抗体，可存在于桥本病 (慢性淋巴细胞性甲状腺炎) 和特发性粘液性水肿患者血中，造成甲低（与受体295-302和385-395位氨基酸残基结合）。这种受体结合部位的不同为解释Graves病和桥本病临床特征的差异提供了分子基础。,自身免疫性甲状腺病,78,阻断性抗体与TSH受体结合减弱或消除了TSH的作用抑制甲状腺素分泌甲状腺功能减退、黏液性水肿,桥本病 (Hashimotos thyroditis),黏液性水肿 (myxedema),79
21、,(3) 继发性受体异常,许多疾病过程中，可因配体的含量、pH、磷脂膜环境，以及细胞合成与分解蛋白质的能力等变化引起受体数量和亲和力的继发性改变,80,例：心力衰竭时，心脏对异丙肾上腺素引起的正性肌力反应减弱，即受体对儿茶酚胺刺激发生减敏反应，包括，1 受体数量减少，可降至50%以下2 受体对配体的敏感性降低受体后信号转导异常，如Gi/Gs比例升高,81,82,83,(4) G蛋白异常与疾病,84,(4) G蛋白异常与疾病,例1. 霍乱2. 肢端肥大症和巨人症,85,A Vibrio cholerae bacterium,2007.9 .2伊拉克北部地区暴发的霍乱已经致使8人丧生,霍乱弧菌,8
22、6,Quiz:,霍乱有何临床表现 ？ 其信号转导障碍的分子机制是什么？,霍乱（Cholera）,霍乱是G蛋白异常的典型疾病，是由霍乱弧菌引起的烈性肠道传染病。,87,霍乱是因摄入的食物或水受到霍乱弧菌污染而引起的一种急性腹泻性传染病，发病急、传染性强、病死率高，属于国际检疫传染病每年，估计有300万500万霍乱病例，另有10万12万人死亡。病发高峰期在夏季，能在数小时内造成腹泻脱水甚至死亡发病急、传染性强、病死率高，属于国际检疫传染病霍乱弧菌能产生霍乱毒素（外毒素），造成分泌性腹泻，即使不再进食也会不断腹泻，洗米水状的粪便是霍乱的特征,88,89,肢端肥大症和巨人症,90,91,孙明明（2.33米）巨人与记者(1.75米)合影,什么患者有如此表现？,92,患者X线表现,93,GPCR和G蛋白突变引起的疾病 (举例),94,(5) 酪氨酸蛋白激酶型受体异常与疾病,例：胰岛素抵抗性糖尿病（型糖尿病）,95,96,(6) 其它与受体相关的疾病,除受体病外，许多疾病的发病机制与受体变化有关已知：胰岛素受体减少与肥胖症、儿茶酚胺受体亲和力的减弱与哮喘病、各种激素受体与内分泌疾病、肾上腺素受体与心血管疾病、生长因子受体与恶性肿瘤、神经递质受体与神经精神病、细胞粘附受体与炎症反应、损伤修复以及凝血、血栓形成,97,谢谢！,
