GPR182生物学功能与临床转化应用的研究 进展

Research Progress on the Biological Functions and Clinical Translational Applications of GPR182

摘要: G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)家族是人体中数量最庞大的膜蛋白家族，在调控多种生理病理过程中发挥重要作用，也是重要的药物靶点类别。G蛋白偶联受体182 (G protein-coupled receptor 182, GPR182)作为一种新型非典型趋化因子受体(atypical chemokine receptor, ACKR)，主要表达于血管内皮细胞、肝脏窦状内皮细胞等，通过糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG)结合基序识别并结合趋化因子，依赖β-arrestin (β-抑制蛋白)和G蛋白偶联受体激酶(g protein-coupled receptor kinase, GRK)的协同作用，参与配体的结合与清除；通过与C-X-C趋化因子受体4 (C-X-C chemokine receptor 4, CXCR4)竞争性结合C-X-C趋化因子配体12 (C-X-C chemokine motif ligand 12, CXCL12)调控CXCL12-CXCR4轴信号传导。生理状态下，GPR182可以在血管生成中发挥负向调控作用，参与胚胎血管发育与造血稳态维持；病理状态下，GPR182在肝细胞癌中的表达水平显著下降，且与患者预后相关。本文重点围绕GPR182的生物学功能及信号传导机制展开详细论述，探讨了GPR182的临床转化前景，为GPR182的相关基础研究和临床转化应用提供精确参考。

Abstract: G protein-coupled receptors (GPCRs) constitute the largest family of membrane proteins in the human body, playing crucial roles in regulating a variety of physiological and pathological processes, and are also an important class of drug targets. G protein-coupled receptor 182 (GPR182), a novel atypical chemokine receptor (ACKR), is mainly expressed in vascular endothelial cells, hepatic sinusoidal endothelial cells, etc. It recognizes and binds chemokines through its glycosaminoglycan (GAG)-binding motif, and participates in ligand binding and clearance depending on the synergistic effect of β-arrestin and G protein-coupled receptor kinase (GRK). Additionally, GPR182 regulates the signaling of the C-X-C chemokine motif ligand 12 (CXCL12)-C-X-C chemokine receptor 4 (CXCR4) axis by competitively binding to CXCL12 with CXCR4. Under physiological conditions, GPR182 exerts a negative regulatory role in angiogenesis and is involved in embryonic vascular development and the maintenance of hematopoietic homeostasis. Under pathological conditions, its expression is significantly downregulated in hepatocellular carcinoma (HCC) and is associated with patient prognosis. This review focuses on the detailed discussion of the biological functions and signaling mechanisms of GPR182, explores its clinical translational prospects, and provides an accurate reference for basic research and clinical translational applications related to GPR182.

1. 引言

G蛋白偶联受体(GPCR)家族是人体中最庞大且最多样化的细胞表面膜蛋白受体家族，它们都包含由七段跨膜螺旋结构域、胞外N端、胞内C端、三条胞内环和三条胞外环连接而成的结构框架，参与调控血管发育、免疫应答及新陈代谢等几乎全部生理过程[1] [2]。GPCRs根据结构和功能上的不同，可以分为A类(视紫红质样受体，是比例最大且研究最广泛的一类)、B类(又分为分泌素样与黏附型受体两类)、C类(谷氨酸受体)、D类(真菌交配信息素受体)、E类(环腺苷酸受体)及F类(由卷曲受体和平滑受体组成) [3]。目前GPCRs靶向药物约占所有获批药物的36%，共涉及516种，是获批药物中最大的膜受体家族之一[4]。尽管GPCRs具有重要的生理和药理作用，仍有超过100种GPCRs因其内源性配体及生物学功能未被明确，被称为孤儿受体[5]。

ACKRs是GPCR家族中一类特殊的趋化因子受体亚群，主要通过偶联β-arrestin信号传导通路，结合并清除趋化因子调控其生物利用度与浓度梯度，参与免疫调控及相关生理病理过程[6]-[8]。ACKRs目前已经确认的有四个成员，分别是ACKR1-4，它们在血管生成、免疫细胞迁移和肿瘤免疫等过程中发挥重要作用[7] [9]。ACKRs和典型趋化因子受体都可以结合趋化因子，不同的是，典型趋化因子受体主要在具有运动能力的白细胞上表达，而ACKRs可以表达在多种细胞类型上，以内皮细胞更为常见，如血管内皮细胞和淋巴管内皮细胞[7] [9] [10]。另一方面，由于ACKRs缺乏与G蛋白结合的G蛋白偶联基序，因此无法与G蛋白信号通路偶联并调控下游第二信使，ACKRs通常以高亲和力结合多种趋化因子，偶联β-arrestin介导的信号通路，内化并降解配体，从而调控趋化因子的浓度梯度、定位及空间分布[7] [8] [11]。但ACKR1不同于其他ACKRs，ACKR1是唯一不偶联β-arrestin信号传导通路的非典型趋化因子受体[7]。此外，ACKRs还可以通过与典型趋化因子受体结合形成异源二聚体，进而调控其下游信号传导通路[7]。

G蛋白偶联受体182 (GPR182)是一种A类G蛋白偶联受体，曾经被认为是肾上腺髓质素的受体，但后续实验未能证实这一观点，被归类为孤儿受体[12]-[14]。随着结构生物学和高通量磷酸化蛋白质组学等技术的进步和应用，GPR182被证实为一种新型的非典型趋化因子受体，因具有广泛的趋化因子结合谱及独特的生物学功能，被国际药理学联盟正式命名为非典型趋化因子受体5 (ACKR5) [6]。本文就GPR182的表达谱特征、配体结合特性、信号传导机制、生物学功能及临床转化前景展开详细论述，为GPR182的深入研究和药物开发提供参考。

2. GPR182概述

G蛋白偶联受体182 (GPR182)最初是通过基因克隆技术被鉴定，人类GPR182编码基因位于染色体12q13.3上[12]。早期研究发现，GPR182的氨基酸序列与肾上腺髓质素受体具有同源性，因此推测GPR182可能是肾上腺髓质素受体[13]。进一步研究发现，GPR182并不结合肾上腺髓质素，也不介导与肾上腺髓质素相关的信号传导，因此GPR182被归类为孤儿受体[14]。研究发现，编码ACKR3的基因是GPR182最近的旁系同源基因，两者均属于类视紫红质G蛋白偶联受体的γ分支[12]。与其他ACKRs相似，GPR182缺乏与G蛋白结合的G蛋白偶联基序，这一结构特征使GPR182在与配体结合后，不参与G蛋白偶联及下游信号传导过程，符合非典型趋化因子受体的结构特征，并可以结合多种趋化因子，被正式归类为非典型趋化因子受体[6] [7] [15]。GPR182的脱孤儿化过程不仅丰富了ACKRs的构成，而且其独特的表达分布特征和生物学功能也具有重要的生理和病理作用。

3. GPR182的表达分布特征

3.1. GPR182特异性表达分布

GPR182的表达具有明显的组织和细胞特异性。通过单细胞RNA测序分析，发现在小鼠、人类以及斑马鱼样本中，GPR182在多种组织和细胞类型中均有表达，其中以血管内皮细胞最为丰富[16]-[18]。在健康人类肝脏组织中，GPR182仅在肝窦状内皮细胞中表达，并且与肝窦状内皮细胞已知的特异性标志物CD32b (Fc gamma receptor IIB，Fcγ受体IIB)的表达具有高度一致性，提示GPR182可能作为一种新型的肝窦状内皮细胞特异性标志物[19]。进一步对人体其他器官分析发现，GPR182在骨髓、淋巴结及脾脏的窦状内皮细胞中的表达同样较高，且在脾脏窦状内皮细胞中的表达最强，而在肺、心脏、骨骼肌及肾脏的连续内皮细胞中无明显表达[19]。此外，GPR182还被证实在肠道干细胞中的表达水平较高[20]。

3.2. GPR182病理状态下的表达变化

在病理状态下，GPR182的表达发生显著变化。通过对人类肝细胞癌组织进行免疫组化分析显示，肿瘤组织及周围组织肝窦状内皮细胞GPR182表达显著下降，进一步分析发现肝硬化组织中的肝窦状内皮细胞也发现了GPR182表达水平下降，这可能与肝窦状内皮细胞毛细血管化有关[19] [21]。在人类或小鼠黑色素瘤模型中，通过单细胞RNA测序分析发现GPR182仅表达于淋巴管内皮细胞，且表达水平显著高于周围正常组织[22]。此外，GPR182在人类胰腺癌、肝癌、肺癌和乳腺癌等人类多种恶性肿瘤中的表达显著降低，这意味着GPR182可能是肿瘤发生的潜在标志物[20] [23] [24]。

4. GPR182的配体识别与结合结构基础

4.1. GPR182通过GAG结合基序识别并结合趋化因子

GPR182可以通过GAG结合基序与人类趋化因子广泛结合、内化及清除，从而调控趋化因子浓度梯度，实现调节稳态和炎症反应的作用[22]。竞争性结合实验表明，CXCL9 C端的GAG结合肽及人工合成的GAG模拟肽均可阻断配体与GPR182的结合，证实GAG结合基序是配体与GPR182特异性相互作用的结构基础[22]。

4.2. GPR182的配体结合特征

GPR182是一种能够广泛结合多种趋化因子的非典型趋化因子受体。通过趋化因子结合筛选实验发现，GPR182能够与趋化因子CXCL10、CXCL12和CXCL13结合，且是亲和力最高的一种非典型趋化因子受体[22]。GPR182对趋化因子CXCL10和CXCL12的亲和力明显低于其传统趋化因子受体CXCR4和CXCR3，而GPR182对趋化因子CXCL13的亲和力较其传统趋化因子受体CXCR5略高[22]。另一项研究发现，GPR182是唯一能与趋化因子CXCL9、CXCL10、CXCL13和CCL28 (C-C chemokine motif ligand 28，CC趋化因子配体28)结合的非典型趋化因子受体[15]。该研究还确认了GPR182以中等亲和力结合并清除趋化因子CXCL19和CCL12 [15]。GPR182对于包括CXCL1、CCL21和CCL2等趋化因子的亲和力较低，仅在较高浓度下可检测到两者结合[15]。

此外，GPR182还可以与ACKR4协同调控健康年轻小鼠的CCL19的血液浓度，与ACKR3协同调控CXCL12的血液浓度[15]。GPR182可以通过调控趋化因子浓度梯度间接参与调控多种信号传导通路。在肿瘤微环境中，GPR182通过与CXCL9、CXCL10、CXCL11相互作用，进而调控介导CXCR3信号传导机制，抑制T细胞向肿瘤微环境的归巢，从而抑制抗肿瘤免疫作用[22]。

5. GPR182的生理与病理功能

5.1. GPR182负向调控血管生成

GPR182作为内皮细胞特异性非典型受体，在调控血管生成过程中发挥重要作用。研究发现，GPR182在肝细胞癌组织中表达显著下降，与肿瘤微血管密度呈负相关，还发现GPR182表达水平较高的肝癌患者预后更好[21]。在斑马鱼模型上，通过敲低GPR182的表达，发现血管芽生过度及血管形态异常，证明GPR182可通过调控内皮细胞迁移、增殖及管腔形成，负向调控血管形成发育过程[21]。而这种表型在给予CXCR4a抑制剂AMD3100后可以恢复正常，这表明GPR182可能通过CXCL12-CXCR4轴调控血管生成[21]。

5.2. GPR182在不同肿瘤组织中的作用

GPR182在多种肿瘤中表达异常，其功能具有组织和肿瘤类型特异性。GPR182是肠道MAPK (mitogen-activated protein kinas，丝裂原活化蛋白激酶)/ERK (extracellular signal-regulated kinas，细胞外信号调节激酶)信号通路介导增殖的负向调控因子[20]。研究发现，稳态条件下，敲低GPR182的表达水平并不会影响肠道增殖情况，但在照射损伤、腺瘤形成等条件下，敲低GPR182的表达水平之后，肠道增殖显著增多[20]。在人类黑色素瘤组织中，GPR182特异性表达于淋巴管内皮细胞，通过内吞作用清除多种趋化因子CCL2、CCL22、CXCL1、CXCL9和CXCL10，抑制T细胞向肿瘤微环境浸润，从而限制抗肿瘤免疫[22]。该研究还发现，敲除GPR182可引起免疫冷黑色素瘤对免疫治疗增敏，提升过继性免疫细胞治疗(adoptive cell therapy, ACT)对低免疫原性肿瘤的免疫反应性[22]。

5.3. GPR182的潜在作用

GPR182除调控血管生成及抗肿瘤作用外，还具有其他潜在生物学功能。研究发现，GPR182的缺失影响造血干细胞的生成及髓系细胞分化，进而影响造血功能[25]。在小鼠和斑马鱼模型上，GPR182通过调控白三烯B4 (leukotriene B4, LTB4)信号传导通路，抑制生血内皮细胞向造血干细胞转化，负向调控髓系造血[25]。这一功能可能与GPR182结合并清除CXCL12有关，CXCL12被认为是造血干细胞归巢和增殖的关键趋化因子[26]。

6. GPR182的信号传导机制

6.1. GPR182不与G蛋白的信号传导通路偶联

GPR182作为一种新型非典型趋化因子受体，其信号传导机制具有显著的非典型趋化因子受体特征。GPR182的信号传导机制不依赖于G蛋白，源于其关键结构基序的变异。GPR182的DRYLAIV基序发生突变，形成DRYVTLT变异序列，导致配体结合后无法激活三聚体G蛋白[27]。通过活细胞荧光成像系统检测等实验发现，无论是CXCL10、CXCL12等高亲和力配体，还是CXCL9等低亲和力配体，GPR182与之结合后，cAMP (cyclic adenosine monophosphate，环磷酸腺苷)、Ca²⁺及ERK等下游信号分子的活性均未改变，进一步证实了GPR182不与G蛋白偶联并激活下游信号通路，这也构成其非典型趋化因子受体特征的核心分子基础[21]。

6.2. GPR182偶联β-arrestin介导的信号传导通路

与ACKR3不同的是，GPR182实现内化和清除趋化因子的过程需要与β-arrestin1或β-arrestin2结合，而ACKR3则可以不需要β-arrestin的参与[15] [28] [29]。若同时敲除β-arrestin1或β-arrestin2，则GPR182持续定位于细胞膜表面，丧失内化能力；但若仅敲除β-arrestin1或β-arrestin2，内化过程仍可继续进行[15]。此外，配体虽然可以促进GPR182与其结合并形成复合物，但配体结合后并不会增强β-arrestin的招募，这也说明了β-arrestin介导的组成型内化特征[29]。

6.3. GRKs与β-arrestin的协同作用

GPR182与配体结合后，GRKs对GPR182的C端磷酸化修饰并发生构象变化，促使GPR182与β-arrestin的偶联，完成受体内化及清除配体的过程[15]。同时敲除G蛋白偶联受体激酶(GRK2/3/5/6)时，GPR182的内化表型与同时敲除β-arrestin1和β-arrestin2细胞高度一致，表明GRKs通过调控β-arrestin介导的配体–受体复合物形成参与受体内化过程[15]。而如果仅敲除GRK5/6，则可显著降低GPR182的内化效率及趋化因子结合能力；而仅敲除GRK2/3对GPR182的内化过程无明显影响，提示GRKs对GPR182的调控具有严格的选择性。GPR182的C端在信号传导中具有可替代性，缺失C端的GPR182仍然可以介导趋化因子内化和调控信号通路，这提示存在不依赖GRKs但依赖β-arrestin的内化途径[15]。

6.4. GPR182负向调控CXCL12-CXCR4轴

最新研究发现，GPR182可通过局部降低CXCL12的浓度调控CXCL12-CXCR4轴，抑制CXCR4介导的下游信号通路，在血管生成中起负向调控作用[21]。具体表现为GPR182作为“诱饵受体”与CXCR4竞争性结合CXCL12形成受体–配体复合物，随后复合物内化进入细胞，最终在溶酶体降解[21]。并且通过Forster共振能量转移测定法(Förster resonance energy transfer, FRET)证实了GPR182不与CXCR4形成异源二聚体，排除了因两者相互作用导致CXCL12内化及降解的可能[21]。

综上，GPR182作为清除趋化因子的非典型趋化因子受体，通过识别配体的GAG结合基序与配体结合，在β-arrestin和GRKs的协同作用下，内吞进入细胞，随后被转运至溶酶体，配体在溶酶体的酸性环境中被降解，而受体则可通过内体循环重新转运至细胞膜，再次参与配体识别与摄取，从而实现对胞外趋化因子的持续清除。

7. GPR182的临床转化应用前景

7.1. GPR182的潜在临床价值

GPR182可能会是肿瘤免疫的潜在靶点，尤其适合免疫冷肿瘤的联合治疗。在人类黑色素瘤组织中，GPR182在淋巴管内皮细胞中的表达水平较高，清除趋化因子抑制T细胞浸润，可通过开发GPR182相关抑制剂促进T细胞浸润肿瘤，与免疫检查点阻断(immune checkpoint blockade, ICB)、过继性免疫细胞治疗(ACT)等免疫治疗联合使用，将有助于提高免疫应答率[22]。在肝细胞癌组织中，GPR182表达水平降低，且与患者预后相关，因此可能成为肝细胞癌的诊断和预后的潜在标志物[21]。在造血干细胞移植中，需要将供体的造血干细胞动员至外周血，可以通过GPR182抑制剂增加骨髓中CXCL12，从而促进造血干细胞动员，提高外周血造血干细胞采集效率[25]。结合GPR182的生物学功能及在病理状态下的异常表达分析，GPR182在肿瘤、肝脏疾病、血液系统疾病等领域具有广泛的临床转化前景。

7.2. GPR182的潜在毒性

GPR182在骨髓窦状内皮细胞表达水平较高，参与造血干细胞稳态维持。靶向抑制GPR182可能导致CXCL12等趋化因子水平升高，引起造血干细胞向骨髓外迁移，导致造血功能下降，临床上可能会出现贫血及感染等风险增加[25]。GPR182可通过清除CXCL12、CXCL13等趋化因子维持脾脏边缘区的结构完整性与功能，靶向抑制GPR182可能会特异性损害T非依赖性抗原的体液免疫应答，但不影响T依赖性抗原的应答[15]。此外，靶向抑制GPR182可能导致CXCL12、CXCL13等趋化因子在肝内堆积，引起肝窦状内皮细胞毛细血管化，进而可能导致肝纤维化[19] [21]。

在临床治疗中，基于GPR182在不同组织中的表达差异，可通过设定最低有效剂量，使靶向部位药物浓度达到有效药物浓度，而正常组织的药物浓度低于毒性阈值，从而实现对治疗窗口的精准把握。此外，对于实体瘤(如黑色素瘤)，可以采用肿瘤内注射给药，从而直接将药物递送至肿瘤部位，降低全身用药风险，降低其他正常组织的药物暴露风险。

8. 总结与展望

GPR182作为一种新型非典型趋化因子受体(ACKR5)，是一种A类孤儿G蛋白偶联受体，主要在血管内皮细胞、肠道干细胞和淋巴内皮细胞中表达，不参与G蛋白偶联受体信号传导，而是依赖招募并结合GRKs与β-arrestin协同调控实现内化，调控下游信号通路；通过识别趋化因子GAG结合基序，结合并清除CXCL9和CXCL10等多种趋化因子，调控趋化因子浓度梯度；通过结合并清除趋化因子CXCL12，调控CXCL12-CXCR4轴影响肿瘤血管生成；参与骨髓造血微环境维持、免疫调节及肿瘤免疫逃逸等多个过程，在肿瘤免疫与发生、血液系统疾病和肝脏疾病等多领域具有重要的临床转化前景。尽管GPR182的研究取得了显著进展，但仍有若干关键问题未解：GPR182与配体结合的原子结构基础尚未明确，需通过晶体结构解析或冷冻电镜技术揭示其识别配体的精确分子机制；GPR182在不同疾病中的细胞特异性功能仍需深入研究；缺乏高特异性、高活性的GPR182抑制剂或激动剂，需通过高通量筛选技术开发靶向药物工具。随着研究的深入，GPR182的生物学功能与信号传导机制将得到更全面的揭示，GPR182有望成为多个疾病的诊断及预后生物标志物和潜在治疗靶点，为相关疾病的精准治疗提供新的策略与方案。

基金项目

国家自然科学基金面上项目，编号：81970570。