PNAS：突破！南京大学团队首次阐明了治疗哮喘和COPD的新靶点——苦味受体的作用机制

苦味受体（Tas2R）为G蛋白偶联受体（GPCR），除了感受味觉外，苦味受体还可以有效地舒张气道平滑肌，因此苦味受体被认为是治疗哮喘和慢性阻塞性肺病（COPD）药物开发的新的作用靶点。但是，到目前为止，苦味受体引起的平滑肌舒张的下游作用机制一直存在争议。

2022年6月23日，南京大学朱敏生教授团队联合上海凯屹医药科技有限公司等多家机构在国际知名期刊PNAS（IF=12.779）上发表题名为“Tas2R activation relaxes airway smooth muscle by release of Gα_t targeting on AChR signaling”文章，文章证实苦味受体激活后，下游的Gα_t从苦味受体Tas2R-Gα_t/Gβγ复合体中解离，Gα_t通过与乙酰胆碱受体（AChR）的G_q结合位点结合，阻断了由G_q下游信号传导引起的胞质钙升高，从而达到舒张平滑肌的作用。G_q与多个GPCR信号通路相关，Gα_t对G_q的阻断作用可影响多个病理指标的进程。

苦丁皂苷A（KE-A/KA），一种苦味受体激动剂，动物实验结果显示给予苦丁皂苷A后，可以有效缓解哮喘和COPD动物的气道收缩，同时对肺部炎症以及气道重塑均有明显的改善。该文章首次阐明了苦味受体Tas2R舒张平滑肌的作用机制，预示苦味受体将成为哮喘和COPD的新型治疗靶点。

苦味受体信号通路舒张气道平滑肌的作用机制示意图

AChR激活引起的胞质钙的升高是气道平滑肌收缩的基本条件。研究者通过检测平滑肌细胞内钙离子浓度，发现苦味物质本身能诱导轻微的胞质钙释放，同时苦味物质对MCh诱导的钙释放具有显著的抑制作用。这种制动作用抑制了由AChR激活引起的肌球蛋白轻链磷酸化导致的平滑肌收缩，达到舒张平滑肌的效果。

苦味物质抑制MCh引起的胞质Ca2+浓度的增加

Tas2R下游的Gα_t蛋白是由Gnat1/2/3基因编码，具有GTP酶活性。研究者构建了Gnat1/2/3基因敲除小鼠，通过对基因敲除小鼠的支气管平滑肌进行研究，结果显示苦味物质对于基因敲除小鼠MCh引起的胞内钙离子浓度增加的抑制作用明显减弱。平滑肌舒张试验结果显示Gnat1/2/3基因敲除后，苦味物质引起的平滑肌舒张作用被抑制。

Gnat1/2/3基因敲除后苦味物质诱导的ASM舒张作用被抑制

Gnat基因编码的蛋白与G_q蛋白结构十分相似，研究者将M3型乙酰胆碱受体（MAChR M3）和Gnat1蛋白进行了免疫荧光染色，结果显示气道平滑肌细胞膜表面Gnat1与MAChR M3位置是交叠的，说明Gnat1与MAChR M3在平滑肌细胞膜上是同时存在，且物理位置是共存的。免疫共沉淀结果显示，MAChR M3和Gnat1蛋白有相互作用。此外，试验结果显示，Gnat蛋白的超量表达能直接抑制AChR激活引起的钙离子浓度的升高。

本文中，研究者建立了大鼠COPD模型，用来评估苦味物质（苦丁皂苷A，KE-A）对COPD的治疗效果。试验结果显示，经过6周雾化给药，苦丁皂苷A给药组，动物肺通气功能指标明显改善，平均 FEV0.2/FVC同阴性对照组相比存在明显的统计学差异（p＜0.05）。苦丁皂苷A溶液显著地缓解了COPD大鼠的气流受限症状。同时对COPD大鼠肺部炎症以及气道重塑均有明显的改善作用。

KE-A可减轻COPD气道收缩以及肺部炎症和气道重塑

研究者还建立了小鼠肺部急性炎症模型，用来评估苦味物质（苦丁皂苷A）对肺部炎症的治疗效果。试验结果显示，模型小鼠经雾化给予苦丁皂苷A后，能显著降低肺部炎症因子的表达，对肺部急性炎症有明显的改善作用。

KE-A可减轻肺部急性炎症症状

综上所述，文章首次阐明了苦味受体信号通路，苦味物质通过激活Tas2R并从Gα_t-Gβγ复合物中释放Gα_t，释放的Gβγ导致PLCβ4激活和IP3产生，从而介导了信号级联感测苦味所必需的内质网钙释放。与此同时，释放的Gα_t易位，并与AChR的G_q结合位点结合，从而终止AChR信号下游转导，起到抑制钙释放的作用。

本文的机制研究过程，强调了收缩信号和苦味信号在气道平滑肌舒张机制中相互作用的重要性。同时研究证实了苦味物质（苦丁皂苷A）在舒张气道平滑肌的基础上还能缓解肺部炎症和气道重塑。苦味受体作用机制和作用效果的阐明，将推动苦味受体成为哮喘和COPD的新型治疗靶点。