蛋白质耦合受体GPR56的作用及其在铁死亡诱导的肝损伤中的保护机制

近年来，铁死亡（ferroptosis）作为一种新的细胞程序性死亡形式，逐渐成为科学研究的热点。其特征是由于磷脂过氧化而导致细胞死亡，与传统的凋亡和坏死有显著区别。铁死亡在多种病理条件下具有重要意义，包括缺血再灌注损伤（IRI）和药物诱导的组织损伤等。尽管铁死亡的发生机制逐渐被揭示，但针对其的抑制途径仍然较少，特别是在G蛋白耦合受体（GPCRs）家族中，此类受体在铁死亡中的具体作用尚未明确。

本研究由Lin Hui、Ma Chuanshun等学者完成，隶属于山东大学基础医学院等机构，发表在2024年11月5日的《Cell Metabolism》期刊上。研究团队发现，黏附型G蛋白耦合受体GPR56通过调控CD36介导的脂质代谢能够抵御铁死亡。此外，研究还鉴定出甾体激素17α-羟基孕烯醇酮（17α-hydroxypregnenolone, 17-OH Preg）作为GPR56的内源性激动剂，可以有效地抑制铁死亡诱导的肝损伤，为肝损伤治疗提供了新的靶点和思路。

研究背景和意义

铁死亡依赖于细胞内磷脂的过氧化，特别是含有多不饱和脂肪酸（PUFA）的磷脂是铁死亡的主要标志物。在铁死亡的调控机制中，过氧化还原酶（GPX4）、铁死亡抑制蛋白（FSP1）等因素发挥着关键作用。铁死亡被认为与多种疾病有关，包括心血管疾病、神经退行性疾病等。已有研究指出，缺血再灌注损伤和药物诱导的组织损伤中，铁死亡的抑制可以有效缓解症状。GPCRs家族是人体中最大的膜蛋白家族之一，参与了多种生理信号的传递。本研究首次提出黏附型GPCR家族成员GPR56能够通过抑制铁死亡来维持肝脏的稳态。

研究方法与过程

研究首先使用小鼠模型验证了GPR56在多种铁死亡诱导的肝损伤模型中的作用，随后通过基因敲除和药物干预的方法进一步揭示了GPR56的具体机制。研究方法包括以下几个关键步骤：

1. 铁死亡诱导模型构建

实验中，研究人员使用了两种铁死亡诱导模型：一种是多柔比星（Dox）诱导的肝损伤模型，另一种是缺血再灌注损伤（IRI）模型。在Dox诱导的铁死亡模型中，小鼠注射Dox后肝组织的铁死亡标志物PTGS2 mRNA水平显著上升，且施用铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）可以有效缓解肝损伤。此外，通过检测小鼠肝脏中的PTGS2、4-HNE等标志物的表达水平，研究进一步验证了GPR56在抵御铁死亡中的重要性。

2. GPR56缺陷模型构建及功能验证

研究团队通过将GPR56特异性敲除的小鼠注入Cre重组酶，成功敲除肝脏中的GPR56基因，并观察到Dox处理后GPR56缺失的小鼠肝脏中PTGS2的水平显著上升，肝细胞损伤和脂质过氧化的程度明显加剧。另一个敲除模型是Alb-Cre+/− GPR56fl/fl小鼠，与对照组相比，敲除GPR56的肝细胞在Dox处理后出现更严重的铁死亡和脂质氧化损伤，表现出更高的血清谷丙转氨酶（ALT）和天冬氨酸转氨酶（AST）水平。

3. GPR56在细胞铁死亡中的抑制作用

在体外实验中，研究团队使用人类成纤维肉瘤细胞（HT1080）和肝癌细胞（HCCLM3）验证了GPR56对铁死亡的抑制作用。实验显示，过表达GPR56能够有效抵御Erastin和RSL3诱导的铁死亡，而敲低GPR56则显著增加细胞的铁死亡敏感性。此外，GPR56的缺失也导致了脂质过氧化水平的显著上升。

4. GPR56调控CD36介导的脂质代谢通路

进一步分析显示，GPR56通过促进CD36的内吞和溶酶体降解来减少细胞内PUFA含量，从而降低铁死亡的敏感性。GPR56的敲除增加了CD36蛋白水平，进而加剧了脂质过氧化反应。研究还发现，GPR56通过G12/G13信号通路下调CD36的表达，这种调控过程独立于蛋白酶体和自噬途径，而是依赖于内吞-溶酶体降解通路。

5. 17-OH Preg作为GPR56的内源性激动剂

为了找到GPR56的内源性激动剂，研究团队筛选了多种甾体激素，发现17-OH Preg可以激活GPR56的G12/G13信号通路，显著抑制铁死亡。体外实验显示，17-OH Preg能够有效减少Dox或IRI诱导的脂质过氧化损伤，而在GPR56敲除的小鼠中，这种保护作用被显著削弱，表明GPR56在17-OH Preg介导的抗铁死亡作用中至关重要。此外，分子动力学模拟显示，17-OH Preg与GPR56的特定氨基酸位点结合，触发GPR56构象的改变，从而激活下游信号通路。

研究结果与分析

研究结果表明，GPR56通过调控CD36介导的脂质代谢来降低细胞对铁死亡的敏感性。17-OH Preg作为GPR56的内源性激动剂，可以通过GPR56-G12信号轴发挥抗铁死亡作用。实验还发现，GPR56的缺失显著增加了含PUFA的磷脂含量，使得肝细胞对铁死亡更为敏感。同时，17-OH Preg通过抑制CD36表达减少了PUFA的吸收，从而减轻了铁死亡对肝脏的损伤。

研究团队还在临床模型中验证了GPR56-17-OH Preg-CD36轴的治疗潜力。实验表明，在Dox诱导的急性肝损伤模型中，17-OH Preg的施用能够显著缓解肝细胞的脂质氧化损伤，并降低肝损伤标志物的水平。此外，17-OH Preg还可以有效抑制由缺血再灌注引起的急性肾损伤，表明其在多种组织损伤中的潜在应用价值。

研究意义与展望

本研究首次揭示了GPR56在铁死亡诱导的肝损伤中的重要作用，并发现了17-OH Preg作为GPR56的内源性激动剂，为肝损伤的治疗提供了新的靶点