激活G蛋白偶导受体40(GPR40/FFAR1)减轻变应性哮喘中STAT6活化、气道炎症及黏蛋白MUC5AC高分泌

《Current Research in Pharmacology and Drug Discovery》：Activation of G protein-coupled receptor 40 alleviates STAT6 activation, airway inflammation and mucus hypersecretion in allergic asthma

　　

摘要：G蛋白偶导受体40(G protein-coupled receptor 40, GPR40)，又称游离脂肪酸受体1(free fatty acid receptor 1, FFAR1)，是治疗慢性代谢性及炎症性疾病的有前景的分子靶点。尽管GPR40激动剂如ω-3多不饱和脂肪酸具有抗哮喘益处，但GPR40激活是否能改善变应性哮喘表型尚不清楚。本研究探讨了GPR40激活对IL-13诱导的人支气管上皮细胞系16HBE14o-细胞变应性炎症及卵清蛋白(ovalbumin, OVA)诱导的哮喘小鼠模型的改善作用。递增浓度的GPR40激动剂GW9508和TAK875可显著减弱IL-13诱导的STAT6磷酸化及MUC5AC高分泌，提示16HBE14o-细胞中2型炎症被抑制。选择性GPR40拮抗剂DC260126和GW1100均可显著消除GW9508的抗炎效应。在哮喘小鼠模型中，腹腔注射GW9508(10 mg/kg)减轻了OVA诱导的黏液高分泌及气道炎症，并降低肺组织中STAT6磷酸化水平。研究结果表明，激活GPR40代表了一种治疗STAT6介导或2型炎症介导疾病（如变应性哮喘）的新型策略。

论文解读：激活G蛋白偶导受体40(GPR40)减轻变应性哮喘中STAT6活化、气道炎症及黏蛋白MUC5AC高分泌

本研究由Chantapol Yimnual、Jenjira Sontikun等来自泰国玛希隆大学(Chakri Naruebodindra Medical Institute, Faculty of Medicine Ramathibodi Hospital, Mahidol University)的研究团队完成，发表于《Current Research in Pharmacology and Drug Discovery》。

研究背景与立项依据

哮喘是一种以可逆性气流受限为特征的异质性慢性气道炎症性疾病，全球约影响3亿人，其中最常见的"T2-high"内型以Th2细胞、2型固有淋巴样细胞活化及IL-4、IL-5、IL-13等2型细胞因子升高为特征。IL-13通过STAT6信号通路促进气道上皮黏蛋白MUC5AC高分泌及气道损伤，且STAT6抑制是变应性哮喘的潜在治疗靶点。G蛋白偶导受体40(G protein-coupled receptor 40, GPR40/FFAR1)是中介中长链脂肪酸（特别是多不饱和脂肪酸PUFA）的GPCR，已有证据表明其激活具有抗动脉粥样硬化、神经炎症及皮肤炎症作用，ω-3脂肪酸（GPR40天然配体）可减轻哮喘气道炎症，且既往研究发现GPR40可激活AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)抑制炎症并增强气道上皮屏障功能。然而，GPR40激活对2型炎症（特别是IL-13/STAT6轴）驱动的气道上皮炎症的影响尚未明确。因此，研究人员采用IL-13诱导的人支气管上皮16HBE14o-细胞及OVA诱导的BALB/c小鼠哮喘模型，从分子及功能层面探讨GPR40激动剂对2型细胞因子诱导气道炎症的效应。

主要关键技术方法

研究人员选用雌性6～8周龄野生型BALB/c小鼠建立OVA致敏＋鼻内激发的变应性哮喘模型，于激发期腹腔注射GPR40激动剂GW9508(10 mg/kg)、阳性对照地塞米松(dexamethasone, DEX, 5 mg/kg)或溶媒，每天1次共5天，阴性对照组不给予OVA。细胞实验采用人支气管上皮细胞系16HBE14o-，经GPR40激动剂(GW9508、TAK875)预处理后给予IL-13(10 ng/mL)诱导炎症，部分实验共加GPR40拮抗剂(DC260126、GW1100)。关键技术方法包括：Western blot检测磷酸化STAT6(p-STAT6)、总STAT6、GPR40及β-actin内参；免疫荧光染色检测MUC5AC表达并经Opera Phenix系统分析平均荧光强度；BALF(支气管肺泡灌洗液)收集及MUC5AC ELISA检测；肺组织石蜡切片H&E及过碘酸－雪夫(periodic acid-Schiff, PAS)染色并由病理医师盲法评分(0–3分)；细胞活力检测确认无细胞毒性；采用单因素方差分析(one-way ANOVA)及Tukey事后检验或Student t检验进行统计学分析，p＜0.05为差异有统计学意义。

研究结果

1. GPR40 agonists GW9508 and TAK875 alleviated IL-13-induced STAT6 phosphorylation（GPR40激动剂GW9508和TAK875减轻IL-13诱导的STAT6磷酸化）

Western blot显示IL-13(10 ng/mL, 8 h)使16HBE14o-细胞中STAT6磷酸化升高约10倍。GW9508和TAK875预处理呈浓度依赖性地显著降低IL-13诱导的p-STAT6，GW9508的IC₅₀为9.93±0.74 μM，TAK875在50 μM时显著抑制。IL-13处理不影响细胞GPR40表达量。特异性GPR40拮抗剂DC260126和GW1100共处理均显著逆转GW9508对p-STAT6的抑制，使其恢复至接近IL-13单独处理水平，证实该抗炎作用通过GPR40介导。细胞活力实验排除细胞毒性干扰。

2. GPR40 mitigated the production of mucus and pathogenic mucin MUC5AC in airway epithelium（GPR40减轻气道上皮致病性黏蛋白MUC5AC的产生）

免疫荧光染色显示IL-13显著上调16HBE14o-细胞MUC5AC（绿色）表达，GW9508呈浓度依赖性抑制该上调。体内实验中OVA致敏激发小鼠气道上皮PAS染色阳性黏液蓄积明显，GW9508(10 mg/kg, i.p.)及DEX均显著减少黏液分泌；BALF中MUC5AC蛋白水平在OVA组升高，GW9508与DEX处理均使其降低，表明GPR40激活减轻气道黏液高分泌。

3. GW9508 inhibits airway inflammation and reduces eosinophil infiltration（GW9508抑制气道炎症并减少嗜酸性粒细胞浸润）

H&E染色示OVA组支气管周围炎症细胞浸润评分及BALF总细胞数、嗜酸性粒细胞浸润评分均显著高于阴性对照组，GW9508处理显著抑制上述指标，抑制程度与DEX相当。OVA组脾脏／体重比升高（提示全身或适应性免疫活化），GW9508对此亦有降低趋势。

4. GPR40 agonist in OVA-induced asthmatic mice inhibits STAT6 activation.（OVA诱导哮喘小鼠中GPR40激动剂抑制STAT6活化）

小鼠肺组织Western blot显示OVA组p-STAT6较对照组显著升高，GW9508处理大幅降低p-STAT6水平；DEX仅轻微、无显著性降低OVA诱导的p-STAT6。各组间总STAT6及GPR40蛋白表达无显著差异。提示GPR40激活在体内通过抑制IL-13下游STAT6磷酸化减轻气道炎症与黏液过度产生。

讨论部分总结

本研究首次证明GPR40激动剂GW9508和TAK875可通过GPR40依赖方式抑制IL-13介导的STAT6磷酸化从而减弱气道上皮2型炎症；GW9508在OVA哮喘小鼠中减轻气道炎症及黏液高分泌，与体外机制一致。GW9508效果优于TAK875可能与细胞系中GPR40剪接变异体亲和力差异有关。拮抗剂未能完全逆转p-STAT6抑制（约80%），提示可能存在GPR40以外的次要机制（如高剂量GW9508部分激活GPR40相关受体GPR120）。选用雌性BALB/c小鼠因其对过敏原的强T2型反应及肺GPR40表达。本研究未明确GPR40是否调控体内IL-13分泌或Th2细胞因子平衡，需后续探究。基于文献，研究人员提出GPR40可能经Gq/11–PLCβ–Ca²⁺–CaMKKβ–AMPK通路抑制STAT6磷酸化（AMPK可负调控上游JAK1），但该通路尚需直接验证。关于气道平滑肌收缩的既往矛盾报道可用时间动力学（短时Ca²⁺致收缩 vs 长时激活经CaMKKβ–AMPK抗炎）及细胞类型特异性解释。STAT6–SPDEF是气道黏液分泌关键驱动因子，GPR40激活或可用于其他STAT6相关疾病（如特应性皮炎、慢性鼻窦炎）。

结论（翻译）

本研究首次揭示，激活G蛋白偶导受体40(GPR40)可减轻气道炎症并抑制黏液产生，对应于STAT6信号的下调。这些发现可为靶向GPR40开发变应性疾病（如哮喘）的新型疗法提供指导。