阿片受体，MU-1

OPRM1 基因编码 mu 阿片受体，这是最常用的阿片类药物（包括吗啡、海洛因、芬太尼和美沙酮）的主要作用位点。它还是内源性阿片肽 β-内啡肽（见 POMC，176830）和脑啡肽（见 PENK，131330）的主要受体。OPRM1 受体是 G 蛋白偶联受体家族的成员（ Bond et al., 1998 ）。阿片受体至少有 3 种类型，mu、kappa（OPRK1; 165196 ）和 δ（OPRD1; 165195 ），每一种都有不同的药理学特征（ Chen et al., 1993 ）。

▼ 克隆与表达

陈等人（1993）从大鼠脑中克隆了 mu 受体的 cDNA。他们证明，这种受体与κ-阿片受体一样，具有推定的二级结构，由 G 蛋白偶联受体共有的 7 个跨膜结构域组成，并显示出与腺苷酸环化酶的功能偶联。

使用大鼠 mu 阿片受体 cDNA 筛选人大脑皮层 cDNA 文库，Wang 等人（1994）克隆了 OPRM1，他们称之为 MOR1。推导出的 400 个氨基酸的蛋白质在 N 末端附近包含 5 个 N-糖基化位点，随后是遍布整个分子的 7 个跨膜结构域。

学员等（2003）确定了一种 OPRM1 剪接变体，他们称之为 mu-3。推导出的蛋白质含有434个氨基酸。Northern 印迹分析在心脏内皮和白细胞中检测到一个 1.3-kb mu-3 转录物。

潘等人（2003）克隆了 2 个 OPRM 剪接变体，他们称之为 MOR1O 和 MOR1X。两者都有替代外显子（分别为外显子 O 和 X）。

Pan（2005）回顾了小鼠、大鼠和人类 OPRM1 基因的复杂剪接。他报告的人类 OPRM1 的 12 个剪接变体中，有 10 个在它们的 3 素末端不同，并编码具有不同 C 末端的蛋白质，这会改变可以磷酸化它们的激酶。其他 2 个人类变体是 mu-3 和 MOR1S，它们缺少内部外显子 2 和 3。

沙巴利娜等人（2009）克隆了 2 个 OPRM1 剪接变体，他们称之为 MOR1K1 和 MOR1K2。较长的 MOR1K1 变体优先在延髓中表达，而较短的 MOR1K2 变体优先在脊髓中表达。两种变体都存在于额叶和伏隔核中。MOR1K 亚型编码一种截短的 OPRM1 蛋白，该蛋白缺乏细胞外 N 端结构域和跨膜结构域 I。转录起始位点被定位到外显子 13 上游的 OPRM1 启动子区域。

▼ 基因结构

沙巴利娜等人（2009）描述了一个扩展的人类 OPRM1 基因，该基因具有额外的启动子、替代外显子和调节元件。他们确定 OPRM1 基因包含 18 个外显子，他们将其从 5 素数到 3 素数指定为外显子 11、1、T、14、13、2、3、R、Y、16、X、17、5、4 、18、6、O/7 和 9。

▼ 测绘

Kozak 等人在小鼠中使用多位点交叉分析（1994）将 mu 受体基因 Oprm 定位到 10 号染色体。由于 kappa 受体基因 Oprk1 对应到 1 号染色体，因此 2 个阿片受体必须代表不同的基因产物，而不是来自同一基因的差异剪接的产物。Oprm 位于与 6q 同源的第 10 号染色体区域。王等人（1994）分离了一个 18-kb 基因组克隆，并通过原位杂交表明 OPRM1 基因定位于染色体 6q24-q25。他们确定了一个 MspI 多态性，并建议它可能有助于评估该基因在神经精神疾病中的参与。

▼ 基因功能

王等人（1994）发现在 COS 细胞中表达的人 MOR1 以高亲和力与 mu 阿片类药物特异性配体结合。MOR1 和配体之间的结合被相关的阿片类药物和肽破坏，并且对钠和 GTP 敏感。

曼苏尔等人（1995）证明，针对克隆的 mu 受体的 C 末端 63 个氨基酸产生的多克隆抗体的免疫反应性纤维和/或外核广泛分布于大鼠的中枢神经系统中。

Zubieta 等人使用正电子发射断层扫描和放射性卡芬太尼（一种选择性 OPRM1 放射性示踪剂），并通过磁共振成像和麦吉尔疼痛问卷跟进（2001 年）检查了暴露于安慰剂和下颌肌肉持续疼痛的个体的阿片系统和 mu 阿片受体的功能。他们观察到内源性阿片类药物的释放增加，阻断了同侧杏仁核和对侧丘脑腹外侧部分的 OPRM1 位点。与 OPRM1 的相互作用与对持续疼痛刺激的感觉和疼痛特异性情感反应的减弱有关。

他等人（2002）证明 DAMGO，一种脑啡肽的抗水解衍生物（见131330），可以促进吗啡刺激 OPRM1 内吞作用的能力。因此，与单独用吗啡治疗的大鼠相比，用这两种药物长期治疗的大鼠的镇痛耐受性降低。这些结果表明，OPRM1 的内吞作用可以减少耐受性的发展，并提出了一种开发具有增强治疗慢性疼痛功效的阿片类药物类似物的方法。

学员等（2003）发现 mu-3 OPRM 变体选择性地响应阿片类生物碱，释放一氧化氮以响应吗啡。mu-3 变体对阿片肽不敏感。

潘等人（2003）发现 MOR1O 和 MOR1X OPRM 剪接变体在结合测定中显示出对 mu 阿片类药物的高选择性。

祖比塔等人（2003）研究了一种常见的功能性遗传多态性，即 COMT（ 116790.0001 ）的 val158-to-met 等位基因，它影响儿茶酚胺的代谢，对调节人类对持续疼痛的反应的影响。与杂合子相比，met158 等位基因纯合子的个体对疼痛的局部 mu 阿片系统反应减弱。这些影响伴随着更高的疼痛感觉和情感等级以及更消极的内部情感状态。在 val158 纯合子中观察到相反的效果。祖比塔等人（2003）得出的结论是，COMT val158-to-met 多态性影响人类对疼痛的体验，并且可能是个体对疼痛和其他压力刺激的适应和反应差异的基础。

矛盾的是，吗啡不能促进 MOR 的脱敏和内吞作用，而这些过程通常有助于对其他受体的耐受。Finn 和 Whistler（2001）表明，将小鼠 Mor 的细胞质尾部替换为 δ 阿片受体的细胞质尾部促进了内吞作用，并导致细胞耐受性和 cAMP 超活化的发展减少，这是戒断的细胞标志。此外，内吞作用减少的突变受体产生了加剧的超活化。Finn 和 Whistler（2001）得出结论，受体内吞作用在与长期使用阿片类药物相关的不良副作用的发展中起关键作用。

Agirregoitia 等人（2006）研究了 δ（OPRD1; 165195 ）、kappa（OPRK1; 165196 ）的表达和定位）和 mu（OPRM1）人类精子上的阿片受体及其对精子活力的影响。这些受体位于精子头部的不同部位、中间区域和尾部。与 mu 受体激动剂吗啡一起孵育后，精子的进行性运动是评估男性生育能力的一个重要参数，它显着降低，而在相应的拮抗剂纳洛酮存在下，这种作用被拮抗。δ受体拮抗剂纳曲吲哚在加入后立即显着降低了进行性运动。然而，δ受体激动剂DPDPE没有显着效果。最后，kappa 受体激动剂 U50488 及其拮抗剂去甲肾上腺素都不会显着影响人类精子的进行性运动。

杜拉福德等人（2012）发现啮齿动物神经和门静脉壁中存在的 Mor 对输注或膳食肽有反应，并调节肠道糖异生和饱腹感。

科德等人（2013 年）发现组织损伤产生了 OPRM1 组成性活性，可抑制脊髓伤害性信号数月。在痛觉过敏后状态下，使用 OPRM1 反向激动剂进行药物阻断可恢复中枢疼痛敏感性，并引发阿片类药物戒断的标志（包括 AMP 超调和痛觉过敏），这需要 NMDA 受体激活 1 型腺苷酸环化酶（ADCY1; 103072 ）。因此，OPRM1 启动镇痛信号和产生内源性阿片类药物依赖的补偿性对手过程。科德等人（2013）建议补品 OPRM1 抑制戒断痛觉过敏可能会阻止从急性疼痛到慢性疼痛的转变。

▼ 分子遗传学

Mogil（1999）和Uhl 等人（1999）回顾了个体对疼痛敏感性及其抑制差异的遗传基础，并提出 mu 阿片受体可能是疼痛感知和对阿片类药物反应变异的候选基因。他们指出，人类个体之间和小鼠品系之间在μ阿片受体表达水平、对疼痛刺激的反应和对阿片类药物的反应方面存在差异。

霍赫等人（2000）使用多重序列比较方法在 250 例病例和对照中测试 OPRM1 在物质（海洛因/可卡因）依赖中的潜在作用（参见对阿片类药物依赖的敏感性， 610064 ）。在 OPRM1 基因的编码和非编码区域内共鉴定出 43 个变体，并在 172 名非裔美国人的亚组中预测了 52 种不同的单倍型。这些单倍型通过相似性聚类分类为功能相关的类别，其中一种在物质依赖个体中更为常见。该类别的共同点是序列变体的特征模式 [-1793T-A、-1699insT、-1320A-G、-111C-T、+17C-T（A6V）]，这与物质依赖有关。

在 318 名有物质依赖（阿片类药物和酒精依赖；103780）和 179 名对照者的欧洲裔美国人中，Luo 等人（2003 年）发现 OPRM1 基因座处等位基因的单倍型频率存在显着差异（p = 0.0036）。等位基因 -2044C-A，在 5 素数推定的调节区，包括 -2044C-A 的单倍型分别是与物质依赖相关的易感性等位基因和单倍型。然而，在 124 名滥用药物的非裔美国人和 55 名非裔美国人对照中没有发现类似的关联。研究结果表明，OPRM1 可能在物质依赖的病理生理学中发挥作用，并且该作用是特定于人群的。

前等人（2001）研究了细胞外 N 末端区域的 asn40 突变为 asp（N40D; rs1799971 ; 600018.0001 ），第三跨膜结构域的 asn152 突变为 asp（N152D），以及 arg265 突变为 his（R265H）和 ser268 突变为 pro（S268P））在第三个细胞内环（ Hoehe et al., 2000）当受体在 COS 细胞中表达时改变了功能特性。结合分析确定，对结构多样的阿片类药物和阿片类药物肽的亲和力在突变受体中没有显着差异。然而，Scatchard 分析表明 N152D 的表达明显低于野生型受体的表达。结合和报告基因分析表明，第三个细胞内环中的两种突变，特别是 S268P，都会损害沿 cAMP 信号级联的信号传导。鉴于 OPRM1 拮抗剂改变药物和酒精依赖的能力，Befort 等人（2001）提出，对从一个或两个等位基因表达 S268P 的患者进行检查可以阐明人类 OPRM1 受体功能降低的功能后果。

王等人（2001）研究了在 MOR 的第三个细胞内环中引起氨基酸取代的 3 个 SNP：S268P、R265H 和 arg260 到 his（R260H）。3 个变体和野生型 MOR 在 G 蛋白偶联方面对吗啡的反应相当。然而，R260H 和 R265H 变体中被认为在阿片类药物耐受和依赖中起作用的自发非激动剂非依赖性（基础）MOR 信号传导显着降低。此外，R265H 和 R268H 变体显示出缺乏钙调蛋白（参见 CALM1；114180）结合。王等人（2001）提出这 3 种变体的携带者，它们都表现出基础 G 蛋白偶联、钙调蛋白结合或两者的显着变化，可能对麻醉镇痛药表现出改变的反应。

郝等人（2004 年）进行了一项大规模病例对照研究，探讨了 300 名 PTD 母亲和 458 名足月分娩母亲的 426 个单核苷酸多态性（SNP）与早产（PTD）的关联。最终的单倍型分析中包括了 25 个候选基因。黑人的 IL1R2（ 147811 ）、白人的 NOS2A（ 163730 ）和西班牙裔的 OPRM1 基因单倍型仅与这些特定种族的 PTD 相关。

通过单倍型分析，Shabalina 等人（2009 年）在 MOR1K 同种型的 5 素非翻译区域中发现了一种新的 CT 变体（ rs563649 ），它是 196 名无痛欧洲裔美国女性中测量到的疼痛敏感性反应的最强个体。CT 变体位于外显子 13 上游结构保守的内部核糖体进入位点（IRES）内，影响 MOR1K 同种型的 mRNA 水平和翻译效率。在rs563649和rs1799971之间鉴定出强连锁不平衡，并且rs563649的次要 T 等位基因标记了与高疼痛敏感性相关的 6-SNP（AGTCTG）单倍型。沙巴利娜等人（2009）提出了 MOR1K 同种型在伤害性信号传导中的重要作用，并表明替代 OPRM1 同种型的遗传变异可能导致阿片类药物反应的个体差异。

有关 OPRM1 基因变异与特发性全身性癫痫易感性之间可能关联的讨论，请参阅600669。

▼ 进化

人类进化的特点是大脑大小和复杂性的急剧增加。为了探究其遗传基础，Dorus 等人（2004 年）研究了涉及神经系统生物学各个方面的基因的进化。这些基因，包括 OPRM1，在灵长类动物中的蛋白质进化率明显高于啮齿类动物。这种趋势对于与神经系统发育有关的基因子集最为明显。此外，在灵长类动物中，蛋白质进化的加速在从祖先灵长类动物到人类的谱系中最为突出。多鲁斯等人（2004）得出结论，人类神经系统的表型进化具有显着的分子相关性，即基础基因的加速进化，特别是与神经系统发育相关的基因。

▼ 生化特征

晶体结构

曼利克等人（2012）描述了与不可逆吗啡喃拮抗剂复合的小鼠 mu-阿片受体的 2.8 埃晶体结构。与迄今为止发表的大多数 G 蛋白偶联受体中观察到的埋藏结合袋相比，吗啡喃配体在暴露于溶剂的大袋中深度结合。特别有趣的是，μ-阿片受体通过跨膜片段 5 和 6 形成的 4 螺旋束基序结晶为 2 倍对称二聚体。

黄等人（2015）报道了与吗啡喃激动剂 BU72 和 G 蛋白模拟骆驼抗体片段结合的鼠 mu-阿片受体的 2.1 埃 X 射线晶体结构。mu-阿片受体结合口袋中 BU72 稳定的变化是微妙的，并且不同于对 β（2）-肾上腺素能受体（ADRB2; 109690 ）和 M2 毒蕈碱受体（CHRM2; 118493 ）的激动剂结合结构观察到的变化）。与活性 ADRB2 的比较揭示了 mu-阿片受体核心中 3 个保守氨基酸的常见重排，分子动力学模拟说明了配体结合口袋如何在构象上与这个保守的三联体相连。此外，配体结合口袋和细胞质结构域之间的广泛极性网络似乎在所有 3 G 蛋白偶联受体的信号遗传中发挥类似作用。

▼ 动物模型

马蒂斯等人（1996）发现杂合子或纯合子 Oprm1 敲除小鼠没有明显的形态异常，也没有明显的行为异常。缺乏受体消除了突变小鼠中吗啡的镇痛作用以及身体依赖性。研究结果表明 Oprm1 是体内吗啡的分子靶点。

鼹鼠等人（2004 年）报告说，mu 阿片受体基因敲除小鼠幼崽在从母亲身边移开时发出的超声波发声较少，但在暴露于寒冷或雄性小鼠气味时则不会。此外，这些淘汰赛幼崽不会表现出对母亲暗示的偏好，并且在短暂的母体暴露后不会表现出超声波呼叫增强。鼹鼠等人（2004）得出结论，他们的这项研究结果可能表明以依恋行为缺陷为特征的疾病的分子机制，例如自闭症或反应性依恋障碍。格恩斯巴赫等人（2005）质疑Moles 等人的有效性（2004）断言自闭症是依恋行为的缺陷。

卢梭等人（2007）发现益生菌菌株嗜酸乳杆菌 NCFM 诱导 OPRM1 和大麻素受体 2（CNR2; 605051 ）持续增加）人肠上皮细胞中的 mRNA 表达。小鼠和大鼠的体内实验表明，口服 L. bacillus NCFM 可诱导 OPRM1 和 CNR2 的结肠表达，并且在大鼠研究中，由于结直肠扩张引起的疼痛阈值增加 20%，因此降低了正常的内脏感知。在模拟肠易激综合征的慢性结肠超敏反应大鼠模型中，口服 NCFM 产生的镇痛作用与皮下注射 1 mg/kg 吗啡所产生的镇痛作用相同。NCFM 诱导的镇痛被 CNR2 选择性拮抗剂的腹膜给药显着抑制，但阿片受体拮抗剂没有。卢梭等人（2007）得出结论，NCFM 与上皮细胞的直接接触可诱导 OPRM1 和 CNR2 表达，并有助于调节和恢复对内脏疼痛的正常感知。

▼ 等位基因变体（ 1 示例）：

.0001 重新分类 - 意义不明的变体
OPRM1、118A-G、ASN40ASP（rs1799971）
这种变体，以前称为对吗啡-6-葡萄糖苷酸的反应和对阿片类药物依赖的敏感性（Lotsch 等人，2002 年和Bart 等人，2004 年），已根据Hollt（2002 年）和Arias 等人的研究结果重新分类（2006 年）。

OPRM1 基因中的 118A-G SNP 导致蛋白质的 -N 末端区域发生 asn40 到 asn（N40D）取代，并且预计会导致推定的 N-糖基化位点的丢失（Bond 等人., 1998 年）。

118G 等位基因的总频率约为 10.5%，但在不同种族之间存在显着差异（非洲裔美国人，0.016；高加索人，0.115；西班牙裔，0.142）（Bond 等人，1998 年）。118G 等位基因在不同人群中的频率从 0.078 到 0.341 不等（LaForge 等，2000）。它存在于 49% 到 60% 的亚洲血统的人中（Mague 等人，2009 年）。

邦德等人（1998）发现 asp40 变体受体与内源性激动剂 β-内啡肽（参见 POMC, 176830 ）的结合比非洲爪蟾卵母细胞中的野生型受体紧密 3 倍。对于其他阿片类生物碱或肽，没有观察到结合亲和力的差异。相比之下，拜尔等人（2004）和马格等人（2009）发现，在人胚胎肾 293 细胞和小鼠脑中，几种激动剂的 2 个 SNP 等位基因之间的结合亲和力没有差异，包括吗啡、β-内啡肽、纳索酮和吗啡-6-葡糖苷酸。

张等人（2005）观察到 OPRM1 118A mRNA 等位基因在杂合脑尸检组织中比 118G 等位基因丰富 1.5 到 2.5 倍。转染和抑制研究表明，尽管具有相同的稳定性，但只有 118G，而不是在 118 位用 A、T 或 C 取代，导致较低的 mRNA 水平。此外，通过蛋白质印迹和受体结合分析，118G 导致 OPRM1 蛋白水平降低 10 倍。张等人（2005）得出结论，118G 是一种导致 OPRM1 mRNA 和蛋白质水平降低的功能变体。这些结果得到了Mague 等人的证实（2009）在老鼠身上。

表型关联研究

OPRM1 中的 118A-G SNP 因其与多种药物成瘾和疼痛敏感性表型的关联而被广泛研究；然而，结果是相互矛盾的，这些潜在关联背后的机制仍然难以捉摸（Mague 等人，2009 年）。

虽然巴特等人（2004）和Drakenberg 等人（2006）孤立报告了 118G 等位基因与阿片类药物依赖之间的关联（ 610064 ），一项对 22 篇已发表的关于该主题的论文的荟萃分析（ Arias et al., 2006 ）得出结论，N40D SNP 不影响物质依赖的风险。Hollt（2002）还指出，关联研究没有提供明确的证据表明 118A-G 多态性与阿片类药物或酒精成瘾有关。

在一项对 20 名健康个体（包括 10 118A/A 纯合子）的研究中，Lotsch 等人（2002 年）提出的证据表明 118G 等位基因与吗啡的主要代谢物 6-葡萄糖苷酸降低瞳孔收缩效应有关。然而，在审查洛奇等人的研究结果时（2002），Holt（2002）得出结论，效力差异很可能反映了与吗啡相比 M6G 的血脑屏障通透性要低得多，因为这两种药物的受体亲和力相当（Wu et al., 1997）。

在一项对 20 名健康个体的研究中，包括 10 118A/A 纯合子、6 118G/G 纯合子和 4 118A/G 杂合子，Oertel 等人（2006）发现，与没有 118G 等位基因的携带者相比，118G 等位基因的携带者在服用阿芬太尼后表现出对疼痛刺激的耐受性降低和呼吸抑制减少。与非携带者相比，纯合子携带者需要高 2 至 4 倍的阿芬太尼浓度才能产生相同量的镇痛剂，需要高 10 至 12 倍的浓度才能产生相同程度的呼吸抑制。厄特尔等人（2006）得出的结论是，虽然 118G 等位基因的纯合子和杂合子携带者都可能表现出阿片类药物诱导的镇痛作用降低，但只有 118G 的纯合子携带者表现出阿片类药物诱导的呼吸抑制作用降低。

马格等人（2009）发现 118G 等位基因纯合子的小鼠未能表现出吗啡诱导的多动症，如在野生型小鼠中所见。与野生型小鼠相比，纯合 G/G 小鼠还表现出吗啡诱导的镇痛作用降低。尽管 G/G 雄性在偏好吗啡配对环境方面与野生型相似，但 G/G 雌性并未表现出对吗啡配对环境的偏好。