腎上腺素受體激酶與心力衰竭的基因治療（一）

添加日期：2010年5月6日 閱讀：1823

　　心力衰竭（heartfailure，HF）是多種心血管疾病的終末階段，其已逐步成為心血管病中*常見、對患者危害*大的疾病，目前發(fā)病率不斷上升，５年病死率約為５０％，與許多惡性腫瘤相當(dāng)［１］。HF時交感神經(jīng)活性增強，引起β腎上腺素能受體（β-adrenergicreceptors，βARs）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路變化，表現(xiàn)為心肌βARs密度減少、異丙腎上腺素介導(dǎo)的腺苷酸環(huán)化酶（adenylatecyclase，AC）興奮作用和β腎上腺素能激動劑引起的收縮反應(yīng)均明顯減弱。已發(fā)現(xiàn)在衰竭心肌中，β１腎上腺素能受體（β１AR）mRNA水平低下，而β腎上腺素能受體激酶（adrenergicreceptorkinase，βARK１）的表達和其活性卻升高，這為心衰的治療提供了有益的啟示。傳統(tǒng)的藥物治療對HF尚達不到理想的效果，目前基因治療作為一種新的方法為心血管醫(yī)生所關(guān)注。本文主要對βARK１及其抑制劑（inhibitorofβARK１，βARKct）與HF的關(guān)系和二者在基因治療中的研究進展做一綜述。
　　
　　１βARs－G蛋白－腺苷酸環(huán)化酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)
　　
　　βARs是G蛋白耦聯(lián)受體家族（Gprotinecoupledreceptors，GPCRs）成員［２］，目前已發(fā)現(xiàn)的GPCRs有３００多種，它們共同的結(jié)構(gòu)特征是有一個較長的細胞外N－末端，７個α螺旋形成一個不具有通道樣結(jié)構(gòu)的跨膜球形蛋白質(zhì)分子，C－末端位于膜內(nèi)。GPCRs直接調(diào)節(jié)心肌的生理活動，包括興奮－收縮耦聯(lián)、心率以及心肌細胞的分化、增殖和凋亡等。G蛋白又稱鳥苷酸調(diào)節(jié)蛋白，是膜受體與效應(yīng)酶之間的耦聯(lián)蛋白，在跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中起分子開關(guān)的作用，由α、β和γ三個亞單位構(gòu)成。α亞單位起催化作用，β和γ亞單位一般以二聚體的形式存在。目前認為βγ二聚體可能是G蛋白與其他信號途徑交互轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控點［３］。G蛋白根據(jù)其氨基酸序列大致分為４類，其中的刺激型G蛋白（Gs）的主要作用是激活A(yù)C。
　　
　　成人心肌細胞主要表達β１AR和β２AR，其中以β１亞型數(shù)量居多，占總的βARs的７５％～８０％。激動劑與βARs結(jié)合后，通過耦聯(lián)Gs激活A(yù)C，AC催化ATP生成環(huán)腺苷酸（cyclicadenosinemonophosphate，cAMP），從而增加心肌細胞內(nèi)cAMP水平。cAMP作為胞內(nèi)第二信使激活蛋白激酶A（protinekinaseA，PKA），PKA可磷酸化一些膜蛋白質(zhì)，包括L型Ca２＋通道和肌漿網(wǎng)的IP３受體。L型Ca２＋通道活化后促進Ca２＋內(nèi)流加強收縮；IP３磷酸化后可通過肌漿網(wǎng)攝取Ca２＋增加而促進舒張。β１AR激動不僅影響細胞膜和肌漿網(wǎng)L型Ca２＋，還可促進遠離肌漿網(wǎng)的一些調(diào)節(jié)蛋白的磷酸化，如磷脂酶B、肌鈣蛋白、肌凝蛋白及蛋白激酶抑制劑１［４］，進一步影響Ca２＋一過性動力學(xué)變化和增加心肌收縮力。
　　
　　βARs-G蛋白－腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)是交感神經(jīng)通過變力變時作用調(diào)控心臟功能的樞紐，其過程受βARK１調(diào)節(jié)。
　　
　　２βARK１與HF
　　
　　衰竭心臟的代償機制使得交感神經(jīng)長期興奮以維持心排血量和全身血壓，然而腎上腺素能神經(jīng)處于過度興奮會引發(fā)一系列不良后果，主要表現(xiàn)為βARs的脫敏（desensitization）和下調(diào)，這是由G蛋白耦聯(lián)受體激酶（G-proteincoupledreceptorkinase，GRKs）催化βARs發(fā)生磷酸化而觸發(fā)，尤其是也被稱之為G蛋白耦聯(lián)受體激酶２（GRK２）的βARK１。GRKs屬于絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶家族，其生物學(xué)作用為能專一的磷酸化已被激活的G蛋白耦聯(lián)受體，βARK１是其中的一個亞型。研究顯示，βARK１基因剔除小鼠在胎齡１２～１５d，即因嚴(yán)重的心肌發(fā)育不全和HF而死亡，而缺乏其他GRKs亞型的小鼠卻能存活［５］，提示GRK２在心臟發(fā)育過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
　　
　　βARK１主要通過與活化了的G蛋白βγ亞單位（Gβγ）相結(jié)合而被激活，能夠磷酸化已被激活的βARs跨膜內(nèi)側(cè)的羧基端，介導(dǎo)β抑制蛋白（β-arrestin）與βARs結(jié)合，促使受體與G蛋白解耦聯(lián)，從而阻斷G蛋白的催化作用，由此導(dǎo)致βARs脫敏和受體密度的丟失。GRK２與β抑制蛋白還能通過介導(dǎo)GPCRs與胞吞裝置耦聯(lián)促使GPCRs內(nèi)化（internalization），從而致βARs脫敏［６］。βARK１催化的磷酸化提供了一個負反饋，減弱了交感神經(jīng)的興奮效應(yīng)；其過度表達和持續(xù)激活，導(dǎo)致了依賴于βARs的心肌收縮儲備的丟失和心肌收縮力的損害［７］。
　　
　　研究小鼠嚴(yán)重HF模型時發(fā)現(xiàn)，正常心臟的收縮功能和對兒茶酚胺反應(yīng)性主要是由βARK１活性所決定的［８］。在不少心血管疾病中，特別是心臟肥大和HF，βARK１活性均異常增高。使用定量PCR和RNA保護法來研究HF與βARs的關(guān)系，進一步證明了衰竭心臟βARmRNA的穩(wěn)態(tài)水平與βARK１mRNA的表達水平呈明顯負相關(guān)［９］。βARK１不僅減弱βARs信號通路的傳導(dǎo)，而且還改變GPRCs與其他信號通路之間的耦聯(lián)，如絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activitedproteinkinase）、二磷酸肌醇－３－激酶（phosphatidyl-inositol-３kinase）等［１０］，這些酶均參與HF患者的心室重塑。有研究表明，βARK１的過度表達及活性增高還可引起a２-AR下調(diào)，從而使a２-AR所介導(dǎo)的交感活性的中樞抑制效應(yīng)減弱，導(dǎo)致交感神經(jīng)長期過度興奮對衰竭心肌產(chǎn)生直接毒性作用［１１］。另外，βARK１在高血壓的發(fā)病中也扮演了重要角色［１２］，其水平升高導(dǎo)致NO生成減少，并能夠影響內(nèi)皮細胞和血管平滑肌細胞上內(nèi)皮素受體的活性。
　　
　　已證實左室輔助裝置可降低HF患者的病死率，改善βARs系統(tǒng)；同時發(fā)現(xiàn)安裝了左室輔助裝置的患者，βARK１的活性和表達均減少，提示βARK１與HF患者的病情和臨床癥狀體征的嚴(yán)重性呈負相關(guān)［１３］。

        責(zé)任編輯：小徐     atm-sprinta.com    2010-5-6 9:27:05

文章來源：