腎上腺素受體與心力衰竭(3)
2.2 G蛋白改變引起β-AR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)減敏
心衰時(shí)b-AR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變除發(fā)生在受體水平外，另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)在G蛋白水平。據(jù)Muller等報(bào)道，當(dāng)給予大鼠外源性兒茶酚胺持續(xù)刺激時(shí)，除可引起β-AR密度下調(diào)外，還會(huì)出現(xiàn)Gi a亞基(Gia)上調(diào)，從而使AC活性受抑，cAMP生成減少，而Gs a亞基(Gsa)無明顯變化。如果心衰時(shí)β-AR及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變僅限于受體密度的下調(diào)或與Gs脫偶聯(lián)，那么不經(jīng)β-AR起作用的因素在衰竭心肌中的效應(yīng)仍應(yīng)維持。但事實(shí)并非如此。研究發(fā)現(xiàn)，米力農(nóng)或其他III型磷酸二酯酶抑制劑對衰竭心肌的正性變力效應(yīng)明顯低于正常心肌，提示心衰時(shí)β-AR及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路尚存在其他缺陷[16]。1995年Bohm等發(fā)現(xiàn)，衰竭心肌的AC活性在基礎(chǔ)狀態(tài)下及GTP存在時(shí)均降低。Forskolin對AC的激活作用在GTP存在時(shí)亦降低，但在Mn2+存在及當(dāng)反應(yīng)混合物中清除了GTP以使Gsa的影響減少至最小時(shí)，forskolin的作用不變，提示衰竭心肌可能存在G蛋白的改變[16]。但采用霍亂毒素處理，發(fā)現(xiàn)Gsa的穩(wěn)態(tài)水平在人類衰竭與正常心肌中相似。Bohm與Eschenhagen等分別采用免疫印跡及Northern blot檢測Gsa在蛋白及mRNA水平的表達(dá)亦均無陽性發(fā)現(xiàn)[16,17]。Feldman等從衰竭與正常人類心肌中提取Gsa進(jìn)行功能性實(shí)驗(yàn)，并分別將其重組入天然缺乏Gsa表達(dá)的S49 cyc-細(xì)胞膜，其生物活性亦無差異[18]。因此目前無心衰時(shí)Gsa異常的證據(jù)。
, 百拇醫(yī)藥
有意義的是，一些研究發(fā)現(xiàn)衰竭心肌Gia增加了40%~90%[16,18,19]。Bohm等采用免疫化學(xué)方法亦得到了相似的結(jié)果[16]。1992年Brown和Harding發(fā)現(xiàn)，從衰竭心臟分離的心肌細(xì)胞用百日咳毒素處理后，其對異丙腎上腺素介導(dǎo)的收縮反應(yīng)恢復(fù)。其他許多對擴(kuò)張性心肌病心衰進(jìn)行的研究也發(fā)現(xiàn)Gia改變，且具有亞型特異性，其中Gia2的mRNA和蛋白水平上調(diào)，而Gia3無明顯變化[17]。
目前已知AC有9種異構(gòu)體, 這些異構(gòu)體不僅受Gsa和Gia的調(diào)節(jié)，而且受Gbg的調(diào)節(jié)，其中Gbg對II型和IV型AC的作用是激活性的，而對I型AC起抑制作用。迄今已在哺乳動(dòng)物心肌中發(fā)現(xiàn)了IV、V和VI型AC異構(gòu)體，并發(fā)現(xiàn)心衰患者心肌細(xì)胞的AC活性降低，cAMP蓄積減少[20]，但目前對心衰時(shí)AC活性的改變?nèi)狈Ω鼮榧?xì)致的觀察，這方面的工作尚需進(jìn)一步深入。
, 百拇醫(yī)藥
2.3 心衰時(shí)cAMP依賴的基因表達(dá)改變
心衰時(shí)心臟交感神經(jīng)的激活及AR激動(dòng)最初是作為機(jī)體的一種代償機(jī)制，以增加心肌收縮力，維持重要組織器官的血供，但持續(xù)AR激動(dòng)卻會(huì)引起心臟中許多重要成分的表達(dá)發(fā)生改變，加劇心功能的惡化。由此提出一個(gè)概念，即心衰時(shí)AR激動(dòng)的短期效應(yīng)是加強(qiáng)心肌收縮力的改變，而長期效應(yīng)則是引起一系列基因表達(dá)的改變[20]。前述β-AR和Gi蛋白在mRNA和蛋白水平的改變即是典型例證。
引起基因表達(dá)改變的原因在轉(zhuǎn)錄調(diào)控這一環(huán)節(jié)。以b-AR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為例，雖然引起轉(zhuǎn)錄調(diào)控改變的分子機(jī)制尚不十分清楚，但研究顯示，許多依賴cAMP的轉(zhuǎn)錄因子(如CREB、CREM及激活的轉(zhuǎn)錄因子1等)在這一過程中發(fā)揮非常重要的作用[20]。在雞胚心肌細(xì)胞原代培養(yǎng)中已檢測到CREB mRNA與蛋白水平的表達(dá)。在這些細(xì)胞中，采用forskolin預(yù)處理1小時(shí)以激活A(yù)C，發(fā)現(xiàn)既可增加磷酸化狀態(tài)的CREB，又可增加 mRNA水平的表達(dá)。Hajjar研究小組于1995年證實(shí)，人類心臟中也有CREB mRNA及蛋白水平的表達(dá)。他們通過觀察電泳遷移率發(fā)現(xiàn)，人類心臟CREB可特異性地與各種基因啟動(dòng)子的CRE結(jié)合。進(jìn)一步采用磷酸化特異性抗體在人類衰竭與非衰竭心肌中均檢測到了磷酸化形式的CREB。他們還觀察到，β-AR激動(dòng)的動(dòng)物模型，其CREB在mRNA水平的表達(dá)與人類心衰相似。最近有資料顯示，過度表達(dá)一種突變CREB蛋白的轉(zhuǎn)基因小鼠，其CREB不能被PKA磷酸化，進(jìn)一步證實(shí)在心肌CREB具有功能性作用。這些小鼠以后均發(fā)展為四腔均明顯擴(kuò)大的擴(kuò)張性心肌病，出現(xiàn)左室功能嚴(yán)重受損、末梢水腫及早亡，提示CREB的磷酸化及其功能狀態(tài)與心肌損害有關(guān)，可能參與心肌病心衰進(jìn)程的分子機(jī)制[21]。, http://www.www.srpcoatings.com(韓啟德 侯嶸)
心衰時(shí)b-AR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變除發(fā)生在受體水平外，另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)在G蛋白水平。據(jù)Muller等報(bào)道，當(dāng)給予大鼠外源性兒茶酚胺持續(xù)刺激時(shí)，除可引起β-AR密度下調(diào)外，還會(huì)出現(xiàn)Gi a亞基(Gia)上調(diào)，從而使AC活性受抑，cAMP生成減少，而Gs a亞基(Gsa)無明顯變化。如果心衰時(shí)β-AR及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變僅限于受體密度的下調(diào)或與Gs脫偶聯(lián)，那么不經(jīng)β-AR起作用的因素在衰竭心肌中的效應(yīng)仍應(yīng)維持。但事實(shí)并非如此。研究發(fā)現(xiàn)，米力農(nóng)或其他III型磷酸二酯酶抑制劑對衰竭心肌的正性變力效應(yīng)明顯低于正常心肌，提示心衰時(shí)β-AR及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路尚存在其他缺陷[16]。1995年Bohm等發(fā)現(xiàn)，衰竭心肌的AC活性在基礎(chǔ)狀態(tài)下及GTP存在時(shí)均降低。Forskolin對AC的激活作用在GTP存在時(shí)亦降低，但在Mn2+存在及當(dāng)反應(yīng)混合物中清除了GTP以使Gsa的影響減少至最小時(shí)，forskolin的作用不變，提示衰竭心肌可能存在G蛋白的改變[16]。但采用霍亂毒素處理，發(fā)現(xiàn)Gsa的穩(wěn)態(tài)水平在人類衰竭與正常心肌中相似。Bohm與Eschenhagen等分別采用免疫印跡及Northern blot檢測Gsa在蛋白及mRNA水平的表達(dá)亦均無陽性發(fā)現(xiàn)[16,17]。Feldman等從衰竭與正常人類心肌中提取Gsa進(jìn)行功能性實(shí)驗(yàn)，并分別將其重組入天然缺乏Gsa表達(dá)的S49 cyc-細(xì)胞膜，其生物活性亦無差異[18]。因此目前無心衰時(shí)Gsa異常的證據(jù)。
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有意義的是，一些研究發(fā)現(xiàn)衰竭心肌Gia增加了40%~90%[16,18,19]。Bohm等采用免疫化學(xué)方法亦得到了相似的結(jié)果[16]。1992年Brown和Harding發(fā)現(xiàn)，從衰竭心臟分離的心肌細(xì)胞用百日咳毒素處理后，其對異丙腎上腺素介導(dǎo)的收縮反應(yīng)恢復(fù)。其他許多對擴(kuò)張性心肌病心衰進(jìn)行的研究也發(fā)現(xiàn)Gia改變，且具有亞型特異性，其中Gia2的mRNA和蛋白水平上調(diào)，而Gia3無明顯變化[17]。
目前已知AC有9種異構(gòu)體, 這些異構(gòu)體不僅受Gsa和Gia的調(diào)節(jié)，而且受Gbg的調(diào)節(jié)，其中Gbg對II型和IV型AC的作用是激活性的，而對I型AC起抑制作用。迄今已在哺乳動(dòng)物心肌中發(fā)現(xiàn)了IV、V和VI型AC異構(gòu)體，并發(fā)現(xiàn)心衰患者心肌細(xì)胞的AC活性降低，cAMP蓄積減少[20]，但目前對心衰時(shí)AC活性的改變?nèi)狈Ω鼮榧?xì)致的觀察，這方面的工作尚需進(jìn)一步深入。
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2.3 心衰時(shí)cAMP依賴的基因表達(dá)改變
心衰時(shí)心臟交感神經(jīng)的激活及AR激動(dòng)最初是作為機(jī)體的一種代償機(jī)制，以增加心肌收縮力，維持重要組織器官的血供，但持續(xù)AR激動(dòng)卻會(huì)引起心臟中許多重要成分的表達(dá)發(fā)生改變，加劇心功能的惡化。由此提出一個(gè)概念，即心衰時(shí)AR激動(dòng)的短期效應(yīng)是加強(qiáng)心肌收縮力的改變，而長期效應(yīng)則是引起一系列基因表達(dá)的改變[20]。前述β-AR和Gi蛋白在mRNA和蛋白水平的改變即是典型例證。
引起基因表達(dá)改變的原因在轉(zhuǎn)錄調(diào)控這一環(huán)節(jié)。以b-AR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為例，雖然引起轉(zhuǎn)錄調(diào)控改變的分子機(jī)制尚不十分清楚，但研究顯示，許多依賴cAMP的轉(zhuǎn)錄因子(如CREB、CREM及激活的轉(zhuǎn)錄因子1等)在這一過程中發(fā)揮非常重要的作用[20]。在雞胚心肌細(xì)胞原代培養(yǎng)中已檢測到CREB mRNA與蛋白水平的表達(dá)。在這些細(xì)胞中，采用forskolin預(yù)處理1小時(shí)以激活A(yù)C，發(fā)現(xiàn)既可增加磷酸化狀態(tài)的CREB，又可增加 mRNA水平的表達(dá)。Hajjar研究小組于1995年證實(shí)，人類心臟中也有CREB mRNA及蛋白水平的表達(dá)。他們通過觀察電泳遷移率發(fā)現(xiàn)，人類心臟CREB可特異性地與各種基因啟動(dòng)子的CRE結(jié)合。進(jìn)一步采用磷酸化特異性抗體在人類衰竭與非衰竭心肌中均檢測到了磷酸化形式的CREB。他們還觀察到，β-AR激動(dòng)的動(dòng)物模型，其CREB在mRNA水平的表達(dá)與人類心衰相似。最近有資料顯示，過度表達(dá)一種突變CREB蛋白的轉(zhuǎn)基因小鼠，其CREB不能被PKA磷酸化，進(jìn)一步證實(shí)在心肌CREB具有功能性作用。這些小鼠以后均發(fā)展為四腔均明顯擴(kuò)大的擴(kuò)張性心肌病，出現(xiàn)左室功能嚴(yán)重受損、末梢水腫及早亡，提示CREB的磷酸化及其功能狀態(tài)與心肌損害有關(guān)，可能參與心肌病心衰進(jìn)程的分子機(jī)制[21]。, http://www.www.srpcoatings.com(韓啟德 侯嶸)
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