G蛋白信號調節(jié)因子2與心血管疾病的關系

史濰華

山東省濰坊市市直機關醫(yī)院內科，山東濰坊 261060

G蛋白信號調節(jié)因子2與心血管疾病的關系

史濰華

山東省濰坊市市直機關醫(yī)院內科，山東濰坊 261060

G蛋白信號轉導的調節(jié)是當前分子生物學研究的熱點內容之一。G蛋白信號轉導的持續(xù)時間和強度受G蛋白信號調節(jié)因子的調節(jié)。作為一個不斷增加的新的蛋白家族，RGS都有一個高度保守的具有GAP活性的RGS結構域。這些RGS蛋白的功能也正在逐漸被認識。目前在心血管疾病中研究和認識較多的是RGS2。本文將對RGS2與高血壓等心血管疾病的關系作一綜述。

G蛋白信號轉導；信號調節(jié)因子2；心血管疾??；分子生物學

G蛋白信號轉導的調節(jié)是當前分子生物學研究的熱點內容之一。G蛋白藕聯(lián)受體 （G protein-coupled receptors，GPCRs）和特異性的配體結合后，選擇性地激活不同的G蛋白，將信號通過不同途徑傳遞到細胞內。GPCRs在高血壓和心血管疾病中的作用已經得到公認[1]。GPCRs例如β腎上腺素能受體和血管緊張素受體的拮抗劑已成為心血管疾病治療的基石。目前發(fā)現(xiàn)G蛋白信號轉導雖然形式多樣，但其共同過程均為鳥苷酸酶循環(huán)（GTPase cycle），包括GTP/GDP交換和GTP水解兩個環(huán)節(jié)。G蛋白信號轉導的持續(xù)時間和強度受G蛋白信號調節(jié)因子 （regulator of G protein signalling，RGS）的調節(jié)。RGS主要通過促進GTP酶活性，數(shù)千倍地加速GTP水解，以終止G蛋白信號轉導。因此，RGS曾被稱為GTP 酶激活蛋白（GTPase-activating protein，GAP）。 除了表現(xiàn)GAP活性以外，RGS還可以通過拮抗G蛋白通路的下游信號分子起負性調控的作用。到現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種RGS蛋白。作為一個不斷增加的新的蛋白家族，RGS都有一個高度保守的具有GAP活性的RGS結構域。這些RGS蛋白的功能也正在逐漸被認識。目前在心血管疾病中研究和認識較多的是RGS2[2]。本文將對RGS2與高血壓等心血管疾病的關系作一綜述。

1 RGS2的結構與分布

RGS2最早在1994年被發(fā)現(xiàn)。RGS2基因有5個外顯子，編碼24KD的蛋白。5'端有轉錄因子結合部位，3'端有干擾素和血清反應元件。RGS2屬于小分子蛋白，由211個氨基酸組成，包括由大約120個氨基酸組成的GAP活性區(qū)域，能夠特異性抑制Gqα的GTP酶活性。它的N末端是與胞膜結合所必需的，但去除N末端的78個氨基酸后，它與Gqα亞單位的相互作用不受影響。RGS2上還具有可被蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）、肌氨酸激酶Ⅱ和酪氨酸激酶磷酸化的位點。

2 RGS2的作用機制

2.1 細胞內分布

RGS2的作用機制與它的細胞內再分布有關。通過熒光共聚焦顯微鏡觀察，RGS2主要分布在細胞核及核周，很少分布在胞漿和胞膜上，而其他RGS如RGS4主要是分布在胞漿。當GPCRs被激活時，RGS2更多的是出現(xiàn)在胞漿，并可以和胞膜結合而產生生物學效應[3]。

2.2 GAP活性

RGS2可以通過GAP活性作用于Gq傳導的信號途徑，使細胞內的磷脂酶C（phospholipase C，PLC）活性下降和鈣內流減少，三磷酸肌醇和二酰甘油減少。但RGS2對Gi、Go、Gs、G12/13等亞型沒有明顯的GAP活性作用。

2.3 通過N末端直接與膜蛋白的結合

RGS2通過N末端直接與膜蛋白的結合可以抑制某些受體的信號傳導。Hague C等發(fā)現(xiàn)RGS2可以與α1A型腎上腺素能受體的第三個細胞內環(huán)狀結構結合抑制其信號傳導。Bernstein LS等發(fā)現(xiàn)RGS2也可以與M1型乙酰膽堿受體的第三個細胞內環(huán)狀結構結合抑制Gqα信號傳導[4]。

3 調節(jié)RGS2表達的機制

多個細胞內信號傳遞途徑如 PKC、cAMP-PKA、NO-cGMP等在不同的細胞上可以調節(jié)RGS2的表達。但這種調節(jié)機制存在明顯的組織和細胞差異。

3.1 PKC途徑G蛋白信號調節(jié)因子在血管重塑中的作用

PKC可以兩方面地調節(jié)RGS2的功能。在人成神經細胞瘤SH-SY5Y細胞，PKC和PKC的激活劑可以上調RGS2的表達，PKC的拮抗劑Ro31-8220、GF109203x和Go6976可以抑制這種效應。研究者認為這可能是RGS2作用于PKC信號途徑的負反饋機制。但在紅細胞膜上的研究表明，PKC還可以磷酸化并失活RGS2，使其減弱PLC活性。

3.2 NO-cGMP

一氧化氮 （Nitric oxide，NO）可以升高細胞內cGMP水平，激活cGMP依賴蛋白激酶Ⅰ-α（cGMP-dependent protein kinaseⅠ-α，PKG1-α），PKG1-α 使肌凝蛋白輕鏈脫磷酸引起血管舒張。而PKG1-α還可以直接結合并磷酸化RGS2，增強其GAP活性，從而減弱腎上腺受體和凝血酶受體蛋白酶激活受體-1介導的血管收縮信號傳導。因此RGS2是NO作用和維持血管正常功能所必需的信號分子之一。

4 RGS2在心血管疾病中的作用

4.1 RGS2在心臟中的調節(jié)作用

心肌細胞的生長反應需要GPCRs與Gq的相互作用，在心臟肥大和心力衰竭中Gq信號途徑的激活也起關鍵作用，而且內皮素（endothelin，ET）等因子的促肥大增殖的作用也是通過這種Gq信號途徑。Giusti L等發(fā)現(xiàn)大鼠心肌母細胞分化時出現(xiàn)了Gq和RGS2表達的下降。提示RGS2在心肌細胞分化和增殖中可能具有作用。在大動脈縮窄的動物模型證實，心臟壓力超負荷和肥大之前便有RGS2的下降，但RGS3、RGS4、RGS5沒有改變。細胞內RGS2表達的下調可以增加苯腎上腺素和ET-1刺激導致的新生心肌細胞PLCβ的激活，從而增強了它們的促肥大作用[5]。對RGS2基因缺失小鼠的研究進一步確立了RGS2表達減少與心臟肥大的因果關系。RGS2（-/-）小鼠明顯表現(xiàn)為心臟肥大、心臟功能不全和對壓力負荷的過早死亡[6]。與對照小鼠相比，壓力負荷之后，RGS2（-/-）小鼠心臟舒張末內徑顯著擴張，射血分數(shù)降低。這表明RGS2在壓力負荷所致心臟肥大中起重要作用。

4.2 RGS2對血壓的調節(jié)作用

4.2.1 RGS2基因敲除小鼠的研究 RGS2（+/-）和 RGS2（-/-）小鼠表現(xiàn)有高血壓、腎血管異常、阻力血管的持續(xù)收縮和對血管收縮藥物反應時間的延長。其機制被認為與Ca2+內流的增加，NO途徑的損害及交感張力的增加有關。對RGS2（-/-）小鼠離體VSMC進行研究發(fā)現(xiàn)由于RGS2的缺乏，出現(xiàn)了P2Y受體引起細胞Ca2+內流信號傳遞終止的減慢[7]。對RGS2（-/-）小鼠體外大動脈環(huán)的研究發(fā)現(xiàn)NO供體硝普鈉降低血壓作用的減弱,阻力血管VSMC對垂體后葉素增加細胞內Ca2+作用的增強。 即使 PKG1α和 PKG1β同樣被激活，cGMP類似物仍不能阻斷垂體后葉素的增加細胞內Ca2+作用。這提示在NO-cGMP途徑中RGS2對減少VSMC細胞內Ca2+的作用非常重要[8]。 RGS2（-/-）和 RGS2（+/+）小鼠比較，NO途徑抑制劑L-NAME在夜間引起平均動脈血壓（mean arterial blood pressure，MAP）增加兩組間無差異，但在白天引起MAP增加水平RGS2（-/-）比RGS2（+/+）要少。而尿去甲腎上腺素和腎上腺素排泄RGS2（-/-）要比RGS2（+/+）高。白天RGS2（-/-）對L-NAME效應的減弱提示NO途徑的損害。RGS2（-/-）小鼠尿去甲腎上腺素和腎上腺素排泄的增加提示血管對腎上腺素反應的增加和交感系統(tǒng)的激活[9]。研究者還測定了RGS2（-/-）小鼠的血壓調節(jié)和自主神經系統(tǒng)功能。發(fā)現(xiàn)RGS2（-/-）小鼠要比 RGS2（+/+）小鼠 MAP高出10mmHg，但心率沒有明顯改變。阿托品使RGS2（-/-）小鼠比RGS2（+/+）小鼠的MAP升高更明顯。但心率兩組間也沒有明顯改變。RGS2（-/-）小鼠的心率變應性卻有所降低。這可能是壓力感受器反射的改變引起的。研究者認為RGS2基因敲除小鼠血壓升高的機制不僅是由于外周血管的改變，而且是因為中樞神經系統(tǒng)交感張力的增加，這可以導致壓力感受器心率反射的重新設定[10]。

4.2.2 高血壓人群中RGS2基因的變異 RGS2基因編碼區(qū)大部分為保守區(qū)域，內含子區(qū)的基因多態(tài)性與種族有關，其中在黑種人中出現(xiàn)較多的多態(tài)性與高血壓相關[11]。顯子的兩個多態(tài)性（1026T>A，1891-1892 del TC）也被證實與日本女性高血壓相關。

4.2.3 RGS2對血壓的調節(jié)機制 RGS2的組織分布和對血管緊張素Ⅱ （angiotensinⅡ，AⅡ）受體信號途徑的影響等是RGS2對血壓調節(jié)作用的基礎。RGS2的表達出現(xiàn)在調節(jié)血壓的重要器官，例如中樞神經系統(tǒng)，血管平滑肌細胞和腎臟。許多重要的心血管激素例如AⅡ、ET-1、血栓素A2和去甲腎上腺素激活的受體均是Gq藕聯(lián)，可被RGS2調節(jié)。這些血管收縮因子在高血壓發(fā)病中具有病理意義。其中RGS2在AⅡ信號傳導過程中的作用最受重視。有文獻表明，G/G1114RGS2基因型與神經介導的暈厥相關，這是一種血壓調節(jié)受損的情況[12]。正是由于在心臟中的作用和對血壓的調節(jié)功能，RGS2越來越受到關注，并很可能成為治療高血壓和心臟疾病新的藥物靶點[13]。

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