蛋白激酶G對(duì)心肌再灌注損傷及左室重構(gòu)的影響

萬淼　金哲

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蛋白激酶G對(duì)心肌再灌注損傷及左室重構(gòu)的影響

萬淼1金哲2

【摘要】心力衰竭（心衰）是21世紀(jì)心血管領(lǐng)域的三大疾病之一，心衰最常見原因之一是心肌梗死，心梗后發(fā)生心室重構(gòu)是心力衰竭的病理基礎(chǔ)，心室重構(gòu)和心功能障礙均屬于可逆過程，早期干預(yù)與防治心室重構(gòu)有助于延緩心梗后心衰的進(jìn)展，能夠有效改善心梗患者的預(yù)后。心室重構(gòu)的機(jī)制是多因素的，許多生物反應(yīng)參與到缺血事件后心室重構(gòu)的過程中，而cGMP/PKG通路可以調(diào)解類似cAMP依賴性蛋白激酶A的磷酸化。同時(shí)，PKG下調(diào)心肌細(xì)胞分化和PKG抑制作用產(chǎn)生

更顯著的心肌細(xì)胞分化效率。cGMP/PKG調(diào)節(jié)通路誘使PKG活化并發(fā)揮抗凋亡效應(yīng)。PKG調(diào)節(jié)更是參與到了心臟重構(gòu)中。

【關(guān)鍵詞】蛋白激酶G；心肌再灌注損傷；左室重構(gòu)

作者單位：1 563003 遵義醫(yī)學(xué)院；2 116001 大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院

心力衰竭（心衰）是21世紀(jì)心血管領(lǐng)域的三大疾病之一，自從20世紀(jì)80年代以來，冠心病的死亡率逐漸下降，同時(shí)心衰導(dǎo)致的住院率及病死率卻在不斷升高，隨著我國人口老齡化，心力衰竭的發(fā)病人數(shù)逐年增加[1-2]。預(yù)計(jì)在2015～2025年，因心力衰竭所導(dǎo)致的醫(yī)療費(fèi)用不斷增加的情況可能愈演愈烈。為進(jìn)一步探究心衰發(fā)生機(jī)制相關(guān)問題，本研究對(duì)蛋白激酶G對(duì)心肌再灌注損傷、左室重構(gòu)的影響展開綜述。

1　心衰與心梗

心衰最常見原因之一是心肌梗死，心肌梗死（心梗）是在冠狀動(dòng)脈病變基礎(chǔ)上發(fā)生的冠狀動(dòng)脈血供急劇減少或中斷，使相應(yīng)的心肌嚴(yán)重而持久的缺血所致的部分心肌急性壞死疾病。急性心肌梗死（AMI）的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年上升趨勢,世界衛(wèi)生組織預(yù)測, 到2020年急性心肌梗死將成為全球第一大死亡原因。急性心力衰竭（AHF）是急性心肌梗死最常見的并發(fā)癥,心梗后發(fā)生心室重構(gòu)是心力衰竭的病理基礎(chǔ)，其特點(diǎn)是心室擴(kuò)張，心功能減弱[3]。具體來說，心室重構(gòu)是源自于心肌細(xì)胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)的改變，心肌細(xì)胞壞死、凋亡及心肌纖維化是參與心室重構(gòu)的主要病理過程[4]。心室重構(gòu)最終可導(dǎo)致心室擴(kuò)張，通常會(huì)伴有心功能紊亂，因此可以成為心梗預(yù)后的決定性因素。同時(shí)，心室重構(gòu)和心功能障礙是一個(gè)可逆的過程，早期干預(yù)與防治心室重構(gòu)有助于延緩心梗后心衰的進(jìn)展，對(duì)心梗的遠(yuǎn)期預(yù)后有不可估量的益處。

2　心室重構(gòu)的機(jī)制分析

心室重構(gòu)的機(jī)制是多因素的，許多生物反應(yīng)參與到缺血事件后心室重構(gòu)的過程中，借助何種手段，通過哪種途徑早期干預(yù)心室重構(gòu)成已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。在已有研究報(bào)道中，細(xì)胞內(nèi)第二信使cGMP在心血管功能調(diào)控、基因表達(dá)、形態(tài)學(xué)方面有重要作用[5]。cGMP通過激活下游效應(yīng)蛋白即蛋白激酶G（PKG）發(fā)揮廣泛作用，已有研究顯示，cGMP/PKG通路在抗心肌細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要的作用[6]。

3　PKG對(duì)心肌再灌注損傷及左室重構(gòu)的影響

PKG對(duì)于血管平滑肌松弛過程有重要的調(diào)節(jié)作用，其可在多種類型的細(xì)胞中表達(dá)，特別是血小板和內(nèi)皮細(xì)胞中PKG的表達(dá)呈高濃度性。之前研究人員對(duì)cAMP依賴性蛋白激酶A的磷酸化蛋白的能力有一定認(rèn)識(shí)，然而目前關(guān)于cGMP/PKG通路的研究還相對(duì)較少。國外有研究發(fā)現(xiàn)，cGMP依賴性酶PKG可以調(diào)節(jié)狗和人類的類似磷酸化[7]、PKG磷酸化p-VASP可導(dǎo)致血管舒張[8]。另一些研究發(fā)現(xiàn)NO在血壓管理中扮演重要角色，同時(shí)可以引起NO依賴性的血管舒張，其可介導(dǎo)NOS/NO/GC/cGMP/PKG旁路通過內(nèi)皮依賴或不依賴的方式[9]。

3.1PKG與心肌再灌注損傷

研究發(fā)現(xiàn)，在心臟衰竭和保存LV分?jǐn)?shù)的患者中，由于低濃度心肌cGMP，低活性PKG，低磷酸肌聯(lián)蛋白均可增加心肌細(xì)胞靜息張力[8]。以往的研究也顯示PKG表達(dá)的程度和活躍性與心肌再灌注損傷有密切的聯(lián)系，例如冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、血管再狹窄、高血壓、糖尿病[9]。那么又是什么生理因素導(dǎo)致PKG的激活的呢？在這個(gè)問題上，過往大量的研究表明缺氧和血管功能障礙導(dǎo)致PKG通路出現(xiàn)瀑布式傳輸信號(hào)，最終改變血管的緊張性。

有研究發(fā)現(xiàn)一氧化氮合酶抑制劑能夠抑制小鼠動(dòng)脈PVAT的功能，在大鼠主動(dòng)脈，內(nèi)皮源性一氧化氮合酶對(duì)PVAT的影響[10]。PKG與NO有著密切的聯(lián)系，研究人員發(fā)現(xiàn)PKG對(duì)于正常PVAT功能的調(diào)節(jié)有關(guān)鍵作用，在上游脂聯(lián)素的表達(dá)和下游脂聯(lián)素的釋放中，PKG是必要的[11]。在心血管系統(tǒng)中，至少有三類目標(biāo)蛋白質(zhì)是通過cGMP激活，即cGMP依賴性PKG，cGMP磷酸二酯酶和環(huán)核苷酸門控離子通道。在目前的研究中，PKG參與的SNAP誘導(dǎo)的保護(hù)被PKG抑制劑KT-5823在Si的介入所檢測，干擾PKG在其催化結(jié)構(gòu)域的ATP結(jié)合位點(diǎn)的水平。KT-5823本身并不影響eESC誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞生存能力，但對(duì)SNAP心肌保護(hù)能力有干擾作用，這表明，SNAP誘導(dǎo)的保護(hù)機(jī)制涉及PKG。PKG抑制劑可以廢除SNAP心肌保護(hù)能力被證實(shí)。然而，PKG下調(diào)心肌細(xì)胞分化和PKG抑制作用產(chǎn)生更顯著的心肌細(xì)胞分化效率。

在另一些H2S研究中表明，體內(nèi)H2S的心臟保護(hù)作用并強(qiáng)調(diào)在H2S提供的藥理組位點(diǎn)C上的一種cGMP/PKG/PLN信號(hào)級(jí)聯(lián)的重要性。而且cGMP/PKG調(diào)節(jié)通路起到有益作用[12]。PKG活化發(fā)揮抗凋亡效應(yīng)通過激活PKCε和MPTP通道的抑制作用，另外增加cGMP水平和PKG活化導(dǎo)致再灌注期間收縮力衰減，這一過程通過鈣的處理[12]。在另一些研究中也間接證明了抗細(xì)胞凋亡的作用。cGMP的主要受體是PKG，通過激活PKG，cGMP參與到不同的但密切相關(guān)的分子機(jī)制的再灌注損傷中。據(jù)報(bào)道，抑制MPTP開放和凋亡通過刺激線粒體KATP通道。然而，這些現(xiàn)象發(fā)生通過胞漿的PKG，但并不是線粒體PKG。在研究中發(fā)現(xiàn)，在線粒體，KT5823（特異性PKG抑制劑）顯著的呈劑量依賴地抑制由緩沖1μM Ca2+和8-Br-cGMP誘導(dǎo)的細(xì)胞色素c釋放。KT5823還可以顯著地抑制8-br-cgmp誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。8-Br-cGMP可能刺激胞漿和線粒體PKG，線粒體NO-cGMP-PKG通路誘導(dǎo)的凋亡作用可能超過了有心肌保護(hù)凋亡作用的細(xì)胞質(zhì)NO-cGMP-PKG通路的影響[13]。除了心肌凋亡，再灌注后心肌的收縮也被人們所關(guān)注，在再灌注初期，肌漿網(wǎng)產(chǎn)生的Ca2+振蕩可以觸發(fā)心肌的高度痙攣，并通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體之間的密切溝通，有利于線粒體通透性轉(zhuǎn)換[14]。在這一過程，PKG起到一定的作用。PKG依賴的磷酸化已被證明是誘發(fā)mKATP開放并引起K+進(jìn)入線粒體產(chǎn)生ROS，PKCε成為細(xì)胞質(zhì)和線粒體內(nèi)膜之間的中間步驟。此外，PKG依賴的磷酸化TnI直接或間接影響肌球蛋白輕鏈磷酸酯酶，抑制再灌注過程中的收縮性，并防止高度痙攣[15]。

3.2PKG與左室重構(gòu)

近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，PKG調(diào)節(jié)的主要機(jī)制為：通過抑制心肌重塑的病理性Ca2+信號(hào)通路的激活，和下游激活鈣調(diào)磷酸酶–NFAT和CaMKII通路參與心臟重構(gòu)。也有研究發(fā)現(xiàn)了PKG在心肌舒張反應(yīng)中的作用。通過Frank-Starling機(jī)制和逐漸的時(shí)間依賴性急性增加的壓力產(chǎn)生過程稱為慢力響應(yīng)（SFR），已有研究證明抑制PKG導(dǎo)致SFR的減少，但PKG激活并不影響此響應(yīng)。這些結(jié)果表明，在正常的SFR中，PKG信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有許可作用[16]。這些結(jié)果可以解釋PKG和PDE之間動(dòng)態(tài)的相互作用。正常情況下，在心肌內(nèi)的cGMP基礎(chǔ)濃度可以抑制PDE3，從而防止cAMP的水解作用，它的存在有助于正常SFR[16]。去除基礎(chǔ)PKG途徑使PDE3的激活，減少cAMP水平從而產(chǎn)生慢力響應(yīng)。另一種可能的機(jī)制，連接到SFR和PKG活性是肌鈣蛋白I（TnI）磷酸化水平。PKG是已知的磷酸化特異性在絲氨酸，增加跨橋循環(huán)率,這可能有助于更有效的SFR[17]。

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·論著·

The Efiect of Protein Kinase G to Myocardial Reperfusion Injury and Left Ventricular Remodeling

WAN Miao1JIN Zhe2, 1 Zunyi medical college, Zunyi 563003, China, 2 Zhongshan Hospital Afiliated to Dalian University, Dalian 116001, China

[Abstract]Heart failure (HF) is one of the big three cardiovascular diseasesbook=149,ebook=160in 21st century, myocardial infarction (MI) is one of the most common cause for heart failure, ventricular remodeling after myocardial infarction is the pathological basis of heart failure, ventricular remodeling and cardiac function disorders are reversible, early intervention and prevention and treatment of ventricular remodeling may help to slow down the progress of heart failure after myocardial infarction, and can efiectively improve the prognosis of patients with myocardial infarction. Ventricular remodeling mechanism is multiple factors, many biological reactions involved in the ventricular remodeling process after ischemic events, and cGMP/ PKG pathways can mediate similar cAMP dependent protein kinase phosphorylation of A. At the same time, the PKG cut myocardial cell difierentiation and PKG inhibition eficiency more prominent myocardial cell differentiation. CGMP/PKG regulation pathways to induce PKG activation and antiapoptotic efiect into full play. PKG regulation is involved in cardiac remodeling.

[Key words]Protein kinase G, Myocardial reperfusion injury, Left ventricular remodeling

通訊作者：金哲，E-mail：paoxiaodi963@sina．com

doi：10．3969/j．issn．1674-9308．2016．03．104

【文章編號(hào)】1674-9308（2016）03-0148-03

【中圖分類號(hào)】R541

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A