HIP-55调控肾上腺素受体减敏机制及在心力衰竭中的作用

The over-activation of sympathetic-adrenergic system and the resulted adrenergic receptor desensitization are the main cause of heart failure. A novel protein HIP-55 was found closely related to cardiac remodeling and heart failure in our previous proteomic research. However, the specific role and mechanism of HIP-55 in Heart failure is still unknown. We have proved that HIP-55 can inhibit multiple downstream signaling pathway of adrenergic receptors, and that it is involved in the Clathrin dependent endocytosis by mediating the interaction of Clathrin and Dynamin. Since adrenergic receptors internalize in the manner of Clathrin dependent endocytosis, HIP-55 may mediate the Clathrin dependent adrenergic receptor endocytosis and desensitization. Moreover, the overexpression of HIP-55 can decrease cardiac contraction and inhibit the response of adrenergic receptor to its agonist (important indicator for heart failure). Thus we hypothesized that HIP-55 mediates the desensitization of adrenergic receptor and the development of heart failure. Multiple interdisciplinary technologies will be used to clarify the regulatory mechanism of HIP-55 on adrenergic receptor desensitization and its role in heart failure.

交感-肾上腺素系统过度激活及其导致的肾上腺素受体减敏是心力衰竭的主要因素。前期工作中我们利用蛋白质组学方法发现了一个新的与肾上腺素受体介导心肌重塑及心力衰竭相关的蛋白质HIP-55。目前，HIP-55在心力衰竭中的功能和机制尚无研究。我们前期研究表明HIP-55抑制多条肾上腺素受体下游信号通路，能够与介导肾上腺素受体内吞的Clathrin蛋白及Dynamin蛋白相互作用并参与Clathrin内吞功能。提示HIP-55介导Clathrin依赖的肾上腺素受体内吞减敏。同时发现过表达HIP-55抑制心肌收缩力和对β肾上腺素受体激动剂的响应（心力衰竭重要指标）。因此，本课题提出如下科学假说：HIP-55通过招募Dynamin剪切成熟的Clathrin内吞小泡完成内吞,介导肾上腺素受体减敏及心力衰竭发生。本课题将利用多种交叉学科新技术明确HIP-55调控肾上腺素受体减敏机制及在心衰中的作用。

心力衰竭是多种心血管疾病的终末阶段，其发病率高，生存率低，5年生存率甚至低于恶性肿瘤。我们课题组前期研究发现，HIP-55（HPK1-interacing protein of 55 kDa）能够抑制β-肾上腺素受体（β-Adrenergic receptor，β-AR）介导的心脏重塑，在心力衰竭心脏组织中HIP-55表达下降。提示HIP-55可能在心力衰竭中发挥重要作用。本研究旨在研究HIP-55在β-AR介导的心力衰竭中的作用及机制。HIP-55在功能研究发现：（1）细胞水平，成年HIP-55基因敲除鼠心肌细胞收缩力（肌节缩短率）明显低于野生型小鼠。（2）整体水平：皮下埋泵给予ISO（30mg·kg-1·d-1 ，6w），能够显著诱导野生型小鼠心力衰竭，左心室射血分数明显下降；给予ISO诱导后，HIP-55基因敲除小鼠心脏收缩功能明显低于野生型小鼠，HIP-55心脏特异性转基因小鼠心脏功能与野生型小鼠相比则明显改善。机制：1）细胞水平，HIP-55能够抑制ISO诱导的P38 MAPK的激活 ；突变HIP-55与14-3-3结合位点，HIP-55不能抑制ISO诱导的P38 MAPK的激活。（2）整体水平：皮下埋泵给予ISO，HIP-55转基因突变小鼠（突变HIP-55与14-3-3的结合位点）明显抑制了HIP-55转基因鼠的心脏保护作用。总之，HIP-55能够抑制β-肾上腺素受体介导的心力衰竭，其机制是HIP-55通过与14-3-3相互作用形成复合物抑制β-AR /P38 MAPK信号途径。我们发现了HIP-55在心力衰竭中起保护作用，揭示了HIP-55抑制心力衰竭的分子机制。为寻找心力衰竭的药物靶点、开发高效低毒的心力衰竭治疗药物提供新的思路。