G蛋白偶联受体激酶GRK2在精氨酸加压素受体V1A介导心衰中的作用及其干预

Arginine Vasopressin (AVP), is the main cause of the development and progression of heart failure, and heart failure-related death. Our lab found that AVP not only promotes myocardial hypertrophy by activating its cardiac receptor V1A and its downstream Gαq pathway, but also inhibits myocardial contractility through V1A-β1AR pathway. Our previous results showed that G protein coupled receptor kinase 2(GRK2) is critical for the regulation of the two signal pathways simultaneously, serving as a key kinase in the V1A-mediated progression of heart failure. Meanwhile，we discovered that AVP/V1A can increase phosphorylation of GRK2 and subsequent mitochondria translocation, which lead to apoptosis of cardiomytes. The regulation mechanisms of this unconventional regulation remain to be clarified. In the present study, we aim to unveil the role and mechanism of GKR2 in V1A-mediated progression of heart failure, to elucidate the phosphorylation site which participate in the mitochondria translocation of GRK2 and discover the GRK2 interaction proteins and its upstream regulations. Our study will provide great insight and effective therapeutic targets for heart failure, and provide favorable evidence for using GRK2 inhibitor Paroxitine as a new way for prevention and treatment of heart failure.

精氨酸血管加压素AVP是导致心衰进展、患者死亡的主要原因之一。申请者所在实验室率先发现AVP通过其心脏上的受体V1A激活Gαq通路促进心肌肥大（Li, Circulation)；同时参与研究发现AVP能够通过V1A抑制肾上腺素受体β1AR通路而降低心肌收缩力，最终导致心衰进展。申请者前期研究发现G蛋白偶联受体激酶GRK2能够以经典方式调控上述两个信号通路；同时，AVP/V1A能够诱导GRK2磷酸化增高并发生线粒体转位，以非经典调控方式介导心肌细胞凋亡，但机制尚不清楚。本研究拟在前期研究基础上，利用点突变、免疫沉淀、心脏V1A转基因小鼠、心脏GRK2敲除小鼠等多种研究手段，阐明参与GRK2转位至线粒体的关键磷酸化位点，明确GRK2的关键相互作用分子和上游调控机制，为临床心衰防治提供新的分子靶点，为临床上将GRK2抑制剂帕罗西汀应用于AVP相关心衰治疗，提供重要的理论依据和实验依据。

心肌肥厚是心肌代偿性肥厚的一种，常伴有缺血性疾病、高血压、心力衰竭、瓣膜病等多种心脏疾病。心肌肥大最初发展为对生理和病理刺激的适应性反应，但病理性肥厚通常发展为心力衰竭(HF)。心肌肥厚发病进程中心肌细胞病理性重塑转化为心力衰竭，但其机制尚不完全清楚。重塑机制包括心肌细胞凋亡升高、能量代谢转运、氧化应激升高、胶原蛋白异常积累、几何形状改变和神经激素激活。其中，神经激素系统在心血管稳态中起着至关重要的作用，其紊乱可诱发相关的心血管疾病。精氨酸加压素(AVP)是一种神经垂体激素，在血压降低和血浆渗透压升高时由垂体后叶分泌，并被证明影响心血管功能。AVP水平与急性心衰严重程度及生存预后密切相关。AVP在心肌细胞中可以通过V1aR受体及GRK家族调节心肌细胞活性。在心肌细胞中主要通过GRK2起到调节作用。磷酸化的GRK2可以转运到线粒体中，通过脂肪酸氧化偏好和葡萄糖氧化偏好调控代谢改变。因此，AVP是否通过GRK2线粒体转位调节心肌细胞内能量代谢模式转变并最终导致心肌肥大的产生是目前的研究重点。我们研究了AVP处理大鼠H9C2细胞后心肌肥厚表型， GRK2表达水平，定位和代谢模式。通过在H9C2细胞中敲低和过表达GRK2来分析其在avp诱导心肌肥大中的作用。此外，应用阿霉素诱导的大鼠心衰模型分析GRK2抑制剂帕罗西汀的作用，验证GRK2在心肌肥大及心衰发病进程中代谢模式改变中的作用。我们发现，AVP通过调节GRK2向线粒体的转位，诱导了心肌肥大表型，减少了脂肪酸氧化，增强了H9C2细胞的葡萄糖摄取和糖酵解。 动物模型分析也表明，GRK2抑制剂帕罗西汀减轻阿霉素诱导的心力衰竭和诱导的代谢模式改变。最后，我们发现在心肌肥厚的发展过程中，AVP可以通过将GRK2转位到线粒体中来调节代谢模式的改变。同时，我们的研究为靶向AVP或GRK2治疗心肌肥大提供了潜在的应用前景。