GRK4 A486V变异体在心肌梗死中的作用及机制的研究

Cardiovascular diseases such as hypertension and heart failure, are a serious hazard to human health. G-protein kinase 4 (GRK4)of vessel and kidney is closely related to the pathogenesis of hypertension, but its role in cardiac injury is not clear. Our primary study indicated that GRK4 gene A486V polymorphism is associated with myocardial infarction. GRK4 expression was elevated after myocardial infarction (MI) in mice, over-expression of GRK4-A486V aggravated the MI induced damage. Our previous data also showed that GRK4 regulate AT1 receptor expression and function in kidney and blood vessels. Therefore, we hypothesize that GRK4 is involved in the MI development by regulating AT1 expression and function, and GRK4 inhibition protects myocardial from MI injury by inhibition of AT1 expression and function. This study will determine the influence of GRK4 over-expression, knockout or A486 mutant on MI induced MI injury, and detect the detailed mechanism of GRK4 regulating AngII-AT1 mediated cardiac injury. The solution to this problem will reveal the role of GRK4 in MI and may provide a novel treating target for MI prevention and treatment.

以高血压、心肌梗死（MI）为代表的心血管疾病严重危害人类健康。以往工作发现肾脏和血管G蛋白激酶4（GRK4）与高血压发病机制密切相关，但在心脏中的作用尚不清楚。我们前期研究发现GRK4在正常心脏中的表达量微弱，蛋白几乎检测不到，但MI后明显增高，且聚集在MI边缘区心肌细胞上；GRK4变异体A486V转基因小鼠MI后生存率降低、心功能恶化。研究发现A486V小鼠MI后心脏AT1受体（AT1R）表达和功能增强，鉴于AT1R在MI中的不利作用，以及GRK4和AT1R之间的共连接，我们推测MI后GRK4可能通过影响与AT1R的共连接、降低AT1R的磷酸化水平、增强AT1R功能、恶化MI后心脏功能；抑制GRK4可能对改善MI后心脏预后具有重要作用。本课题拟在动物实验（转基因和基因敲除GRK4或AT1小鼠）和细胞实验中，研究GRK4变异体A486V在MI中的作用及其机制，为MI防治提供一个可能的靶点。

心肌梗死发生后，心肌缺血损伤和心肌重塑的严重程度受诸多因素影响，其过程并不完全清楚。G蛋白偶联受体激酶4（G-protein coupled Receptors kinase 4，GRK4）在高血压的发生中发挥重要作用，其A486V突变体酶活性增加，促进血压升高，占黄种人GRK4变异体的大部分(~66.4%)。GRK4是否在心脏表达，以及是否影响心肌缺血损伤尚不明确。我们研究了GRK4在心脏的表达情况，并通过构建GRK4 野生型及功能增强突变体GRK4 A486V转基因小鼠，以及心肌特异性GRK4敲除小鼠，研究GRK4对小鼠心肌缺血损伤与心肌重塑的影响，并进一步研究了细胞自噬与组蛋白去乙酰化酶4在其中的作用。我们发现，GRK4在小鼠心脏少量表达，心肌梗死诱导其升高，并向核内转位，GRK A486V突变体入核进一步升高。 GRK4 野生型及GRK4 A486V转基因小鼠心梗后存活率、心功能下降，梗死面积增加，而心肌特异性敲除GRK4则改善心肌缺血损伤与重塑。GRK4及GRK4 A486V加重梗死后心肌细胞凋亡，抑制心肌细胞自噬，自噬激动剂Ramamycin可抑制GRK4引起的心肌细胞凋亡。Beclin1是细胞自噬启动的关键基因，我们发现GRK4和GRK4 A486V 下调beclin1的表达水平。组蛋白去乙酰化酶4（Histone deacetylase 4, HDAC4）的入核对维持belcin1的表达水平具有重要作用，我们发现GRK4和GRK4 A486V减弱HDAC4的入核，提示GRK4可能通过磷酸化HDAC4促进其向核外转运而下调Beclin1。HDAC4磷酸化抵抗型突变体HDAC4 S3A 可部分逆转GRK4及GRK4 A486V对自噬的抑制以及对心肌细胞凋亡的促进作用。激光共聚焦和免疫共沉淀结果提示GRK4和HDAC4在核内有共连接。通过对心肌梗死患者GRK4基因型进行分析，我们还发现GRK4 A486V携带者较GRK4 WT携带者心梗后心功能更差。综上，我们的研究表明，GRK4在缺血缺氧时入核，与HDAC4相互作用并将其磷酸化，促进其向核外转运，抑制HDAC4对belcin1的转录上调作用，进而减弱自噬，加重心肌细胞缺血缺氧损伤与心肌重塑。 本研究有助于探索GRK4加重心肌缺血损伤与心肌重塑的机制，为心肌梗死及梗死后心力衰竭的防治提供理论基础与潜在靶点。