丙泊酚调节GRK2-β2-肾上腺素受体通路在缺血性心律失常中的作用机制

Previous studies have shown that β2-adrenergic receptor (β2-AR) desensitization and dysfunction are the important causative factors for the incidence of ischemic arrhythmias. We were surprised to find clinically that anesthetic propofol could successfully terminate the ventricular fibrillation storm, and the pre-experiments revealed that the anti-ischemic arrhythmia effect of propofol was associated with G protein coupled receptor kinase 2 (GRK2) and β2-AR. Based on these pilot studies, in this project, we will use dogs and GRK2 transgenic mice induced with the left coronary artery ligation, and H9c2 cells to observe the anti-arrhythmic effect of propofol on the rhythms and functions of myocardium and cells. We will study the function and signal transduction of β adrenergic receptor through investigating the inhibitive effect of propofol on GRK2 protein expression and translocation, to reduce receptor phosphorylation and maintain the integrity of mitochondria, which will decrease the generation of ROS and oxidative stress. We will also explore the protective mechanism of anti-ischemic arrhythmia of propofol on increasing the levels of JP-2 protein to stabilize the structure of T-tubule via β2-AR-GRK2 pathway. This study will try to elucidate the role of GRK2- β2-AR pathway in the pathophysiology of anti-ischemic arrhythmia effect of propopol. This would be helpful to search new target for cardiac protection, and identify the new mechanism of propofol in suppressing ischemic arrhythmia.

β2-肾上腺素受体（β2-AR）脱敏和信号转导障碍是缺血性心律失常发生的重要因素。我们临床发现麻醉剂丙泊酚可治疗室颤，预实验证实其具有抗心律失常作用，并与G蛋白偶联受体激酶2（GRK2）和β2-AR相关。故本课题分别以左冠脉结扎诱导缺血性心律失常的成年犬、GRK2转基因小鼠以及H9c2细胞为模型，观察丙泊酚对模型动物心肌/细胞节律、功能的影响，验证丙泊酚抗心律失常作用；研究丙泊酚通过抑制GRK2蛋白表达和其向细胞膜易位，减少β2受体磷酸化，通过抑制GRK2蛋白表达及其向线粒体膜易位，维持线粒体功能，抑制氧化应激损伤，共同维持正常β2-AR功能及信号转导；并观察丙泊酚是否通过GRK2-β2-AR通路上调JP-2蛋白表达，维持心肌细胞T小管结构稳定，从而抑制心律失常。本课题将阐明该通路在丙泊酚抗缺血性心律失常中的作用,有助于寻找心肌保护潜在新靶点，揭示丙泊酚抑制缺血性心律失常的新机制。

本课题组研究发现，丙泊酚在心肌缺氧缺糖/再灌注损伤（OGD/R）过程中具有明显的心肌保护作用，这种保护作用可能从以下途径发挥作用的：一方面，在缺氧缺糖/复氧复糖损伤（OGD/R）过程中，丙泊酚可以通过降低线粒体分裂与融合的程度来抑制线粒体凋亡途径的激活，丙泊酚抑制了OGD/R期间H9c2细胞中线粒体较高程度分裂融合，调节Drp1和Mfn2蛋白表达，减少ERK活化，抑制Drp1磷酸化，从而抑制Drp1定位至线粒体上，通过对线粒体功能的保护，提高H9c2心肌细胞中三磷酸腺苷（ATP）的含量，进而降低H9c2细胞凋亡。另一方面，丙泊酚是通过抑制 FoxO1 磷酸化，增加 FoxO1 核转位，使 FoxO1集中在核内定位，核内部分 FoxO1 直接对损伤的 DNA 进行快速修复，部分 FoxO1启动其下游抗氧化酶的表达清除细胞内多余的ROS，从而减少H9c2细胞缺血再灌注中 DNA 的损伤发挥心脏保护作用。此外，我们课题组还发现高糖处理诱导的H9c2细胞损伤模型和衰老模型中，丙泊酚均具有细胞保护作用。丙泊酚可通过调节SIRT3- PHD2-HIF1-α信号通路降低高糖引起的氧化损伤，降低炎症反应，调节凋亡相关蛋白，抑制H9c2细胞的凋亡；丙泊酚还可通过抑制ROS，减低衰老相关基因的蛋白表达，减轻长时间高糖处理诱导出的细胞衰老。这为丙泊酚的在临床上应用的拓展，尤其是糖尿病合并心脏疾病的手术患者有着积极的意义。该项目研究成果在Science, J Mol Cell Cardiol, Oxid Med Cell Longev等期刊发表SCI论文10篇.培养硕士研究生7和博士研究生1名，其中6名已毕业，2名在读.