心肌组织自噬水平下降在β1-肾上腺素受体自身抗体致心功能不全中的作用及受体机制研究

Cardiac dysfunction is the major factor affecting the health of people. Our previous study found that β1-Adrenergic Receptor (β1-AR) can be stimulated by anti-β1-adrenergic receptor autoantibodies (β1-AA) which promotes the development of heart failure by reducing autophagy. However, β-blockers could only partially block the effect of β1-AA, the mechanism of which is unclear. Our study aims at exploring the rule of time sequence of changes in autophagy that is caused by β1-AA both in vivo and in vitro. From the perspective of β1-AR conformation change and interaction between β1-AR and β2-AR, our goal is to discuss β1-AR blockers partial inhibiting mechanism that exists in decreased autophagy caused by β1-AA with technologies like fluorescence resonance energy transfer technology, gene transfection, siRNA. Our task is designed to probe the rule of time sequence of autophagy-changes that is caused by β1-AA in cardiac dysfunction and to clarify the mechanisms, which include β1-AR conformation change and interaction between β1-AR and β2-AR, which involved in cardiomyocytes autophagy decrease caused by β1-AA.

心功能不全是威胁我国人民健康的重要因素，但其发生发展机制中仍有很多不清楚之处。我们的前期研究发现，β1-肾上腺素受体（β1-AR）自身抗体（β1-AA）可以激动β1-AR，进而通过降低心肌组织自噬水平促进心功能不全的进一步发展。然而，β肾上腺素受体阻断剂只能部分阻断β1-AA致心肌细胞自噬水平下降的效应，其机制不清。本研究拟通过建立小鼠β1-AR单克隆抗体被动免疫模型和细胞模型，探讨β1-AA致心肌自噬水平下降的时间规律及意义；从β1-AR构象和β1-AR/β2-AR受体交互作用的角度，利用荧光共振能量转移技术和基因转染、siRNA技术探讨β1-AR阻断剂无法完全阻断β1-AA致心肌自噬水平下降的机制。本课题旨在论证β1-AA致心肌自噬水平下降的时间规律和意义，并明确β1-AR构象和β1-AR/β2-AR交互作用是否参与了β1-AA致心肌自噬水平下降的过程。

心功能不全严重威胁我国人民健康，其发生发展机制尚未完全阐明。我们前期研究发现，β1-肾上腺素受体（β1-AR）自身抗体（β1-AA）可以通过降低心肌细胞自噬水平促进心功能不全发展。本项目开展β1-AA引起心肌自噬变化的时间规律及其可能的受体机制研究。我们建立β1-AA单克隆抗体被动免疫小鼠和大鼠模型，发现β1-AA长期存在引起心功能下降、心肌细胞凋亡增加以及心肌细胞自噬水平下降，自噬上调逆转了β1-AA诱导的心功能下降及心肌细胞凋亡增加。进一步研究发现β1-AA引起原代乳鼠心肌细胞和H9c2心肌细胞自噬水平先升高后降低，早期升高的自噬促进心肌细胞存活，后期自噬降低参与心肌细胞死亡；并且β1-AA诱导的心肌细胞凋亡出现在自噬下降的时间点，因此，我们进一步观察了自噬对β1-AA诱导的心肌细胞凋亡的影响，结果发现，自噬下降促进β1-AA诱导的心肌细胞凋亡。进一步，我们从受体构象和β1-AR/β2-AR受体交互作用的角度分析β1-AA诱导心肌自噬下降的机制。结果发现，与异丙肾上腺素（ISO）引起心肌自噬水平短时下降不同，β1-AA可以引起心肌自噬水平持续降低，β1-AR/PKA参与了心肌自噬下降的过程；且β1-AA引起β1-AR内吞明显减少，可能是由于β1-AA明显抑制β1-AR磷酸化以及GRK2磷酸化所致；采用内吞抑制剂氯丙嗪改变受体构象后，β1-AA诱导的自噬水平进一步降低，提示β1-AA引起的受体内吞减少是心肌自噬持续下降的可能机制之一。接着采用β2-AR Gi偏向激动剂ICI118551改变受体构象逆转了β1-AA引起的内吞抑制和β1-AR持续激活，进而逆转β1-AA引起的心肌细胞自噬降低，提示β2-AR也可能在β1-AA诱导的自噬下降过程中起作用。β1-AA处理不表达β1-AR但表达β2-AR的HEK293工具细胞株30分钟后，运用免疫共沉淀、BLiTZ单样本分子相互作用分析仪等检测证明β1-AA可以与β1-AR结合，不与β2-AR直接结合，但β1-AA可以影响β1-AR与β2-AR的二聚化形成，干扰β2-AR Gs/Gi转换，进而影响后续信号传导引起自噬水平降低。本研究为实现可靠可行的人工控制自噬进程进而治疗自噬异常所致心血管疾病提供重要的实验基础。