肾上腺素受体引起心肌重塑的信号转导途径
β-肾上腺素受体阻断药在治疗心脏功能不全时的机理总结
β-肾上腺素受体阻断药与心功能不全传统认为β-受体阻断药因其负性肌力作用、负性频率作用应属心功能不全(CHF)的禁忌用药。
1975年F.Waagstein 等首次报道β受体阻断药普萘洛尔治疗充血性心肌病有效,后经大规模临床试验证明这类药物确能缓解症状,降低病死率,自此开创出拮抗交感神经系统活性而治疗CHF 的新途径,现已成为一种标准治疗用药。
1.β-肾上腺素受体阻断药理论基础慢性肾上腺素能系统的激活介导心肌重塑;去甲肾上腺素(NE) 导致心肌细胞的损伤;NE刺激心肌细胞肥大和胚胎基因的过度表达;NE作用于β受体刺激成纤维细胞DNA和蛋白质合成;NE通过β1受体通路使心肌细胞产生凋亡。
2.β-受体阻断药治疗CHF的机制—抗心律失常β-受体阻断药具有明显的抗心律失常作用包括提高致颤阈,阻止折返,减少室颤等,能显著降低CHF时的猝死,如:比索洛尔降低各种原因所致病死率34%,降低猝死率则为44%,美托洛尔降低猝死率约为41%,这表明抗心律失常作用是β-受体阻断药降低CHF病死率的重要机制。
3.β-受体阻断药治疗CHF注意事项尽早开始应用负性肌力药,初期对心功能有抑制作用,但长期治疗(≥3个月)则改善心功能;只适用于慢性心力衰竭的长期治疗,不能作为“抢救”治疗及难治性心力衰竭症状未控制者;心力衰竭伴糖尿病者亦可应用起始治疗前和治疗期间患者必须体重恒定;从极低剂量开始,如美托洛尔缓释片12.5mg每天1次,比索洛尔1.25mg每天1次,卡维地洛3.125mg每天2次,每隔2-4周将剂量加倍;避免突然撤药,以防引起病情显著恶化;药物选择:美托洛尔、比索洛尔和卡维地洛。
4.β-受体阻断药的禁忌证支气管痉挛性疾病。
心动过缓(心率<55次/min)。
β肾上腺素受体在心血管系统的基础与临床研究进展(最全版)
β肾上腺素受体在心血管系统的基础与临床研究进展(最全版)β肾上腺素受体(β-adrenergic receptor,β-AR)是G蛋白偶联受体超家族(G protein-coupled receptors,GPCRs)的典型成员,主要在调节心血管系统活动中发挥作用,是心脏表达最丰富的受体。
β-AR信号系统的异常是众多心血管疾病发生发展的基础。
因此,在心血管系统中,对β-AR及β受体阻滞剂的研究一直是重中之重,其指导着人们不断优化心血管疾病的治疗效果。
1 β-AR的研究历史对β-AR的认识应追溯到受体学说提出之后,于1906年Dale首次引出了肾上腺素受体的概念;1948年Ahlquist基于拟交感药物在血管的不同反应又提出肾上腺素受体可分为α和β两种亚型;而后1962年,James[1]研究出了第一个β受体阻滞剂—普萘洛尔,被誉为20世纪药理学和药物治疗学上里程碑式的重大发现,并于1988年获得诺贝尔生理学或医学奖。
1967年Lands等根据受体药理学特性的不同,又进一步把β-AR分为β1-AR和β2-AR两种亚型;而基于此更深一层的认识和普萘洛尔发生的不良反应,人们又研发了以美托洛尔为代表的第二代选择性β1-AR阻滞剂,疗效和安全性都有很大提高。
此后,随着GPCR及信号转导通路的发现,β-AR作为GPCR的模式受体被不断深入研究,人们发现β-AR不仅偶联经典的G蛋白传导信号,还能偶联β-arrestin传递信号[2]。
β-arrestin的发现又推动β-AR的研究从针对受体层面进入到了针对β-AR下游信号转导分子及通路功能的时代,β-AR亚型信号通路、偏向激活、转位激活等更深层次的生理和病理性机制被不断发掘,新一代高效低毒的信号通路选择性药物也即将诞生。
2 β-AR的信号转导通路在G蛋白依赖性信号通路中,β-AR通过偶联G蛋白传递多种信号。
经典的信号通路遵循β-AR-G蛋白-环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)-蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)-效应分子途径,如β1-AR激活后引起与之偶联的与Gs蛋白(激动亚型)解离出具有活性的Gα亚基,而后Gα的效应蛋白腺苷酸环化酶(adnylate cyclase, AC)催化三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)生成cAMP。
心肌重构与细胞信号转导通路的分子机制
心肌重构与细胞信号转导通路的分子机制摘要:心肌重构是指心脏在外界因素如对缺氧或压力超负荷作用后出现的一系列组织细胞形态学的适应性变化,包括心肌细胞肥大、间质成纤维细胞的增生和胶原蛋白沉着。
经研究发现心肌细胞上普遍存在着一些受体家族,它们接受信号并启动细胞内一系列信号转导通路,最终导致心肌重塑发生。
近年来已经对引起心肌重塑的信号传递通路如有丝分裂激动蛋白激酶家族(mapks)、、磷脂酰肌醇3激酶通路以及血管紧张素ⅱ引起心肌重构的信号转导通路的分子机制等进行了大量的研究。
关键词:心肌细胞受体家族;心肌重构;信号转导通路【中图分类号】r329.24 【文献标识码】a 【文章编号】1672-3783(2012)09-0120-01目前研究发现一些信号传递通路如有丝分裂激动蛋白激酶家族(mapks)、pten磷脂酰肌醇3激酶通路以及血管紧张素ⅱ引起心肌重构的信号转导通路与心肌重构的发生紧密联系。
本文即对几个主要的细胞信号转导通路特点以及它们与心肌重构中的关系。
1 丝裂酸活化蛋白激酶(mapk)信号通路1.1 定义:丝裂原活化蛋白激酶(mapk)家族是与细胞生长、分化、凋亡等密切相关的信号转导途径中的关键物质,可由多种方式激活。
丝裂原活化蛋白激酶(mapks)是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。
研究证实,mapks信号转导通路存在于大多数细胞内,在将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内,并引起细胞生物学反应(如细胞增殖、分化、转化及凋亡等)的过程中具有至关重要的作用。
研究表明,mapks信号转导通路在细胞内具有生物进化的高度保守性,在低等原核细胞和高等哺乳类细胞内,目前均已发现存在着多条并行的mapks信号通路,不同的细胞外刺激可使用不同的mapks信号通路,通过其相互调控而介导不同的细胞生物学反应。
1.2 mapk在心脏中的分布与心肌重构的关系:mapk已发现存在于心室肌和心房肌细胞中。
异丙肾上腺素、angⅱ和生长因子、酸性fgf(afgf)均可激活mapk信号传导径路。
激素信号转导途径的信号转导机理
激素信号转导途径的信号转导机理激素在人体内起着关键的作用,其调控作用涉及到众多细胞和生理过程,包括代谢、生长、繁殖等。
激素信号的转导途径是一个复杂的过程,经历多个环节,以及前后相互关联的机制,掌握这些机制对了解激素系统的功能调节规律和疾病发病机理有着至关重要的意义。
一、激素介导的信号转导途径激素通过与受体的结合,进而引发一系列的信号转导过程。
激素受体有两种基本类型:细胞膜受体和细胞核受体。
细胞膜受体常见的有:酪氨酸激酶受体、鸟苷酸环化酶激活受体等,而细胞核受体常见的有类固醇受体和甲状腺激素受体等。
在激素信号的传递过程中,首先是激素与受体的结合,触发受体的构象改变。
这种构象改变进一步调节了受体活性,促使下游信号转导过程的发生。
信号传递的下一步是激活跨膜的信号转导蛋白,如酶类,激酶等,进而引发一系列级联反应,产生多个信号分子,最终导致下游基因的表达发生改变。
二、激素信号的依赖及自由激素产生和调控的过程互相依存,常见的激素分泌部位和相对应的激素为:下丘脑-垂体-甲状腺轴(TRH、TSH)、下丘脑-垂体-肾上腺轴(CRH、ACTH、儿茶酚胺)以及下丘脑-垂体-卵巢轴(GnRH、FSH/LH、雌激素/孕激素)。
当体内某种激素的生成或释放出现异常时,会导致激素系统的不平衡,从而引发一系列疾病。
例如:肥胖症是由于胰岛素抵抗导致葡萄糖代谢失调,在体内合成和分泌的胰岛素等激素的数量严重不平衡,引起体态异常等症状。
此外,激素信号也可以在一定范围内自由调节。
在哺乳动物中,激素信号存在很大的变化,通常是受年龄、性别、环境及生物节律等因素的影响,这种自由调节的特性具有很大的灵活性,并有助于激素信号的调节与适应。
比如,雌激素的作用会随周期的变化而变化,主要原因是卵巢的泌素和配合素的变化会影响雌激素通过峰值控制生殖系统发育和正常的周期液循环。
三、激素信号的病理作用激素信号的变化可能导致许多疾病的发生和进展,例如糖尿病、肥胖症、生殖抑制疾病等。
β肾上腺素能受体信号转导通路对心肌肥大的调节
β肾上腺素能受体信号转导通路对心肌肥大的调节
李琳
【期刊名称】《心血管病学进展》
【年(卷),期】2014(35)3
【摘要】β肾上腺素能受体信号通路与心肌肥大和心力衰竭的发生密切相关.β肾上腺素能受体的长期激活可引起心功能异常、心肌肥大和心脏重塑.β肾上腺素能受体诱导的G蛋白偶联状态的改变、ERK信号通路激活、Epac和PKCε的活化等机制参与了心肌肥大的发生发展,阐明β肾上腺素能受体激活引起心肌肥大的信号转导机制,有助于更好地防治心肌肥大.
【总页数】4页(P339-342)
【作者】李琳
【作者单位】昆明医科大学第一附属医院心血管内科,云南昆明650032
【正文语种】中文
【中图分类】RQ577;R364.3+3
【相关文献】
1.肾上腺素能受体与心肌肥大的研究进展 [J], 黄丹;毛建文;李春梅;
2.肾上腺素能受体与心肌肥大的研究进展 [J], 黄丹(综述);毛建文;李春梅(审校)
3.儿茶酚胺和肾上腺素能受体在心肌肥大发生中的作用 [J], 牟信兵;谢增柱
4.运动性心肌肥大的信号转导通路(综述) [J], 万智军;李端阳;邓树勋
5.心肌肥大信号转导通路研究进展 [J], 李勇胜(综述);曾和松(审校)
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β 受体阻滞剂在慢性心力衰竭的临床应用
β受体阻滞剂在慢性心力衰竭的临床应用卫生部中日友好医院柯元南大家好,现在我给大家介绍β受体阻滞剂在慢性心力衰竭的临床应用。
这是β阻断剂的一个发展的历史,β阻断剂它是在1958年发现,但是发现肾上腺,肾上腺素在1894年,发现β受体是在1948年,发现β受体阻滞剂在1958年1964年第一个β阻断剂上市。
β阻断剂它广泛的用于高血压冠心病,近些年来用于心力衰竭的治疗,在04年在欧洲有β阻滞剂的专家共识,09年中国也有一个β阻滞剂的临床使用的专家共识。
β阻断剂它不断给我们带来惊喜,它是20世纪药理学和药物学的治疗学的重大进展的里程碑之一,自从200年前发现洋地黄以来β阻断剂是药物防治心脏疾病的最伟大的突破。
β阻断剂它有四个在心血管领域有四个强适应证,心力衰竭是第一个,第二个是心肌梗死,以后第三是冠心病有高危因素的,第四个是冠心病合并糖尿病或者高血压合并糖尿病。
β阻断剂它主要是通过阻断β1 受体,β1 受体对心肌作用是减慢心律、降低心肌收缩率,对肾脏的作用是减少肾素的分泌,对交感神经系统是降低交感的活性,它主要是通过阻断β1 受体而发挥治疗作用。
β阻断剂目前是慢性心力衰竭的基本治疗。
对心力衰竭的认识它是在逐渐演变的,在40年代的时候主要是用洋地黄和利尿剂来治疗心力衰竭的。
在60年代用由于对心脏心衰时候的血流动力学的研究,用血管扩张剂和正性肌力的药物来减轻左心室壁的张力来治疗,改善心衰病人的血流动力学,来治疗心力衰竭的。
从90年代开始就广泛的使用,由于对心衰的神经内分泌的机制研究的深入,就开始用转化酶抑制剂、β阻断剂等其他的阻断神经内分泌的活性的药物来治疗心力衰竭,所以心力衰竭随着对它病理、生理认识的深入,它的治疗在不断地改进。
目前认为慢性心衰发生的机制主要是由于交感神经的激活还有内分泌的过度激活,特别是RAS系统就是肾素血管紧张素醛固酮系统的过度激活,然后导致了心肌的重构,心肌重构它和神经激素之间是互相影响的,交感神经和RAS系统的激活,内皮素的激活可引起心肌重构,心肌重构以后它反过来又导致了交感神经的进一步的激活,这是个恶性循环。
β受体阻滞剂治疗心力衰竭-从禁忌症到常规治疗
基线
第一天 第一月 第三月
Hall SA, et al. J Am Coll Cardiol 1995;35:1154-1161
b受体阻滞剂之所以能从“心衰的禁忌症”
转而成为常规治疗的一部分,就是因为走出
了“短期”“药理学”治疗的误区,认识到
了长期治疗的“生物学效应”,这也就是近
年来心衰治疗概念发生根本性转变的依据,
↓41% (P=0.002) ↓44% (P=0.001)
相对危险和95%可信区间
死亡数
美托洛尔 好转
总死亡率
362
心血管死亡率
331
猝死
211
心衰加剧
88
降低危险
百分率
34 38 41 49
0.0
0.5
1.0
1.5
相对危险和95%可信区间
The MERIT-HF Study Group, Lancet 1999;353:2001-7
过度表达人体b1受体,Gas蛋白的转基因小鼠 模型, 产生显著的心肌病表型,最终心腔扩 大,收缩功能障 碍。慢性b1受体阻滞,可防止 心肌病的发展
过度表达人体b2受体的转基因小鼠与其它心 肌病遗传模型交配的交叉模型使心肌重塑和 心力衰竭加速
健康动物即使仅有轻度b1受体过度表达,就 可引起心肌肥厚和心力衰竭
NYHA 分级与死亡形式
NYHA II
其他 24%
猝死
心力衰竭 12%
64%
NYHA III
其他15%
心力衰竭 猝死 26% 59%
NYHA IV
其他 11%
猝死 33%
心力衰竭
56%
死亡率 n=103
* One case unclassified
心脏β肾上腺素受体信号转导研究与相关药物研发
心脏β肾上腺素受体信号转导研究与相关药物研发心血管疾病已经成为威胁人类健康的第一大杀手,也是威胁我国人民健康的重大公共医学问题。
根据《中国心血管病报告2015》,中国人的心血管疾病发病率和死亡率自2002年有记录开始一直呈现上升趋势。
心力衰竭(heart failure)是众多心血管疾病的终末表现形式,衰竭的心脏逐渐丧失对全身的供血能力,5年死亡率高达50%。
冠心病、心率失常、高血压和糖尿病是心衰的重要诱因。
G蛋白偶联受体(GPCRs),具有七次跨膜结构,因此也称为七次跨膜受体。
GPCRs是已知最大的受体家族,在人类基因组中有大约800个成员,在细胞膜上分布广泛,参与许多重要的生理过程。
GPCRs已成为当前最重要的药物靶点,占所有药物靶点的36.2%;在心血管药物治疗中尤为重要,占心血管系统中所有受体的72.9%,心血管治疗药物中有大约52个作用于GPCRs。
其中,β肾上腺素受体阻断剂、血管紧张素转化酶抑制剂、血管紧张素受体阻断剂直接或间接作用于相应的GPCR,已成为治疗包括心力衰竭在内的多种心血管疾病的基本药物。
因此,以GPCR作为主要靶点研发新一代心血管药物仍然是药物开发者的首选。
β肾上腺素受体是GPCR家族的典型成员,是心脏中表达量最丰富的受体[4],心脏的β肾上腺素受体包括3个亚型:β1、β2和β3肾上腺素受体。
其中,β1和β2肾上腺素受体在心肌细胞兴奋收缩偶联中发挥重要的调节作用,β3肾上腺素受体在不同物种中差异表达,虽然在人和犬的心脏中都能检测到β3肾上腺素受体,但大鼠中却表达缺失。
心脏的功能受神经内分泌调控,其中,交感神经系统兴奋时释放的儿茶酚胺作用于β肾上腺素受体是机体激活心脏的最强大机制。
心肌细胞中的β肾上腺素受体能够响应儿茶酚胺的激活,增加心肌收缩力。
窦房结和房室结的自律细胞中的β肾上腺素受体也能够响应儿茶酚胺的激活,提高自律性和房室传导,从而加快心率。
由于心脏的做功增加,心输出量(每搏排出量×心率)亦随之增加。
细胞内信号传导的调节机制
细胞内信号传导的调节机制细胞内信号传导是指细胞内部通过各种信号分子的相互作用,从而触发了一系列生物反应或变化。
这是细胞能够对外部环境做出反应,调整内部代谢和生长发育的重要机制。
然而,这种信号的传递过程并不是一成不变的,需要通过各种调节机制来保证其正常的进行。
一、调节机制之信号转导途径的多样性信号传导过程的第一步就是信号分子与受体结合,但是同一个信号分子可以被多种不同结构的受体识别。
例如,肾上腺素可以结合到α、β和β3三种亚型的肾上腺素受体上,从而触发不同的细胞反应。
因此,信号转导途径的多样性是调节细胞内信号传导的第一个机制。
二、调节机制之受体内信号转导通路的多样性受体结合信号分子后,就会开始内部信号转导通路的活动。
由于各种受体在结构和功能上的差异,它们所选择的内部信号转导通路也不同。
例如,酪氨酸激酶受体和丝氨酸/苏氨酸激酶受体,在内部信号转导通路选择上就有很大的不同。
这种多样性的存在,使得细胞内信号传导能够更加复杂和精细化,同时也增加了调节机制的适应性。
三、调节机制之信号分子浓度的调节细胞内信号传导的成功也离不开信号分子浓度的调节。
如果信号分子浓度过高,会导致受体饱和,从而影响信号传递的正常进行。
而如果信号分子浓度过低,则可能无法激活受体,使信号传递无法进行。
因此,细胞内调节机制会通过各种途径调节信号分子浓度的大小。
四、调节机制之负反馈调节细胞内信号传导的调节还包括负反馈调节。
负反馈调节是一种控制机制,当信号分子的浓度达到一定水平时,细胞会释放其他信号分子,从而抑制原来的信号传递。
这种调节机制可以防止信号传递过程的过度激活,使细胞保持在一定的状态。
五、调节机制之内生性拮抗剂内生性拮抗剂也是一种重要的调节机制。
当信号分子与受体结合后,细胞会产生内生性拮抗剂,从而抑制信号传递的过度激活。
这种调节机制也是保护细胞免受信号过度刺激的机制。
总结起来,细胞内信号传导的调节机制是保证信号传递正常进行的重要保障。
肾上腺素受体信号转导
G蛋白偶联型 NE
第二信使
)β1和β3主要分布在心肌细胞上,β1受体激动后可对心肌 产生正性作用,如:收缩加剧、心脏射血速度加快、心率上 升等。 (2)β3受体激动后可产生负性肌力作用,可能参与了心衰的 病理生理过程。 (3)β2受体主要分布在平滑肌上,主要引起平滑肌舒张。 G蛋白偶联型 第二信使 效应
Chapter 1
肾上腺素受体信号转导(简述)
药理教研室
邹婷
肾上腺素受体的概念: 能与任何一种儿茶酚胺类递质及 其相关药物结合,并被它们激活的受体。 又被分为α和β两种类型。
α型受体与儿茶酚胺结合产生的平滑肌效应主要为收缩,但 也有舒张。有α1、 α2两个亚型。 (1)α1分布在突触后膜和血管平滑肌上,主收缩。 (2)α2主要分布在突触前膜上,主负反馈调节。
NE
β受体
cAMP依赖的蛋 白激酶活化,底 物磷酸化
G蛋白偶联型
第二信使
效应
蛋白激酶C激活
α受体
NE
cAMP依赖的蛋 白激酶活化,底 物磷酸化
β受体
谢 谢
信号转导通路与组织器官纤维化
信号转导通路与组织器官纤维化【关键词】 wnt;信号通路;器官纤维化Wnt信号转导通路是近年来分子生物学、细胞生物学和肿瘤研究中的一大热点,Wnt蛋白在动物的生长发育过程中,对细胞的增殖、分化和迁移起巨大的调节作用,决定细胞的极性、命运、前体细胞的增殖、体轴的建立,以及细胞的不对称分裂等。
在成年以后,则主要参与机体内平衡稳定。
Wnt信号转导通路参与了胚胎发育及成体组织细胞增殖、分化及凋亡等调控过程。
Wnt通路的过度激活常引起细胞过度增殖及凋亡减弱,进而诱导肿瘤的发生。
同时,Wnt信号通路的异常激活与肾、肺、肝、心脏以及皮肤等组织器官纤维化的发生与进展关系密切[1-4]。
本文就近年来对Wnt信号转导通路与组织器官纤维化的相关研究综述如下。
1 Wnt信号转导通路的组成Wnt蛋白是一类分泌型糖蛋白,通过自分泌或旁分泌发挥作用。
Wnt蛋白基因中含有高度保守的碱基序列,组成了重要的细胞外信号分子家族。
Wnt蛋白及其受体、调节蛋白等组成的复杂信号转导通路,包括经典通路和非经典通路。
1.1 经典Wnt信号转导通路经典Wnt信号转导通路由Wnt蛋白,卷曲蛋白受体(Frizzled,Fz),蓬乱蛋白(Dishevelled,Dsh或Dvl),糖原合成激酶3β(GSK-3β),GSK-3β结合蛋白(GBP),β-catenin和T细胞因子(T cell factor / lymphoid enhancer factor,Tcf/LEF)等组成。
当Wnt蛋白与其细胞表面受体Frizzled家族跨膜蛋白结合,Wnt信号通路被激活。
Frizzled激活蓬乱蛋白(Dsh/Dv1),后者再激活下游因子GSK-β结合蛋白(GBP);激活的GBP能识别并抑制GSK-3β的磷酸化活性,使GSK-3β不能磷酸化β-catenin,导致β-catenin不能被泛素连接酶识别,从而不能被蛋白酶复合体降解,β-catenin在胞质内大量积累。
肾上腺素受体引起心肌重塑的信号转导途径
肾上腺素受体引起心肌重塑的信号转导途径心血管疾病是严重威胁人类健康和生命的重要疾病,其发病率、死亡率逐年升高。
心血管受体是由细胞膜和细胞内的蛋白质、核酸、脂质等组成的重要生物大分子,担负着把细胞外信号传递到细胞内从而改变细胞功能的重要作用,对生长、发育、代谢、凋亡等生理过程起着重要的调控作用。
自提出“受体”概念至今的一百多年间,受体研究已经从最初的生理学和药理学层面发展到如今的分子生物学层面,人们不仅对其生物学功能有了充分的了解和认识,而且通过分子克隆技术证实和发展了药理学上的受体分型,近年来更是从单分子水平探讨了受体的生物学行为。
同时,受体及其下游的信号分子和信号通路构成了庞大的网络,调控或支配着几乎所有的生物学活动和功能。
由于每一次心脏搏动、每一次血管舒缩都需要受体的参与才能实现,因此受体的功能状态对维持心血管系统的内稳态至关重要;而随着对心血管疾病的发病机制及心血管受体的结构、功能和作用机制的研究的逐步深入,受体在心血管疾病的发生发展及治疗中的重要作用也越发凸显。
例如,心力衰竭和急性心梗时往往伴有交感-儿茶酚胺系统的过度激活;高血压病一个重要的发病机制是肾素-血管紧张素-醛固酮系统功能亢进;不少高脂血症患者有低密度胆固醇受体异常。
因此针对受体的干预措施通常是最直接有效的。
尽管,心血管受体的研究已经有了长足的发展,但受体亚型介导精确生理、病理意义的深入理解,及进一步受体药物在临床上的合理应用都存在大量问题需要深入研究。
心力衰竭患者总是伴随着交感神经系统的激活,这是维持心脏功能的重要代偿机制。
但是长期持续激动肾上腺素受体又是促进心脏重塑和心力衰竭发生发展的重要因素。
β肾上腺素受体阻滞剂的发现和临床应用被视为20世纪药理学和药物治疗学上里程碑式的重大进展之一。
在临床上应用β-AR 拮抗药能够改善患者的症状和提高生存率,β-AR 拮抗药已经成为当今慢性心力衰竭病人标准化治疗药物。
已知β-AR 激动不仅可以介导心脏收缩、代谢等生理功能,还可引起细胞凋亡、肥大等病理过程。
肾上腺素受体及其信号转导机制在感染性休克发生发展中的作用
肾上腺素受体及其信号转导机制在感染性休克发生发展中的作用感染性休克(septic shock)一直是外科危重病治疗中最常见的死亡原因,其循环机能障碍是一突出和主导性症状。
感染性休克时肾上腺素受体(adrenergic receptors,ARs)信号转导通路多个水平发生改变,以致心血管对儿茶酚胺的敏感性降低,促进全身多器官功能障碍(MODS)。
本文对肾上腺素受体及其信号转导机制在感染性休克时发生的变化及其在感染性休克病理发展中的作用进行综述。
1 ARs 在心血管中的分布、信号转导机制与介导的效应ARs 属于G 蛋白偶联膜表面受体(GPCR)家族,由三个细胞外环、七个疏水跨膜区和3 个细胞内环组成。
去甲肾上腺素(NE)和肾上腺素(E)通过ARs 将胞外信号转导到胞内发挥生物学效应。
根据对特异性配基的亲和性、激动后信号转导机制、生物学效应的特点以及基因结构与染色体定位,ARs 分为α1-AR、α2-AR、β-AR 三型,每型又至少分为三个亚型。
以下分别对各亚型在心血管中的分布、信号转导机制与介导的效应作简要介绍。
1.1 α1-ARs目前已明确的α1-ARs 的亚型有三个,分别为α1A-、α1B-和α1D-AR 三个亚型,在人类其基因分别定位于8、5、20 号染色体。
哺乳动物主要组织脏器内普遍存在α1-ARs,但α1-ARs mRNA 的表达存在种属差异,并且在大多数组织内α1-ARs 三个亚型mRNA 的表达与蛋白的表达及其介导的功能并非完全一致,通常认为介导大鼠大血管收缩主要是α1A-AR 和α1D-AR,α1B-AR 则主要介导小的阻力血管收缩[1]。
在心脏中介导心肌正性肌力效应的主要是α1A-和α1B-AR,而α1D-AR 几乎不发挥作用[2]。
α1B-AR 在大鼠肝脏或α1A-AR 在人肝脏促进糖原分解和糖异生,抑制糖原合成并促进肝脏释放葡萄糖入血液循环。
α1-AR 激活细胞内多种信号转导途径,除经典的磷酸肌醇-Ca2+信号系统外,还包括磷脂酶A2-花生四烯酸信号系统、酪氨酸激酶磷酸化系统与腺苷酸环化酶-cAMP 信号系统等[3]。
β1肾上腺素受体激活通过Notch通路促进心梗后巨噬细胞分泌NGF
β1肾上腺素受体激活通过Notch通路促进心梗后巨噬细胞分泌NGF背景:急性心肌梗死(myocardial infarction,MI)是最严重的冠心病之一,严重威胁人类的生存和健康。
室性心律失常是引起心肌梗死患者早期死亡的主要原因,心肌梗死后交感神经重构在室性心律失常和猝死发生中起重要作用。
心肌梗死发生后,梗死周边区心肌组织去甲肾上腺素浓度明显增加,而且与交感神经重构程度一致。
这提示,心肌梗死后局部儿茶酚胺快速分泌,浓度维持在较高水平。
相关研究显示,美托洛尔和卡维地洛能够改善心肌梗死后交感神经重构,降低室性心律失常易感性。
这提示,儿茶酚胺水平增高可以促进心脏交感神经增生,但是其作用及机制有待进一步阐明。
研究显示,梗死心肌局部神经生长因子(nerve growth factor,NGF)快速和持续表达上调,是心脏神经再生和交感神经重构的关键。
而巨噬细胞是NGF的主要来源,在心肌梗死后交感神经重构过程中起着决定性作用。
Flierl和Nguyen分别发表在《Nature》上的研究结果表明,巨噬细胞膜上存在肾上腺素受体,肾上腺素受体阻滞剂能抑制多种巨噬细胞源性炎症因子的产生。
心肌梗死后交感神经重构过程中,NGF几乎伴随炎症因子表达增加。
而儿茶酚胺能否促进巨噬细胞表达NGF并未明确。
有研究做了大鼠的心梗模型,发现使用DAPT抑制Notch通路可以抑制M1型巨噬细胞释放NGF。
这提示,notch通路参与了巨噬细胞释放NGF的过程,但其与儿茶酚胺的关系尚不明确。
目的:因此,我们尝试探索肾上腺素对脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导巨噬细胞表达NGF的影响,并通过加入各肾上腺素受体阻滞剂,探索促进NGF表达的受体亚型。
最后探讨其作用机制。
方法:首先,评估肾上腺素对LPS激活巨噬细胞RAW264.7表达NGF的剂量和时间依赖效应。
然后添加不同的肾上腺素能受体阻滞剂,探索促进NGF表达的受体亚型。
围术期心肌β肾上腺素受体—cAMP信号转导系统变化的研究进展
围术期心肌β肾上腺素受体—cAMP信号转导系统变化的研
究进展
肖红
【期刊名称】《国外医学:麻醉学与复苏分册》
【年(卷),期】2000(021)001
【摘要】本文综述了围术期心肌β肾上腺素能受体-cAMP信号转导系统的变化、影响因素以及其变化的可能机制。
【总页数】2页(P19-20)
【作者】肖红
【作者单位】四川省成都市华西科大学第一附属医院麻醉科
【正文语种】中文
【中图分类】R619
【相关文献】
1.心肌缺血预处理与β-肾上腺素受体信号转导系统的研究进展 [J], 高俊虹;付卫星;晋志高;喻晓春
2.肾上腺素受体腺苷酸环化酶系统在大鼠心肌缺血预适应中的变化 [J], 兰晓莉;王淑侠;刘影;裴著果
3.β2肾上腺素受体对心肌细胞钠钙交换电流调控的信号转导途径 [J], 杨蕙;伍卫;邓春玉
4.地黄中的梓醇对β肾上腺素受体cAMP系统的调整作用 [J], 刘庆丰;孙启祥;胡雅儿;夏宗勤
5.β肾上腺素受体经cAMP/Epac/PKC信号通路介导心肌成纤维细胞分泌IL-6 [J], 陈超;杜建海;张幼怡
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肾上腺髓质素受体及信号转导机制
肾上腺髓质素受体及信号转导机制
陈远寿;高原
【期刊名称】《遵义医学院学报》
【年(卷),期】2004(27)4
【摘要】肾上腺髓质素(adrenomedullin,ADM)是日本学者Kitamura Kazuo 等于1993年在人肾上腺髓质的嗜铬细胞瘤中分离提纯的一种含52个氨基酸的活性多肽,广泛分布于人和啮齿类动物的多种组织,在调节机体稳态,尤其是心血管和肾脏功能的稳态方面有重要作用。
ADM与降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide,CGRP)、降钙素
【总页数】4页(P393-396)
【作者】陈远寿;高原
【作者单位】遵义医学院,生理教研室,贵州,遵义,563003;遵义医学院,生理教研室,贵州,遵义,563003
【正文语种】中文
【中图分类】R335
【相关文献】
1.肾上腺素受体及其信号转导机制在感染性休克发生发展中的作用 [J], 郭建荣;廖丽君
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5.胰高血糖素受体晶体结构揭示B型GPCR信号转导机制 [J], 无
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肾上腺素受体引起心肌重塑的信号转导途径
心血管疾病是严重威胁人类健康和生命的重要疾病,其发病率、死亡率逐年升高。
心血管受体是由细胞膜和细胞内的蛋白质、核酸、脂质等组成的重要生物大分子,担负着把细胞外信号传递到细胞内从而改变细胞功能的重要作用,对生长、发育、代谢、凋亡等生理过程起着重要的调控作用。
自提出“受体”概念至今的一百多年间,受体研究已经从最初的生理学和药理学层面发展到如今的分子生物学层面,人们不仅对其生物学功能有了充分的了解和认识,而且通过分子克隆技术证实和发展了药理学上的受体分型,近年来更是从单分子水平探讨了受体的生物学行为。
同时,受体及其下游的信号分子和信号通路构成了庞大的网络,调控或支配着几乎所有的生物学活动和功能。
由于每一次心脏搏动、每一次血管舒缩都需要受体的参与才能实现,因此受体的功能状态对维持心血管系统的内稳态至关重要;而随着对心血管疾病的发病机制及心血管受体的结构、功能和作用机制的研究的逐步深入,受体在心血管疾病的发生发展及治疗中的重要作用也越发凸显。
例如,心力衰竭和急性心梗时往往伴有交感-儿茶酚胺系统的过度激活;高血压病一个重要的发病机制是肾素-血管紧张素-醛固酮系统功能亢进;不少高脂血症患者有低密度胆固醇受体异常。
因此针对受体的干预措施通常是最直接有效的。
尽管,心血管受体的研究已经有了长足的发展,但受体亚型介导精确生理、病理意义的深入理解,及进一步受体药物在临床上的合理应用都存在大量问题需要深入研究。
心力衰竭患者总是伴随着交感神经系统的激活,这是维持心脏功能的重要代偿机制。
但是长期持续激动肾上腺素受体又是促进心脏重塑和心力衰竭发生发展的重要因素。
β肾上腺素受体阻滞剂的发现和临床应用被视为20世纪药理学和药物治疗学上里程碑式的重大进展之一。
在临床上应用β-AR 拮抗药能够改善患者的症状和提高生存率,β-AR 拮抗药已经成为当今慢性心力衰竭病人标准化治疗药物。
已知β-AR 激动不仅可以介导心脏收缩、代谢等生理功能,还可引起细胞凋亡、肥大等病理过程。
然而,尽管长期应用β-AR 拮抗剂,心衰患者的长期预后仍就不容乐观,心肌重塑的改善并不明显。
部分心衰病人在使用β-AR 拮抗剂后还会出现血流动力学的恶化,提示β-AR 激动具有重要的心功能代偿作用,而这种负效应是在心衰治疗中所不希望发生的。
因此理想的β-AR拮抗治疗策略应该是既能够阻断β-AR介导的有害生物学效应,又能够保护β-AR介导的有益的功能代偿。
心脏表达β1-、β2-和β3-AR 三种肾上腺素受体亚型,β3-AR 分布较少,功能目前也不清楚。
β1-和β2-AR 均可激活Gs 蛋白,产生正性变时和正性变力,在心功能下降时具有重要的代偿作用。
Gs 蛋白可活化腺苷酸环化酶(AC)使三磷酸腺苷(ATP)转化为环磷酸腺苷(cAMP),导致细胞内cAMP 水平升高,cA MP 激活蛋白激酶A(PKA),PKA 磷酸化多种蛋白质,包括L 型Ca2+通道、受磷蛋白(phosphorlamban)、肌钙蛋白 I 和肌球蛋白结合蛋白,产生正性肌力。
纵所周知,β1-和β2-AR 刺激AC/cAMP/PKA 信号通路的效率具有很大的差异。
目前的解释是:β2-AR 呈细胞内区域化激活cAMP/PKA 信号通路。
另外,β1 -AR 只能和刺激型G 蛋白(Gs)偶联,而β2-AR除了Gs 蛋白外,还和Gi 蛋白偶联,可以激活PI3K/Ak t 通路,具有抗凋亡和拮抗Gs/cAMP/PKA信号等作用。
除经典的Gs /cAMP/PKA 信号通路外,β-AR介导的“非经典信号”也参与细胞活动的调控。
这些信号通路的生物学效应目前还不十分清楚,许多有可能是病理性和负性肌力的,产生减弱β-AR 经典信号通路的效应。
1)钙/钙调蛋白激酶II ( CaMK II )被细胞内上升的钙/钙调蛋白激活;更为重要的是,持续β-AR 激活也可直接激活CaMK II。
CaMK II 的主要效应是激活ryanodine受体,导致舒张期Ca2+从钙库泄漏,从而使得钙库衰竭,收缩功能下降;并且增加心脏发生心律__失常的机率。
2)β-arrestins 除了介导β-AR 的减敏外,还作为一种多功能接头蛋白,在受体激动时可发生构象变化,进而招募大量的信号分子与其结合(如小G 蛋白和MAPKs),从而启动新的信号转导通路来发挥效应。
3)β2-AR 还可以通过非G 蛋白偶联途径激活ERK和促进细胞Na+–H+交换,与此同时PKA 介导的受磷蛋白磷酸化减少,对内源性内质网Ca2+-ATP酶(SERCA)的抑制作用增强,综合效应是使心脏功能降低。
非经典信号途径介导的这些效应,在生理状态下是一种负性调控反应,以维持正常的细胞功能,但是当β-AR 持续激活时,又通过β-AR 非经典信号途径使这些效应增强,甚至是“有害”,导致心脏功能受损。
β-AR 激活后的非经信号典途径远远不止这些,它介导的有害效应,特别是引起心肌重塑的作用机制
也很复杂。
我们研究组就肾上腺素受体的非经典信号途径做了一些探讨。
(1)-肾上腺素受体持续和间断激动对心脏重塑的作用和启动的信号通路不同。
我们的研究结果表明-AR不同的激动模式,脉冲式的间断激动与慢性持续激动对心脏重塑和心脏功能下降的影响是不同的。
我们比较了-AR 激动剂ISO间断给药与持续给药对小鼠心脏重塑和功能的影响。
结果表明,两种不同给药模式引起心肌肥厚的程度类似(如,心脏重量/体重比值:皮下注射组增加16%,埋泵组增加19%)。
但是,与埋泵组相比,ISO皮下注射组引起的心脏纤维化程度更重,并较早发生心脏功能下降。
促纤维化因素,包括结缔组织生长因子(CTGF)和NADPH氧化酶亚单位NOX4的表达量在ISO皮下注射组都显著高于埋泵组。
综上所述,与-AR持续激动相比,-AR间断激动引起心脏纤维化更重,并更易引起心脏功能失代偿。
我们的研究结果为阐明-AR不同激动模式在心脏病理重塑中的作用提供了新的视角。
(2)我们前期研究结果显示:在小鼠心脏成纤维细胞,异丙基肾上腺素(ISO)通过激动β2-AR进而经Gs/cAMP/Epac/PKC/p38的PKA非依赖的信号转导通路引起小鼠心脏成纤维细胞分泌IL-6。
IL-6又通过旁分泌的方式作用于心肌细胞,进而激活JAK/STAT3 信号通路,导致心肌心房利纳肽(ANF)表达增加和心肌肥厚。
(3) HEK-293A细胞β2-AR 激动后,启动非经典信号通路β-arrestin-1/Rac1/ NADPH氧化酶/p38MAPK,参与细胞骨架重排。
我们前期实验结果显示,在天然有内源性β2-AR表达的HEK-293A细胞,β-AR介导了p38MAPK的双相激活。
β2-AR可以通过启动β-arres tin-1/Rac1 /NADPH 氧化酶通路,以一种激酶非依赖性方式介导p38 MAPK 早期激活。
β2-AR激活后,通过启动这条非经典信号通路,介导细胞骨架重排,其分子机制为p38 MAPK 激活后促进HSP27的磷酸化,后者介导了细胞骨架重排。
β2-AR 通过其经典的Gs/AC/cAMP/PKA 通路缓慢激活MKK3/6,从而介导p38 M APK的延迟激活;通过Gi/Gβγ/PI3K 通路抑制MKK3/6 的激活可负性调节延迟激活。
这后两条经典信号通路,并不介导细胞骨架重排。
总之,尽管β-AR 拮抗剂已成为心衰病人标准化治疗药物,但仍诸多问题没有得到阐述。
因此,对β-AR 非经典信号途径的全面理解(包括“有益”和“有害”的信号通路),对研发具有保护心脏功能,阻断有害生物学效应,防止心功能恶化的β-AR拮抗剂或者制定优化的多靶点治疗方案是非常重要的。