心脏β2—肾上腺素受体研究进展

随着受体的研究的蓬勃发展,对在心脏活动调节中起重要作用的肾上腺素受体的了解也更加深入。近年来的许多研究表明β2－肾上腺素受体不同亚型之间的信号转导及其介质的心脏反应有着很大的差异。本文扼要介绍了心脏β2－肾上腺素受体的最新研究进展,主要包括β2－肾上腺素受体中的混杂G蛋白偶联、信号转导局域化、固有活性及其与充血性心力衰竭的关系。     

心脏β_2-肾上腺素受体研究进展

随着受体研究的蓬勃发展 ,对在心脏活动调节中起重要作用的肾上腺素受体的了解也更加深入。近年来的许多研究表明 β 肾上腺素受体不同亚型之间的信号转导及其介导的心脏反应有着很大的差异。本文扼要介绍了心脏 β2 肾上腺素受体的最新研究进展 ,主要包括 β2 肾上腺素受体的混杂G蛋白偶联、信号转导局域化、固有活性及其与充血性心力衰竭的关系。     

心脏中不同β肾上腺素受体亚型的信号体系及其病理生理意义

生理情况下,β肾上腺素受体(βAR)对心肌收缩和舒张活动起至关重要的作用;病理情况下,长期激动βAR可以诱发心肌细胞肥大、凋亡以及细胞坏死等心肌重塑性活动,从而参与了慢性心衰的发病过程。近十年以来,许多资料表明β1和β2肾上腺素受体亚型(β1AR和β2AR)共存于心脏中,且激动不同信号系统。短时间激动β1AR,使Gs蛋白-腺苷酸环化酶-环苷腺酸-蛋白激酶A(Gs-adenyly cyclase-cAMP-PKA)信号体系激活并广布于细胞内,而激动βAR则同时激活G1蛋白而产生空间及功能局限的cAMP信号;长时间激动β1AR和β2AR则对心肌细胞的命运产生不同影响：β1AR诱导细胞肥大和凋亡,β2AR促使细胞存活。β2AR的心肌保护作用是通过激活Gi蛋白-Gβγ-PI3K-Akt途径介导。但出乎意料,β1AR的心肌肥厚和凋亡效应并不依赖于经典的cAMP/PKA信号途径,而是激活钙,钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(caMK Ⅱ)途径。用心肌特异性表达βAR亚型的转基因小鼠进行实验,进一步证实不同βAR亚型在调节心肌重塑和功能方面作用各异。βAR亚型作用不同的新观点不仅为β阻滞剂治疗慢性心衰提供了分子和细胞机制的依据,而且提出了选择性β1AR阻滞和β2AR激动联合治疗慢性心衰的新的治疗思路。     

α肾上腺素能受体介导去甲肾上腺素促大鼠培养心肌细胞蛋白…

在无血清和含１．０％、５．０％血清培养的新生大鼠心肌细胞标本上,去甲肾上腺素（ＮＥ,２．０μｍｏ１／Ｌ）使细胞蛋白质含量（Ｌｏｗｒｙ法）分别比相应对照组增加４０％、２６％、１９％（Ｐ均＜０．０１）;细胞＾３Ｈ－亮氨酸参入量与ＮＥ浓度呈正性剂量依赖性,最大效应浓度为２０．０μｍｏ１／Ｌ;无血清培养体系中,０．２．２．０、２０μｍｏ１／Ｌ的ＮＥＷ使参入量分别比对照增加１７．８％、３５．３％、３７．７％     

β3肾上腺素能受体激动剂的减脂机制

肥胖症是一种由于机体能量过剩所导致的慢性代谢性疾病.β3肾上腺素能受体是β肾上腺素能受体的一种亚型,主要存在于棕色脂肪及白色脂肪组织中,参与棕色脂肪组织的产热和白色脂肪组织的脂质分解以及白色脂肪棕色化的过程,在脂肪代谢中起到减脂作用.β3肾上腺素能受体激动剂能与β3肾上腺素能受体结合,从而参与脂肪代谢的过程.本文对近年...     

β-arrestin与β-肾上腺素受体

2012年度诺贝尔化学奖授予了美国科学家罗伯特.莱夫科维茨（Robert J.Lefkowitz）和布莱恩.克比尔卡（Brian K.Kobilka）,以表彰他们在G蛋白偶联受体研究中的贡献。从Robert J.Lefkowitz最初研究β-肾上腺素受体（β-adrenergic receptor,β-AR）减敏机制时发现β-arrestin1至今已有20多年,随着对β-arrestin在细胞信号转导中作用研究的逐渐深入,发现β-arrestin参与β-AR的减敏、内化和降解;近年来又发现,依赖β-arrestin的β-AR信号转导通路具有＂偏向激活＂现象,并提示这种依赖β-arrestin的＂偏向激活＂信号转导通路具有心脏保护作用。β-肾上腺素受体阻滞剂的发现和临床应用被视为20世纪药物治疗学上里程碑式的进展,是药物防治心脏疾病的最伟大突破,很多心血管药物都以β-AR为靶点。但是,由于目前受体药物均是针对受体本身的调控,这样在阻断了受体介导的病理性信号通路和功能的同时,也阻断了受体介导的正常生理性信号通路和功能,造成了严重的毒副作用。所以,研发能选择性阻滞β-AR过度激活介导的病理性信号通路和功能的同时,保留受体介导的正常生理性信号通路和功能（如β-arrestin信号通路）的药物,对治疗心血管疾病有重要意义,受体功能选择性的配体药物将成为未来药物的研究方向。该文将回顾β-arrestin的发现过程,综述其与β-AR的相互作用,期望能为心脏疾病的药物治疗提供参考。     

β2肾上腺素能受体过表达后大鼠心肌细胞收缩功能的改变及机制

目的:探讨大鼠心肌细胞过表达2-AR后心肌细胞收缩功能的改变及其可能机制.方法:采用胶原酶消化法分离培养大鼠心肌细胞,转染携带β2-A目的基因的重组腺病毒,通过免疫印迹方法检测细胞β2-AR蛋白表达的变化,通过ELISA方法检测细胞中cAMP水平的改变,采用单个细胞动态边缘检测系统测定细胞收缩功能的变化.结果:与正常心肌细胞相比,β2-AR的转染增加了细胞上β2-AR蛋白的含量(P＜0.05),并促进胞内cAMP水平的增加(14.76 3.15 pmol/ml vs 9.3 1.4pmol/ml,P＜0.05);进而增强了心肌细胞的基础收缩(8.203±2.596%vs 5.472±2.918%,P＜0.01),但不改变最大收缩(9.128±2.852%vs 9.366±2.646%).结论:β2-AR的过表达能够增加细胞内cAMP水平并改善心肌细胞的收缩功能.     

α_1肾上腺素能受体介导去甲肾上腺素促大鼠培养心肌细胞蛋白质合成效应

在无血清和含１．０％、５．０％血清培养的新生大鼠心肌细胞标本上,去甲肾上腺素（ＮＥ,２．０μｍｏｌ／Ｌ）使细胞蛋白质含量（Ｌｏｗｒｙ法）分别比相应对照组增加４０％、２６％、１９％（Ｐ均＜０．０１）;细胞３Ｈ－亮氨酸参入量与ＮＥ浓度呈正性剂量依赖性,最大效应浓度为２０．０μｍｏｌ／Ｌ;无血清培养体系中,０．２、２．０、２０μｍｏｌ／Ｌ的ＮＥ使参入量分别比对照增加１７．８％、３５３％、３７．７％;１．０％血清培养体系中分别比对照增加１６．２％、２７．９％、３１．６％（Ｐ均＜０．０５）;哌唑嗪（２．０μｍｏｌ／Ｌ）可阻断ＮＥ的促蛋白质合成作用,心得安（２．０μｍｏｌ／Ｌ）则无此效应。提示在无血清或低浓度血清培养体系中,ＮＥ可促进心肌细胞蛋白质合成,增加细胞蛋白质含量,该作用可能是通过α１肾上腺素能受体介导。     

增加Gi和β2AR表达对异丙肾上腺素损伤的大鼠心肌细胞存活的影响

目的：观察增加β2肾上腺素受体（β2AR）和抑制性G蛋白（Gi）基因的表达是否可改善长期异丙肾上腺素（ISO）刺激引起的心肌细胞死亡。方法：用腺病毒作载体,在培养的心肌细胞增加β2AR和Gi基因的表达;然后在培养基中加入5μmol/L的异丙肾上腺素以损伤心肌细胞,24h后记数各组细胞的存活率。结果：β2AR和Gi表达增加,对正常培养的大鼠心肌细胞的死亡率均没有影响,但能够减少异丙肾上腺素损伤引起的细胞死亡。这种作用可分别被β2AR选择性阻断剂ICI118,551和Gi阻断剂百日咳毒素（PTX）所阻断。结论：增加β2AR或Gi基因的表达,对异丙肾上腺素损伤的心肌细胞有保护作用。     

β3—肾上腺素能受体研究的进展

克隆成功了人,大鼠和小鼠的β３－肾上素能受体。β３ＡＲ属于βＡＲ的亚型之一;但它的分布和药理学作用与已知的两种βＡＲ有所不同。该受体的一个错义突变可能与肥胖病和糖尿病的发生与发展有关。     

心脏β肾上腺素受体信号转导研究与相关药物研发

β 肾上腺素受体作为重要的 G 蛋白偶联受体家族成员,在血液循环、代谢调节、肌肉收缩和舒张中都具有重要的作用。在心脏中, 急性激活 β 肾上腺素受体能够促进心脏功能,持续性激活 β 肾上腺素受体在心脏重构的病理生理过程中具有重要作用。心脏中的 β 肾上腺 素受体包括 3 个亚型:β1 肾上腺素受体、β2 肾上腺素受体和 β3 肾上腺素受体。文章重点讨论了 β1 和 β2 肾上腺素受体二者在心脏中不同甚 至截然相反的作用。在此基础上,提出基于 β 肾上腺素受体信号转导亚型特异性的心衰治疗新方法。     

β肾上腺素能受体的基因结构

β肾上腺素能受体属于Ｇ蛋白偶联受体,分为β１,β２、β３受体亚型,这些亚型具有相似的高级结构。各个亚型的基因克基因克隆表明它们由不同的基因编码。不同亚型的基因具有明显的同源性。     

缺血预处理通过β2-肾上腺素受体保护心肌细胞收缩功能

本文旨在探讨缺血预处理(ischemic preconditioning, IP)对缺血/再灌注(ischemia/reperfusion, I/R)损伤心脏的保护机制,从细胞和受体水平研究β2-肾上腺素受体(β2-adrenoreceptor, β2-AR)是否参与了IP对I/R损伤心脏的保护作用.Sprague-Dawley大鼠随机分为单纯I/R组(对照组)、IP组、短暂异丙肾上腺素(isoproterenol, ISO)处理组、IP ICI118551组、ISO ICI118551组和ICI118551组.除对照组外,其它各组大鼠处理后均行缺血30min/复灌30min.记录心脏收缩期左心室内压上升的最大变化速率( dp/dtmax)、舒张期左心室内压下降的最大变化速率(-dp/dtmax)及左心室内压差(difference of left ventricular pressure, ΔLVP,左心室收缩压-左心室舒张压).测定冠状动脉流出液乳酸脱氢酶(1actate dehydrogenase, LDH)含量.进一步酶解分离心脏,获得单个心室肌细胞,测定其存活率和收缩功能.结果显示,IP和ISO组±dp/dtmax、ΔLVP较对照组增高;心肌细胞存活率和收缩幅度也显著升高;收缩时间(time-to-peak contraction, TTP)缩短;冠状动脉流出液LDH含量减少.选择性β2-AR拮抗剂ICl118551阻断IP和ISO的作用.各组间心肌细胞舒张50%时间(time-to-50% relaxation, R50)和舒张100%时间(time-to-100% relaxation, R100)均无明显差异.结果提示,β2-AR可能在IP对I/R损伤心脏的保护作用中发挥重要作用.     

β-肾上腺素受体激动对新生大鼠心肌细胞代谢的影响

为了观察β-肾上腺素受体(β-AR)持续激动对心肌细胞代谢的影响,本工作以培养的新生大鼠心肌细胞为研究对象,采用[^3H]-亮氨酸([^3H]-leucine)掺入法和BCA蛋白分析法检测心肌细胞的蛋白合成代谢与蛋白含量,[^3H]-2-脱氧-D-葡萄糖摄取测定方法检测心肌细胞对葡萄糖的摄取量,并采用蛋白免疫印迹杂交方法检测腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK)磷酸化程度。结果显示,β-AR激动剂异丙肾上腺素(isoproterenol,ISO)持续刺激心肌细胞48h,心肌细胞[^3H]-leucine掺入量和蛋白质含量与对照组相比均无显著差异。用ISO或去甲肾上腺素(α1-AR特异性拮抗剂哌唑嗪存在下)持续激动β-AR 48h,心肌细胞的葡萄糖摄取量和AMPK磷酸化均显著高于对照组。上述结果表明,β-AR持续激动对培养的新生大鼠心肌细胞蛋白质合成及蛋白质含量没有明显的作用,但可引起葡萄糖摄取量明显增加和AMPK的激活,提示β-AR可能与心肌肥厚过程中能量代谢状态的变化有关。     

β肾上腺素受体的丝裂原活化蛋白激酶信号途径

β肾上腺素受体（β－AR）除了通过经典的信号途径介导细胞生物功能外,还可以激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号途径,活化后的MAPK参与调节多种细胞生物学活动。然而,将β-AR与MAPK信号联系起来的分子机制还需要进一步的研究。     

辐射对小鼠骨髓细胞膜β-肾上腺素能受体的影响

本文以测定 cAMP 含量为手段,研究了~(60)Co-γ下线800 R 照射及合并β-肾上腺素能刺激剂对小鼠骨髓细胞膜上β-肾上腺素能受体的反应。β-肾上腺素能刺激剂可通过对β-肾上腺能受体作用而引起骨髓细胞内 cAMP 含量改变;照射和异丙基肾上腺素(IPR)均可使 cAMP含量增加,照射以后再注入 IRP 则 cAMP 含量增加的幅度超过单纯照射和 IPR,然而,IPR注入后再照射,cAMP 含量不增加。心得安(PPL)可有效地阻断由照射或 IPR 引起 cAMP升高的反应。     

蟾蜍心肌肾上腺素能受体的类型和含量

用放射配基结合分析法,研究了不同温度条件下蟾蜍心脏各部位肾上腺素能受体的类型和含量。结果表明,常温蟾蜍心肌膜在37℃同β-受体的特异性标记配基~3H-双氢心得舒(~3H-DHA)的最大结合(B_(max))及Kd值分别为:全心,55.11±6.22fmol/mg蛋白及2.15±0.42nmol/L;窦房,55.80±7.03fmol/mg蛋白及2.65±0.37 nmol/L;心室,54.27±3.06 fmol/mg蛋白及1.84±0.14 nmol/L,同样温度条件下,窦房及心室心肌膜同α-受体的特异性标记配基~3H-双氢麦角隐亭(~3H-DHE)没有特异性结合,经过5—8℃,10d以上低温服习的蟾蜍,在10℃测试,其α-,β-受体的结合量和亲和力无异于常温蟾蜍。上述结果提示,蟾蜍心肌只有β-受体,温度对受体的类型和含量无明显影响,这种受体类型和含量在相当大的温度范围内保持不变。     

β2肾上腺素受体表达增加对心衰大鼠心肌细胞收缩功能的影响

目的：观察增加β2-肾上腺素受体（β2-AR）的表达对心衰大鼠心肌细胞收缩功能的影响并对其机制进行初步探讨：方法：用大剂量异丙肾上腺素制作大鼠心衰模型,分离培养心衰大鼠心肌细胞,在其上增加β2-AR的表达,westem blot检测心肌细胞β2-AR的表达。测定异丙肾上腺素刺激引起的细胞收缩幅度的改变：结果：心衰组心肌细胞收缩幅度较正常对照组降低（P〈0．01）,增加β2-AR表达可增加心衰组心肌细胞的收缩幅度（P〈0．01,心衰＋Adv．β2组vs心衰组）;选择性β2-AR拮抗剂ICI118,551可部分反转这种效应（P〈0．5,心衰＋Adv,β2＋ICI组讲心衰＋Adv．β2组）,但不能使收缩幅度降到心衰组水平（P〈0．05,心衰＋Adv．β2＋ICI组vs心衰组）.选择性β1—AR桔抗剂CGP20712A可完全阻断β2-AR表达增加的效应结论：增加β2-AR表达,可使心衰的心肌细胞的收缩功能得到改善,这种作用可能与β1-AR有关.     

β2-肾上腺素能受体基因的克隆及序列分析

目的:克隆β2-肾上腺素能受体(β2-AR)全长基因片段.方法:根据GenBank中收录的猪β2-AR cDNA序列设计一对引物,以猪肝脏组织总RNA为模板,利用RT-PCR技术扩增目的基因,将其与pUC18载体体外连接,转化感受态大肠杆菌E.coil DH5α,筛选阳性克隆.结果:扩增出一条1257 bp的目的基因片段,该片段编码418个氨基酸.与CenBank中收录的猪β2-AR序列比对,其同源性为99.52%,编码的氨基酸有99.04%相同.结论:成功获得了β2-AR全长基因片段,为该基因的表达和受体筛药模型的建立奠定基础.     

β-肾上腺素能受体调控心肌细胞钙释放的分子机制

β-肾上腺素能受体（βAR）是最经典的G蛋白耦联受体。在心室肌细胞中,βAR可以提高细胞膜L-型钙通道（LCC）介导的钙内流的幅度和同步性,通过钙致钙释放机制触发肌质网（SR）更强的钙释放活动,从而起到调节心脏收缩能力的作用。然而,目前仍不清楚β-蛋白激酶A（PKA）信号通路如何直接调控肌质网钙释放通道ryanodine受体（RyR）的功能,该领域的研究结果存在很大争议。本文使用特殊的单通道钙成像技术,通过去极化方法激活单个LCC产生钙小星,记录触发的RyR钙火花。结果表明,在βAR激动剂异丙肾上腺素（1μM）作用20分钟内,单个LCC触发的钙火花幅度显著上升,且该效应不依赖于LCC单通道钙电流的变化;βAR激动下钙火花的钙释放电流幅度与肌质网钙储量的比值显著提高,表明βAR信号动员了更多的RyR通道参与同步钙释放活动;βAR激动下钙小星触发钙火花的耦联潜伏期时间缩短,成功率上升,表明βAR信号通路增强了LCC—RyR的分子间耦联效率。上述效应不依赖BAR引起的在肌质网钙储量上升,且能够被PKA抑制剂Rp-β-CPT-cAMP（100μM）和H89（10μM）消除。上述结果证明,βAR—PKA信号能够提高RvR对LCC单通道电流的响应速率和同步性。由此揭示的交感神经调节心脏功能的分子机制,将为进一步研究心脏疾病下βhR信号的异常变化奠定基础。