脂联素受体磷酸化失敏在糖尿病心脏损伤中的作用及机理

Disturbance of cardiac metabolism mediated by diabetes is the major cause for heart failure (HF) progressing. To better utilization of energy resources and lessen inflammatory response would be the proper strategy to maintenance of cardiac normal metabolism in terms of diabetes. It has been proved that adiponectin (APN) has balancing cardiac metabolism and anti-inflammatory response function, in addition, we have found that if diabetes combination of HF, it can up-regulate G protein coupled receptor kinase 2(GRK2) level, which may phosphorylate Adiponectin receptor 1 (AdipoR1) to make desensitized Adiponectin response, further to block APN's role in energy metabolism balancing/anti-inflammatory response/sensitized insulin, suggesting phosphorylated AdipoR1 may be the key molecular mechanism for APN desensitization in HF. In this project, we will utilize position mutation technique via virus carrier and combine gene manipulate in animals to prove that phosphorylated AdipoR1 is responsible for APN's cardioprotecion desensitization. The results obtained from the in vitro and in vivo assessment will provide insights into the novel diabetic heart injuring mechanism, also provide direct experimental evidence for diabetic heart protective strategy as recovering APN's biological signaling transduction.

糖尿病所致心肌代谢紊乱是加速加重心衰的主要原因，维持心肌正常代谢使其有效利用能源/减低炎性反应可能是阻止心衰进程的有效策略。以往研究已证明，脂联素（APN）具有明确的心肌代谢调节与抗炎作用，但我们的最新研究发现，糖尿病合并心衰早期G 蛋白偶联受体激酶2表达上调可致心肌APN I型受体（AdipoR1）磷酸化失敏，阻断APN能量代谢调节/抗炎效应/胰岛素增敏效应，提示AdipoR1磷酸化失敏可能是糖尿病加重心衰的重要分子机制。本课题将利用定点突变病毒转染与基因敲除动物等技术，在细胞与整体动物水平确认可导致AdipoR1功能性失敏的磷酸化位点，阐明AdipoR1磷酸化失敏的细胞内分子机制，验证阻断AdipoR1磷酸化失敏的干预在糖尿病心肌代谢紊乱与心衰发生发展中的保护作用。本研究不但可揭示糖尿病心脏损伤的新机制，也可能为以恢复APN心脏生物信号为切入点的糖尿病心肌保护策略提供直接的实验依据。

糖尿病是以血糖持续升高为特征的代谢性疾病，2型糖尿病已被证实为缺血性心脏病的最重要危险因素。随着2型糖尿病发病人数的增加, 糖尿病缺血性心脏病的人数也在不断增加，并已成为糖尿病病人死亡的最主要原因。而在糖尿病人中，出现多种内环境稳态失调及内分泌环境紊乱，其中脂联素功能的失调（包括血浆水平的下降以及脂联素效应的降低）已被认为是促进心肌重塑，心衰进程加速的重要因素。在心衰发生发展过程中，出现脂联素失敏现象，另外，我们发现脂联素受体被磷酸化修饰，而GRK2蛋白表达水平增高且与脂联素受体磷酸化水平呈正相关。因此，我们提出如下假设“在糖尿病及心衰等心脏损伤过程中GRK2蛋白表达水平增高，进而促进脂联素受体磷酸化，致使脂联素受体对脂联素应答敏感性降低，造成脂联素失敏现象，加速心衰进程”。课题组围绕GRK2磷酸化脂联素受体引起脂联素失敏的机制进行了长期系列研究，发现GRK2引起脂联素受体特定位点磷酸化是心衰过程中造成心肌细胞脂联素失敏的关键环节，揭示了脂联素受体特定位点磷酸化是引起脂联素受体内吞并降解的必备前提，也是脂联素失敏的根本原因。在本项目基金支持下，围绕本课题主要研究成果如下：1. GRK2通过磷酸化AdipoR特定位点，引起脂联素脱敏效应。糖尿病及心衰过程中GRK2表达增高可引起AdipoR磷酸化，而通过对AdipoR磷酸化位点筛选发现，只有抑制特定位点磷酸化可恢复心肌细胞脂联素下游ERK/AMPK信号通路活性。2. GRK2磷酸化AdipoR，引起心肌细胞膜AdipoR降解。GRK2作用下，心肌细胞AdipoR蛋白表达水平降低，且呈时间依赖，尤其细胞膜蛋白水平降低尤为显著。3. AdipoR特定磷酸化位点失活突变小鼠，心梗损伤后的脂联素的心脏保护作用得以恢复。围绕本领域及相关领域发表论文10篇，获得恩科心血管联合会论文奖三等奖一项，生理学张锡均论文交流一等奖（唯一）。申请人被聘为‘美国生命科学公司咨询专家’，并被聘请为10余种期刊编委专家，在美国杂志Journal Diabetes Research（影响因子2.7）组编特邀专刊，担任国际杂志Circulation Journal和International journal of cardiology杂志副主编。