27心血管疾病

1心血管疾病&内质网应激EndoplasmicReticulumStress唐朝枢北京大学医学部生理与病理生理学系北大医院临床医学研究所2内质网应激(endoplasmicreticulumstress,ERS)机体应激----适应性反应应激相关性疾病:包括多数心脑血管疾病,退行性疾病和糖尿病等细胞应激细胞--生命的最基本单位细胞器反应--核应激,线粒体应激,内质网应激学术界有人认为内质网是细胞内的中枢，内质网活动可能控制线粒体和核的活动，类似于有人认为胃肠道可控制大脑，特别是大多数肠-脑肽，即肠-脑对话ERS—细胞应激的始动（/共同）环节ER内环境的稳定是实现ER功能的保证，ERS反应实际上一种亚细胞水平上的保护性手段3内质网功能蛋白合成与修饰固醇代谢细胞内Ca2＋调节调节自由基生成启动凋亡始动线粒体应激（ER-Mitosignaling)始动核应激(ER-Nuclearsignaling)合成与组装应激蛋白分子4ChristopherC.Glembotski.Circ.Res.2007;101:975-984EndoplasmicReticulumStressintheHeart------doubleedgedsword5ERS激活的信号通路（一）Unfoldedproteinresponse,UPR错误折叠与未折叠蛋白质不能按正常途径出内质网从而在其腔内聚集所致的细胞器之间的信号转导通路，涉及内质网与胞核、核糖体、高尔基体等多种细胞器的信号传递。（二）ER-overloadresponse，EOR蛋白质在内质网膜内聚集所致。EOR的效应是激活转录因子NF-κB，与ERS时Ca2＋贮释放以及活性氧产生有关。6TheunfoldedproteinresponsepathwayinmammaliancellsZhaoLH,etal.CurrentOpinioninCellBiology2006;18:444–4527ProteintraffickingfromtheERMALHOTRAJD,etal.ANTIOXIDANTS&REDOXSIGNALING.2007;9(12):2277-22938（三）固醇调节级联反应ER膜含有sterolregulatoryelementbindingprotein（SREBP）和SREBPcleavage-activatingprotein（SCAP）。ERS时在ER膜表面合成的胆固醇耗竭，激活了SREBP，其与SCAP形成复合物，进而被酶解成为转录因子进入胞核，与靶基因的固醇调节元件结合，增强靶基因转录。9CellDeathandDifferentiation.2006;13:363–373ERstresssignalingpathway10MammalianresponsepathwaysforERstressHiderouYoshida.FEBSJournal.2007;274:630–65811ERS的效应（一）诱导应激蛋白表达内质网分子伴侣，如glucose-regulatedprotein/immunoglobulin-bindingprotein（GRP78、GRP94）、ERp29、ERp72、calreticulin、calnexin和ORP150（oxygen-regulatedprotein）、HSP与蛋白加工和Ca2+相关的酶，如proteindisulfideisomerase(PDI）、SERCA其它:HO-1、stress-associatedERprotein1(SERP1）、Herp、胞浆蛋白和核蛋白等（二）抑制蛋白质翻译是UPR的另一主要效应，其途径一是eukaryotictranslationinitiationfactor2α(eIF2α)被双链RNA激活的蛋白激酶(PKR)或PKR样ER激酶(PERK）磷酸化而激活；二是Ire1β酶切28S核糖体RNA意义：减轻ER内蛋白加工机制的负担可减轻细胞损伤12（三）NF-κB激活的效应NF-κB是EOR的核心靶因子，也是免疫-炎症反应的核心转录因子（四）影响脂类代谢固醇调节级联反应所激活的转录因子SREBP的靶基因包括：胆固醇合成酶系的基因，脂肪酸合成酶系的基因，与细胞摄取胆固醇和脂肪酸相关的蛋白的基因等意义：调节胆固醇和脂肪酸的合成与摄取，影响生物膜合成(五）ERS&[Ca2+]i调节和氧化应激反应13（六）过强/持续ERS诱导细胞凋亡ER含有促凋亡因子如caspase-12、CHOP/GADD153、Cnx1;也含有抑制因子如BaxinhibitorI、Bap31、GRP78、PDI、ORP150ERS过强时促凋亡机制占主导：激活Caspase-12:ERS使胞浆caspase-7转位至ER表面，酶切ER浆面的caspase-12。GRP78可抑制caspase-12所致凋亡诱导CHOP（C/EBPhomologyprotein）表达。其基因含有ERSE，可被ERS诱导表达继而促进凋亡激活线粒体介导的凋亡通路其它机制，如活化的Ire1激活JNK14ERstress-inducedapoptoticpathwaysHiderouYoshida.FEBSJournal.2007;274:630–65815MammalianERstressresponseHiderouYoshida.FEBSJournal.2007;274:630–65816诱发ERS产生预适应保护；通过转基因等方法使ER分子伴侣等高表达可能成为细胞保护的重要策略问题：ERS与线粒体和胞核等其它细胞器应激之间的关系、其在组织与器官功能障碍中的作用、在疾病发生与发展中的意义等，这些问题的解决将有助于揭示疾病的亚细胞机制并寻找有效的新防治措施17ERS反应过程（一）早期蛋白质合成启动暂停迅速发生（~数分钟）参与翻译起始复合体形成的eIF2有α、β、γ亚基,磷酸化eIF2α蛋白可抑制eIF2β的GTP-GDP交换功能，使eIF2不能被重复利用促进磷酸化反应的蛋白激酶分别是GCN2、HRI、PKR。ERS都经过PERK（PKR-likeERKinase,PERK）激活eIF2α蛋白磷酸化，然后产生蛋白质翻译启动的停顿负反馈性抑制蛋白质合成，减轻了新合成蛋白的进一步堆积，这种抑制是一种临时的防御性措施18（二）ERS中期整合应激反应ERS原较长时间暴露时，ER特有应激蛋白如伴侣蛋白GRP78、GRP94以及GADD34、CHOP、ATF4等表达增加，从而提高受损细胞应付未折叠蛋白或抵御其它应激因素的能力这些应激蛋白表达增加的中间环节离不开磷酸化eIF2α的直接参与磷酸化eIF2α蛋白整合了包括蛋白质合成的恢复与特有应激蛋白的表达等后磷酸化eIF2α蛋白反应，这类反应总称为整合应激反应（integratedstressresponse,ISR),需1-2小时才能完成19（三）后期内质网性凋亡过程整合应激反应的演进，一方面调动应激反应蛋白以抵御应激诱因存在的有害影响和调整ER功能以适应新的内环境变化另一方面表达有可能导致细胞死亡的应激蛋白调节基因如CHOP等，以备最后清除根本无法恢复正常功能的受损细胞有一套自身完整的、与线粒体性细胞凋亡平行的信号传递通路：内质网相关性降解（ER-associateddegradation,ERAD）.READ大体包含ERS诱导CHOP/GADD153表达、c-JNK的活化和/或capase-12蛋白水解酶的活化等方式20内质网应激与心肌重塑和心力衰竭细胞应激原(缺血缺氧牵张神经内分泌因子)---细胞应激(ERS,分子markers)---适应反应心肌肥大向心衰发展(持续ERS)---[Ca2+]ioverload,OFR,应激蛋白,线粒体应激,核应激,启动凋亡.21内质网应激与心血管疾病：---与心脏肥大和心力衰竭---与心肌缺血损伤---与心肌缺血-再灌注损伤---与心肌缺血预处理和后处理---与糖尿病性心脏病---与心肌病---与心脏发育与发育异常---与动脉粥样硬化,与高脂血症,与高同型半胱胺酸血症等22谢谢！