G 蛋白偶聯(lián)受體激酶4（GRK4）在高血壓中的研究進(jìn)展

于曼曼，楊立莉，李棋芬，司繼剛

1.濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東煙臺 264003；2.淄博市中心醫(yī)院臨床藥學(xué)科，山東淄博 255036

高血壓在全球被認(rèn)為是引起心血管疾病和其他具有不良臨床結(jié)果疾病的主要危險因素，包括中風(fēng)、冠心病和心力衰竭等疾病[1]。高血壓具有高致殘率和高致死率，全世界每年有760 萬人因此死亡[2]。如何較好控制高血壓患者的血壓水平，延緩心血管疾病進(jìn)展，已經(jīng)成為目前研究的熱點。

高血壓的發(fā)病原因較為復(fù)雜。多項研究表明，G 蛋白偶聯(lián)受體激酶4（G protein-coupled receptor kinase 4, GRK4）在高血壓的發(fā)病機(jī)制和對抗高血壓治療的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用[3-5]。例如，Zhang Y 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素對鈉排泄的刺激作用在高血壓中受損，主要?dú)w因于腎臟 GRK4 表達(dá)和活性增加。高血壓患者腎臟特異性下調(diào)GRK4 可使脂聯(lián)素介導(dǎo)的鈉排泄恢復(fù)，從而降低自發(fā)性高血壓患者的血壓。Jiang W 等[6]對新疆151 例高血壓患者和65 名健康者的54 個交感神經(jīng)系統(tǒng)（sympathetic nervous system, SNS）和腎素-血管緊張素系統(tǒng)（rennin angiotensin system , RAS）相關(guān)基因進(jìn)行靶向測序，發(fā)現(xiàn)GRK4 基因多態(tài)性與高血壓有關(guān)。GRK4 和β2腎上腺素能受體（adrenergic β2receptor, ADRB2）可能通過調(diào)節(jié) SNS 在高血壓中發(fā)揮協(xié)同作用，是新疆漢族發(fā)生原發(fā)性高血壓遺傳的重要危險因素。此外，越來越多的研究表明，GRK4 與人體對降壓藥的血壓反應(yīng)以及降壓治療的不良心血管結(jié)果有關(guān)[7]。因此，本文綜述了GRK4 在高血壓發(fā)生、發(fā)展中的作用及機(jī)制，將為未來設(shè)計用于高血壓預(yù)防和治療的多靶點藥物提供參考。

1 G 蛋白偶聯(lián)受體激酶4

G 蛋白偶聯(lián)受體激酶（G protein coupled receptor kinases, GRKs）是 調(diào) 節(jié)G 蛋 白 偶 聯(lián) 受 體（G protein-coupled receptors, GPCRs）磷酸化脫敏的關(guān)鍵激酶[8]。GRKs 家族有7 個亞型，根據(jù)序列和功能的特點可分為3 個亞家族：①GRK1 亞家族：包括GRK1 和GRK7，屬于視紫紅質(zhì)激酶亞家族；②GRK2亞家族:包括GRK2 和GRK3，屬于β-腎上腺素能受體激酶亞家族；③GRK4 亞家族：包括GRK4、GRK5和GRK6，屬于GRK4 亞家族[9-10]。

GRK4 位于4 號染色體上（4 p16.3），局限表達(dá)分布于腎臟、大腦、子宮肌層等組織器官[11-12]。在基礎(chǔ)狀態(tài)下，GRK4 就有固有活性，是僅有的一個可以磷酸化未激活的GPCRs 的GRK 亞型。在人類中，GRK4 有 4 個 剪切變異體，分別是 GRK4 α、β、γ and δ，在人腎近曲小管上皮表達(dá)豐富[13]。Yang Y等[14]研究表明腎臟中內(nèi)皮素B 型受體（endothelin B receptor, ETBR）介導(dǎo)的利尿和利鈉作用在高血壓狀態(tài)下受損，主要是由 GRK4 介導(dǎo)的 ETBR 過度磷酸化而引起的。GRK4 的下調(diào)可以恢復(fù)這些自發(fā)性高血 壓 大 鼠（spontaneous hypertension rat, SHR) 中 ETBR 介導(dǎo)的尿鈉排泄的作用，表明 GRK4 可以靶向恢復(fù)受損的 ETBR 的功能，成為治療高血壓的有希望的靶點。此外，Li L 等[15]研究發(fā)現(xiàn)GRK4 高表達(dá)或活性增加導(dǎo)致心肌梗死后心肌細(xì)胞的死亡和心功能不全，而抑制GRK4 對心肌梗死有治療作用。GRK4 通過減弱 HDAC4 的功能并隨后降低beclin-1 的表達(dá)來抑制自噬。GRK4 可能是缺血性心臟損傷的潛在治療靶點。因此，以上研究表明，GRK4 可能是高血壓及其引起的相關(guān)疾病發(fā)病因素中的一個重要靶點。

2 GRK4 通過抑制多巴胺 D1 受體的功能引起高血壓

原發(fā)性高血壓的一個普遍特征是腎臟內(nèi)鈉和水處理的相對缺陷。據(jù)估計，當(dāng)鹽攝入量增加時，腎內(nèi)多巴胺能系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)超過50%的鈉和水的排泄，該系統(tǒng)的功能障礙會對血管內(nèi)容量和全身血壓的調(diào)節(jié)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。有研究表明，腎臟中多巴胺D1 樣受體是多巴胺系統(tǒng)介導(dǎo)鈉轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)的主要決定因素。在中等鈉過量的情況下，超過50%的腎鈉排泄會受到多巴胺D1 樣受體的調(diào)節(jié)[16-17]。據(jù)報道，在人類原發(fā)性高血壓中，腎臟中多巴胺D1 樣受體功能障礙與高血壓的發(fā)生最為密切。然而，D1 受體功能障礙最主要的原因不是由于腎多巴胺產(chǎn)生減少或D1R 基因突變，而是由于多巴胺D1 受體的絲氨酸磷酸化，使其與下游G 蛋白效應(yīng)復(fù)合物腺苷酸環(huán)化酶解偶聯(lián)，而此解偶聯(lián)的機(jī)制主要是GRK4 的持續(xù)激活，導(dǎo)致 D1 受體過度磷酸化，這在動物和細(xì)胞實驗中已經(jīng)得到了驗證[18-19]。

Grillo A 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，長期暴露于細(xì)顆粒物（PM2.5）會導(dǎo)致高血壓并損害腎臟的鈉排泄，這主要是由于PM2.5 降低了多巴胺D1 受體介導(dǎo)的對Na+-K+-ATP 酶活性的抑制作用，降低了D1 受體的表達(dá)，并增加了腎近端小管細(xì)胞中D1 受體的磷酸化。然而，多巴胺D1 受體表達(dá)和功能的下調(diào)主要是由于腎近端小管細(xì)胞暴露于PM2.5 后GRK4 表達(dá)升高，這個結(jié)果通過小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA）下調(diào)GRK4 逆轉(zhuǎn)了多巴胺D1 受體的表達(dá)和功能得到驗證。Marketou ME 等[21]通過探索宮內(nèi)冷應(yīng)激對妊娠大鼠的子代高血壓影響的研究中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前冷應(yīng)激通過降低多巴胺 D1 受體相關(guān)的血管舒張作用來升高血壓，這主要?dú)w因于多巴胺 D1 受體的表達(dá)和功能的降低。此外，研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前冷應(yīng)激處理的子代動脈GRK4 的表達(dá)高于對照組，這可能導(dǎo)致產(chǎn)前冷應(yīng)激處理的子代腸系膜動脈D1 受體的磷酸化和內(nèi)化增加，并導(dǎo)致受體脫敏和血管功能障礙。結(jié)果表明，GRK4 和多巴胺 D1 受體可能是母體及子代高血壓的關(guān)鍵決定因素。一項利用超聲靶向微泡破壞技術(shù)向自發(fā)性高血壓大鼠腎臟注射GRK4 siRNA 微泡的研究發(fā)現(xiàn)，其可以通過抑制腎臟GRK4 的表達(dá)，改善腎臟的利鈉、利尿功能，使D1 樣受體的活性恢復(fù)，增加鈉的排泄，使血壓下降。因此，基于上述研究結(jié)果，提示GRK4 能夠通過影響多巴胺 D1 受體的功能而引起高血壓。

3 GRK4 的基因多態(tài)性

3.1 GRK4 基因多態(tài)性、鹽敏感性與高血壓的關(guān)聯(lián)

鹽敏感性是一種血壓對鹽的個體遺傳易感性，當(dāng)高鹽攝入后，鹽敏感人群的血壓將顯著升高，這將增加患高血壓和腦出血等心腦血管疾病的風(fēng)險[22]。鹽敏感性高血壓患者的24 h 動態(tài)血壓節(jié)律會異常變化，發(fā)生危險的風(fēng)險率很高，且更容易、更早引起靶器官損害。血壓會隨著鹽攝入量的增加在高血壓個體中表現(xiàn)出很大的異質(zhì)性。它對微循環(huán)系統(tǒng)具有有害影響，會通過增加外周阻力而導(dǎo)致高血壓，也會加劇高血壓的表現(xiàn)。即使在血壓正常的受試者中，鹽的攝入也會導(dǎo)致全身性促炎狀態(tài)，同時導(dǎo)致微血管內(nèi)皮炎癥、解剖結(jié)構(gòu)重塑和功能異常。因此，血壓鹽敏感性也被認(rèn)為是心腦血管疾病的獨(dú)立危險因子[23]。

研究發(fā)現(xiàn)，GRK4 基因變異與鹽敏感性有關(guān)。一項關(guān)于日本鹽敏感性高血壓患者的研究顯示，GRK4 R65L、A142V 和 A486V 同時存在時，對鹽敏感性的預(yù)測率高達(dá)94.4%[24]。一個關(guān)于藏族人群的研究表明，在鹽敏感性的基礎(chǔ)上，GRK4 rs12506119的GG 基 因型、rs1419043 的GG 基因 型、rs2471338 的AA 基因型、rs3733219 的TT 基因型及 CT 基因型是高血壓的危險因素；在沒有鹽敏感性的作用下，rs12506119 的GA 基因型是高血壓的保護(hù)因素[25]。動物研究發(fā)現(xiàn)，在給予不同鹽飲食的情況下，GRK4 A142V 轉(zhuǎn)基因小鼠比起 GRK4 A486V 轉(zhuǎn)基因小鼠來說，其對鹽更敏感，在正常鹽飲食時就會出現(xiàn)血壓升高的情況。以上研究顯示 GRK4 基因、鹽敏感性和高血壓之間存在關(guān)聯(lián)。

3.2 GRK4 基因多態(tài)性與高血壓預(yù)測模型

多位點分析顯示，高血壓與GRK4 和其他基因相互作用有關(guān)。一個關(guān)于非洲人群的研究顯示，血管緊張素轉(zhuǎn)換酶插入/刪除突變和GRK4 R65L 的結(jié)合是預(yù)測高血壓的最佳遺傳模型(預(yù)測高血壓的成功率為70.5%)[26]。在巴西人群中進(jìn)行的一項研究中稱，GRK4 A486V 和內(nèi)皮型一氧化氮合酶突變體之間的相互作用與舒張壓升高有關(guān)[27]。在日本受試者的研究中發(fā)現(xiàn)，對于低腎素高血壓患者，最佳遺傳模型包括GRK4 A142V 和CYP11B2 C344T，預(yù)測成功率為77.8%[28]。

4 GRK4 和高血壓藥物基因組學(xué)

一項非裔美國人高血壓的研究發(fā)現(xiàn)，具有GRK4 A142 的男性服用β1-腎上腺素受體阻滯劑美托洛爾時血壓下降更快，但在GRK4 R65L 存在時，對美托洛爾的反應(yīng)較不敏感[27]。而在一項關(guān)于高血壓藥物基因組學(xué)的研究中發(fā)現(xiàn)，歐美患者中GRK4 R65L、A142V 和A486V 變異基因的存在使患者服用β1腎上腺素能受體阻滯劑阿替洛爾后，血壓降低幅度減小[28]。Cao N 等[29]考慮到坎地沙坦的治療效果在不同人群有所差異，進(jìn)而探索了GRK4 基因變異的患者是否具有坎地沙坦的顯著降壓作用。研究結(jié)果表明，坎地沙坦在GRK4 變異患者中的抗高血壓作用比GRK4 野生型的患者更強(qiáng)，24 h 平均收縮壓（mean systolic blood pressure, mSBP）的絕對值更高。并且，他們?yōu)榱烁玫卦u估和探索坎地沙坦在GRK4 野生型和GRK4 變體中的不同降壓作用，引入了血壓清晨峰值（morning peak, MP）、谷/峰比值（trough-to-peak ratio, T/P）和光滑指數(shù)（smoothness index, SI）。MP 過度升高被認(rèn)為會增加動脈粥樣硬化和左心室異常的發(fā)生率，這意味著控制MP對血壓的重要性。T/P 比和SI 作為降壓治療效果的獨(dú)立指標(biāo)，用于評估降壓的可持續(xù)性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，GRK4 變異患者的MP 下降幅度較大，T/P 比值和SI 值增加。這表明，當(dāng)給予坎地沙坦時，GRK4 變異患者具有更好的降壓效果，并可能獲得更好的抗高血壓保護(hù)作用，甚至更好的預(yù)后。這些結(jié)果表明，GRK4 等位基因變異與多種高血壓藥物基因組學(xué)有關(guān)。

臨床上的降壓藥物大多都是單靶點藥物，只與某一個受體結(jié)合。例如，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（angiotensin converting enzyme inhibitor, ACEI）類降壓藥物主要作用于血管緊張素轉(zhuǎn)化酶， 血管緊張素Ⅱ受體拮抗（angiotensin receptor blocker, ARB）類藥物是血管緊張素受體1 的阻斷劑。因此考慮是否存在可同時作用于多種受體的藥物，使單一藥物產(chǎn)生多靶點作用，增強(qiáng)降血壓的作用。GRK4 在血壓調(diào)控相關(guān)的組織或器官中含量較高，GRK4 等位基因變異與多種抗高血壓藥物基因組學(xué)有關(guān)，因此可能對研發(fā)抗高血壓的多靶點藥物有著關(guān)鍵的作用。

5 GRK4 與高血壓、乳腺癌的關(guān)系

高血壓與腫瘤之間有大量相同或相似的危險因素，它們相互影響。許多患者，尤其是老年患者，常出現(xiàn)兩種疾病并存的情況。作為腫瘤中發(fā)病率第二高的乳腺癌，逐漸受到廣泛關(guān)注，成為眾多研究的主題。近年來，許多研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌與高血壓之間存在關(guān)聯(lián)，一項對 11 643 例乳腺癌患者的薈萃分析研究顯示，高血壓與乳腺癌風(fēng)險的增加有顯著的關(guān)聯(lián)。乳腺癌風(fēng)險增加是絕經(jīng)后高血壓女性特有的，乳腺癌和高血壓之間存在正相關(guān)性。因此，探索高血壓與乳腺癌的關(guān)系及其共發(fā)機(jī)制的研究將對臨床工作大有裨益，對該領(lǐng)域的深入研究可能會長期改善臨床高血壓和乳腺癌患者的生存和預(yù)后。

目前，關(guān)聯(lián)高血壓和乳腺癌的分子機(jī)制仍未確定，若干證據(jù)表明GRK4 是一種候選蛋白。GRK4不僅會導(dǎo)致高血壓，還存在于乳腺癌細(xì)胞中。在單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism, SNP）的情況下，GRK4 的持續(xù)激活會導(dǎo)致高血壓。而GRK4 在腎臟中的表達(dá)受cMyc 調(diào)控，cMyc 是一種在乳腺癌中擴(kuò)增的致癌基因。Matsubayashi J 等[30]報道 GRK4 同種型在人乳腺癌組織中表達(dá)，但在正常上皮細(xì)胞中不表達(dá)。GRK4 在乳腺癌細(xì)胞中的過表達(dá)會增加增殖率。乳腺上皮轉(zhuǎn)錄組中的全局差異等位基因特異性表達(dá)分析已確定 GRK4、A142V 和 R65L 的兩個 SNP 作為乳腺癌風(fēng)險基因座。這些數(shù)據(jù)表明，GRK4 可能是高血壓和乳腺癌的危險因素。Yue W 等[31]通過Western Blot 分析GRK4 蛋白在7 種乳腺癌細(xì)胞系中的表達(dá)情況；采用TaqMan 基因分型定量聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative polymerase chain reaction, qPCR）檢測乳腺癌細(xì)胞株和乳腺癌cDNA芯片中GRK4 基因單核苷酸多態(tài)性。研究結(jié)果表明，乳腺癌基因芯片中GRK4 SNPs 的基因分型顯示，乳腺癌患者攜帶兩種高血壓相關(guān)SNPs A142V或R65L 的頻率是健康人群的3 倍。GRK4 蛋白在7種乳腺癌細(xì)胞系中均有表達(dá)，但在乳腺良性上皮細(xì)胞系MCF-10A 中無表達(dá)。在乳腺癌細(xì)胞系中鑒定出了GRK4 基因中的3 個高血壓相關(guān)SNPs。其他乳腺癌品系均存在1～3 個GRK4 SNPs，其中A142V 在6 個品系中均存在。在MCF-7 細(xì)胞中敲除cMyc 能顯著降低其生長速度，而GRK4 的重新表達(dá)可以挽救這種情況。因此，GRK4 在乳腺癌中可能充當(dāng)了獨(dú)立的增殖促進(jìn)劑，靶向抑制GRK4 可能是高血壓和乳腺癌的新療法。

越來越多的證據(jù)表明，GRK4 基因變異與高血壓之間存在遺傳關(guān)聯(lián)。抗高血壓藥物對具有GRK4 變體的患者有不同的療效，表明 GRK4 變體在選擇初始抗高血壓藥物時可能很重要。而且，多項臨床研究表明，高血壓與乳腺癌風(fēng)險增加有關(guān)，GRK4 在乳腺癌細(xì)胞中上調(diào)，乳腺癌組織攜帶單個高血壓相關(guān)SNP 的頻率更高，從而使GRK4 活性更高或持續(xù)存在，GRK4 是促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖的獨(dú)立因素。這些發(fā)現(xiàn)值得未來進(jìn)一步研究，在患有或不患有高血壓的乳腺癌患者中，切除的乳腺腫瘤中是否存在 GRK4 SNP。GRK4 變體與高血壓之間的正相關(guān)表明特定的 GRK4 抑制劑可以作為高血壓乳腺癌患者的治療方法。由于 GRK4 在正常組織中的表達(dá)受限，靶向 GRK4 可能是一種安全有效的方法，可以消除 cMyc 的致癌作用，而不會干擾這一重要轉(zhuǎn)錄因子的其他功能。因此，增加對GRK4 的深入研究，探索其在慢性疾病和腫瘤中的作用，具有更廣泛的意義。