心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激專家講座

心血管疾病&內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

EndoplasmicReticulumStress唐朝樞北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生理與病理生理學(xué)系北大醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究所1心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第1頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmicreticulumstress,ERS)機(jī)體應(yīng)激----適應(yīng)性反應(yīng)應(yīng)激相關(guān)性疾病:包含多數(shù)心腦血管疾病,退行性疾病和糖尿病等細(xì)胞應(yīng)激細(xì)胞--生命最基本單位細(xì)胞器反應(yīng)--核應(yīng)激,線粒體應(yīng)激,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

學(xué)術(shù)界有些人認(rèn)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)中樞，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)活動(dòng)可能控制線粒體和核活動(dòng)，類似于有些人認(rèn)為胃腸道可控制大腦，尤其是大多數(shù)腸-腦肽，即腸-腦對話ERS—細(xì)胞應(yīng)激始動(dòng)（/共同）步驟ER內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)ER功效確保，ERS反應(yīng)實(shí)際上一個(gè)亞細(xì)胞水平上保護(hù)性伎倆2心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第2頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功效蛋白合成與修飾固醇代謝細(xì)胞內(nèi)Ca2＋調(diào)整調(diào)整自由基生成開啟凋亡始動(dòng)線粒體應(yīng)激（ER-Mitosignaling)始動(dòng)核應(yīng)激(ER-Nuclearsignaling)合成與組裝應(yīng)激蛋白分子3心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第3頁ChristopherC.Glembotski.Circ.Res.;101:975-984EndoplasmicReticulumStressintheHeart

------doubleedgedsword

4心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第4頁ERS激活信號通路（一）Unfoldedproteinresponse,UPR

錯(cuò)誤折疊與未折疊蛋白質(zhì)不能按正常路徑出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)從而在其腔內(nèi)聚集所致細(xì)胞器之間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與胞核、核糖體、高爾基體等各種細(xì)胞器信號傳遞。（二）ER-overloadresponse，EOR蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)聚集所致。EOR效應(yīng)是激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，與ERS時(shí)Ca2＋貯釋放以及活性氧產(chǎn)生相關(guān)。5心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第5頁Theunfoldedproteinresponse

pathwayinmammaliancellsZhaoLH,etal.CurrentOpinioninCellBiology;18:444–4526心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第6頁P(yáng)roteintraffickingfromtheERMALHOTRAJD,etal.

ANTIOXIDANTS&REDOXSIGNALING.;9(12):2277-22937心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第7頁（三）固醇調(diào)整級聯(lián)反應(yīng)

ER膜含有sterolregulatoryelementbindingprotein（SREBP）和SREBPcleavage-activatingprotein（SCAP）。ERS時(shí)在ER膜表面合成膽固醇耗竭，激活了SREBP，其與SCAP形成復(fù)合物，進(jìn)而被酶解成為轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)入胞核，與靶基因固醇調(diào)整元件結(jié)合，增強(qiáng)靶基因轉(zhuǎn)錄。8心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第8頁CellDeathandDifferentiation.;13:363–373ERstresssignalingpathway9心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第9頁MammalianresponsepathwaysforERstressHiderouYoshida.FEBSJournal.;274:630–65810心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第10頁

ERS效應(yīng)（一）誘導(dǎo)應(yīng)激蛋白表示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶，如glucose-regulatedprotein/immunoglobulin-bindingprotein（GRP78、GRP94）、ERp29、ERp72、calreticulin、calnexin和ORP150（oxygen-regulatedprotein）、HSP與蛋白加工和Ca2+相關(guān)酶，如proteindisulfideisomerase(PDI）、SERCA其它:HO-1、stress-associatedERprotein1(SERP1）、Herp、胞漿蛋白和核蛋白等（二）抑制蛋白質(zhì)翻譯

是UPR另一主要效應(yīng)，其路徑一是eukaryotictranslationinitiationfactor2α(eIF2α)被雙鏈RNA激活蛋白激酶(PKR)或PKR樣ER激酶(PERK）磷酸化而激活；二是Ire1β酶切28S核糖體RNA意義：減輕ER內(nèi)蛋白加工機(jī)制負(fù)擔(dān)可減輕細(xì)胞損傷11心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第11頁（三）NF-κB激活效應(yīng)NF-κB是EOR關(guān)鍵靶因子，也是免疫-炎癥反應(yīng)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子（四）影響脂類代謝

固醇調(diào)整級聯(lián)反應(yīng)所激活轉(zhuǎn)錄因子SREBP靶基因包含：膽固醇合成酶系基因，脂肪酸合成酶系基因，與細(xì)胞攝取膽固醇和脂肪酸相關(guān)蛋白基因等意義：調(diào)整膽固醇和脂肪酸合成與攝取，影響生物膜合成

(五）ERS&[Ca2+]i調(diào)整和氧化應(yīng)激反應(yīng)

12心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第12頁（六）過強(qiáng)/連續(xù)ERS誘導(dǎo)細(xì)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過強(qiáng)時(shí)促凋亡機(jī)制占主導(dǎo)：激活Caspase-12:ERS使胞漿caspase-7轉(zhuǎn)位至ER表面，酶切ER漿面caspase-12。GRP78可抑制caspase-12所致凋亡誘導(dǎo)CHOP（C/EBPhomologyprotein）表示。其基因含有ERSE，可被ERS誘導(dǎo)表示繼而促進(jìn)凋亡激活線粒體介導(dǎo)凋亡通路其它機(jī)制，如活化Ire1激活JNK13心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第13頁ERstress-inducedapoptoticpathwaysHiderouYoshida.FEBSJournal.;274:630–65814心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第14頁MammalianERstressresponseHiderouYoshida.FEBSJournal.;274:630–65815心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第15頁誘發(fā)ERS產(chǎn)生預(yù)適應(yīng)保護(hù)；經(jīng)過轉(zhuǎn)基因等方法使ER分子伴侶等高表示可能成為細(xì)胞保護(hù)主要策略問題：ERS與線粒體和胞核等其它細(xì)胞器應(yīng)激之間關(guān)系、其在組織與器官功效障礙中作用、在疾病發(fā)生與發(fā)展中意義等，這些問題處理將有利于揭示疾病亞細(xì)胞機(jī)制并尋找有效新防治辦法16心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第16頁ERS反應(yīng)過程（一）早期蛋白質(zhì)合成開啟暫停

快速發(fā)生（~數(shù)分鐘）參加翻譯起始復(fù)合體形成eIF2有α、β、γ亞基,磷酸化eIF2α蛋白可抑制eIF2βGTP-GDP交換功效，使eIF2不能被重復(fù)利用促進(jìn)磷酸化反應(yīng)蛋白激酶分別是GCN2、HRI、PKR。ERS都經(jīng)過PERK（PKR-likeERKinase,PERK）激活eIF2α蛋白磷酸化，然后產(chǎn)生蛋白質(zhì)翻譯開啟停頓負(fù)反饋性抑制蛋白質(zhì)合成，減輕了新合成蛋白深入堆積，這種抑制是一個(gè)暫時(shí)防御性辦法17心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第17頁

（二）ERS中期整合應(yīng)激反應(yīng)

ERS原較長時(shí)間暴露時(shí)，ER特有應(yīng)激蛋白如伴侶蛋白GRP78、GRP94以及GADD34、CHOP、ATF4等表示增加，從而提升受損細(xì)胞應(yīng)付未折疊蛋白或抵抗其它應(yīng)激原因能力這些應(yīng)激蛋白表示增加中間步驟離不開磷酸化eIF2α直接參加磷酸化eIF2α蛋白整合了包含蛋白質(zhì)合成恢復(fù)與特有應(yīng)激蛋白表示等后磷酸化eIF2α蛋白反應(yīng)，這類反應(yīng)總稱為整合應(yīng)激反應(yīng)（integratedstressresponse,ISR),需1-2小時(shí)才能完成18心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第18頁（三）后期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)性凋亡過程

整合應(yīng)激反應(yīng)演進(jìn)，首先調(diào)動(dòng)應(yīng)激反應(yīng)蛋白以抵抗應(yīng)激誘因存在有害影響和調(diào)整ER功效以適應(yīng)新內(nèi)環(huán)境改變另首先表示有可能造成細(xì)胞死亡應(yīng)激蛋白調(diào)整基因如CHOP等，以備最終去除根本無法恢復(fù)正常功效受損細(xì)胞有一套本身完整、與線粒體性細(xì)胞凋亡平行信號傳遞通路：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解（ER-associateddegradation,ERAD）.READ大致包含ERS誘導(dǎo)CHOP/GADD153表示、c-JNK活化和/或capase-12蛋白水解酶活化等方式19心血管疾病內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激第19頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與心肌重塑和心力衰竭細(xì)胞應(yīng)激原(缺血缺氧牽張神經(jīng)內(nèi)分泌因子)---細(xì)胞應(yīng)激(ERS,分子markers)---適應(yīng)反應(yīng)心肌肥大向心衰發(fā)展(連續(xù)ERS)---[Ca2+]ioverload,OFR,應(yīng)激蛋白,線粒體應(yīng)激,核應(yīng)激