G 蛋白偶聯受體激酶4（GRK4）在高血壓中的研究進展

于曼曼，楊立莉，李棋芬，司繼剛

1.濱州醫學院藥學院，山東煙臺 264003；2.淄博市中心醫院臨床藥學科，山東淄博 255036

高血壓在全球被認為是引起心血管疾病和其他具有不良臨床結果疾病的主要危險因素，包括中風、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，延緩心血管疾病進展，已經成為目前研究的熱點。

高血壓的發病原因較為復雜。多項研究表明，G 蛋白偶聯受體激酶4（G protein-coupled receptor kinase 4, GRK4）在高血壓的發病機制和對抗高血壓治療的反應中起著至關重要的作用[3-5]。例如，Zhang Y 等[5]研究發現，脂聯素對鈉排泄的刺激作用在高血壓中受損，主要歸因于腎臟 GRK4 表達和活性增加。高血壓患者腎臟特異性下調GRK4 可使脂聯素介導的鈉排泄恢復，從而降低自發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 個交感神經系統（sympathetic nervous system, SNS）和腎素-血管緊張素系統（rennin angiotensin system , RAS）相關基因進行靶向測序，發現GRK4 基因多態性與高血壓有關。GRK4 和β2腎上腺素能受體（adrenergic β2receptor, ADRB2）可能通過調節 SNS 在高血壓中發揮協同作用，是新疆漢族發生原發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以及降壓治療的不良心血管結果有關[7]。因此，本文綜述了GRK4 在高血壓發生、發展中的作用及機制，將為未來設計用于高血壓預防和治療的多靶點藥物提供參考。

1 G 蛋白偶聯受體激酶4

G 蛋白偶聯受體激酶（G protein coupled receptor kinases, GRKs）是 調 節G 蛋 白 偶 聯 受 體（G protein-coupled receptors, GPCRs）磷酸化脫敏的關鍵激酶[8]。GRKs 家族有7 個亞型，根據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），局限表達分布于腎臟、大腦、子宮肌層等組織器官[11-12]。在基礎狀態下，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豐富[13]。Yang Y等[14]研究表明腎臟中內皮素B 型受體（endothelin B receptor, ETBR）介導的利尿和利鈉作用在高血壓狀態下受損，主要是由 GRK4 介導的 ETBR 過度磷酸化而引起的。GRK4 的下調可以恢復這些自發性高血 壓 大 鼠（spontaneous hypertension rat, SHR) 中 ETBR 介導的尿鈉排泄的作用，表明 GRK4 可以靶向恢復受損的 ETBR 的功能，成為治療高血壓的有希望的靶點。此外，Li L 等[15]研究發現GRK4 高表達或活性增加導致心肌梗死后心肌細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疾病發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

原發性高血壓的一個普遍特征是腎臟內鈉和水處理的相對缺陷。據估計，當鹽攝入量增加時，腎內多巴胺能系統負責調節超過50%的鈉和水的排泄，該系統的功能障礙會對血管內容量和全身血壓的調節產生深遠的影響。有研究表明，腎臟中多巴胺D1 樣受體是多巴胺系統介導鈉轉運調節的主要決定因素。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 樣受體的調節[16-17]。據報道，在人類原發性高血壓中，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 蛋白效應復合物腺苷酸環化酶解偶聯，而此解偶聯的機制主要是GRK4 的持續激活，導致 D1 受體過度磷酸化，這在動物和細胞實驗中已經得到了驗證[18-19]。

Grillo A 等[20]研究發現，長期暴露于細顆粒物（PM2.5）會導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 受體介導的對Na+-K+-ATP 酶活性的抑制作用，降低了D1 受體的表達，并增加了腎近端小管細胞中D1 受體的磷酸化。然而，多巴胺D1 受體表達和功能的下調主要是由于腎近端小管細胞暴露于PM2.5 后GRK4 表達升高，這個結果通過小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA）下調GRK4 逆轉了多巴胺D1 受體的表達和功能得到驗證。Marketou ME 等[21]通過探索宮內冷應激對妊娠大鼠的子代高血壓影響的研究中發現，產前冷應激通過降低多巴胺 D1 受體相關的血管舒張作用來升高血壓，這主要歸因于多巴胺 D1 受體的表達和功能的降低。此外，研究發現，產前冷應激處理的子代動脈GRK4 的表達高于對照組，這可能導致產前冷應激處理的子代腸系膜動脈D1 受體的磷酸化和內化增加，并導致受體脫敏和血管功能障礙。結果表明，GRK4 和多巴胺 D1 受體可能是母體及子代高血壓的關鍵決定因素。一項利用超聲靶向微泡破壞技術向自發性高血壓大鼠腎臟注射GRK4 siRNA 微泡的研究發現，其可以通過抑制腎臟GRK4 的表達，改善腎臟的利鈉、利尿功能，使D1 樣受體的活性恢復，增加鈉的排泄，使血壓下降。因此，基于上述研究結果，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 的基因多態性

3.1 GRK4 基因多態性、鹽敏感性與高血壓的關聯

鹽敏感性是一種血壓對鹽的個體遺傳易感性，當高鹽攝入后，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險[22]。鹽敏感性高血壓患者的24 h 動態血壓節律會異常變化，發生危險的風險率很高，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出很大的異質性。它對微循環系統具有有害影響，會通過增加外周阻力而導致高血壓，也會加劇高血壓的表現。即使在血壓正常的受試者中，鹽的攝入也會導致全身性促炎狀態，同時導致微血管內皮炎癥、解剖結構重塑和功能異常。因此，血壓鹽敏感性也被認為是心腦血管疾病的獨立危險因子[23]。

研究發現，GRK4 基因變異與鹽敏感性有關。一項關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，對鹽敏感性的預測率高達94.4%[24]。一個關于藏族人群的研究表明，在鹽敏感性的基礎上，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因素[25]。動物研究發現，在給予不同鹽飲食的情況下，GRK4 A142V 轉基因小鼠比起 GRK4 A486V 轉基因小鼠來說，其對鹽更敏感，在正常鹽飲食時就會出現血壓升高的情況。以上研究顯示 GRK4 基因、鹽敏感性和高血壓之間存在關聯。

3.2 GRK4 基因多態性與高血壓預測模型

多位點分析顯示，高血壓與GRK4 和其他基因相互作用有關。一個關于非洲人群的研究顯示，血管緊張素轉換酶插入/刪除突變和GRK4 R65L 的結合是預測高血壓的最佳遺傳模型(預測高血壓的成功率為70.5%)[26]。在巴西人群中進行的一項研究中稱，GRK4 A486V 和內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[27]。在日本受試者的研究中發現，對于低腎素高血壓患者，最佳遺傳模型包括GRK4 A142V 和CYP11B2 C344T，預測成功率為77.8%[28]。

4 GRK4 和高血壓藥物基因組學

一項非裔美國人高血壓的研究發現，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，對美托洛爾的反應較不敏感[27]。而在一項關于高血壓藥物基因組學的研究中發現，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，24 h 平均收縮壓（mean systolic blood pressure, mSBP）的絕對值更高。并且，他們為了更好地評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（smoothness index, SI）。MP 過度升高被認為會增加動脈粥樣硬化和左心室異常的發生率，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立指標，用于評估降壓的可持續性。進一步研究發現，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作用，甚至更好的預后。這些結果表明，GRK4 等位基因變異與多種高血壓藥物基因組學有關。

臨床上的降壓藥物大多都是單靶點藥物，只與某一個受體結合。例如，血管緊張素轉化酶抑制劑（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，使單一藥物產生多靶點作用，增強降血壓的作用。GRK4 在血壓調控相關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有關，因此可能對研發抗高血壓的多靶點藥物有著關鍵的作用。

5 GRK4 與高血壓、乳腺癌的關系

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，常出現兩種疾病并存的情況。作為腫瘤中發病率第二高的乳腺癌，逐漸受到廣泛關注，成為眾多研究的主題。近年來，許多研究發現乳腺癌與高血壓之間存在關聯，一項對 11 643 例乳腺癌患者的薈萃分析研究顯示，高血壓與乳腺癌風險的增加有顯著的關聯。乳腺癌風險增加是絕經后高血壓女性特有的，乳腺癌和高血壓之間存在正相關性。因此，探索高血壓與乳腺癌的關系及其共發機制的研究將對臨床工作大有裨益，對該領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后。

目前，關聯高血壓和乳腺癌的分子機制仍未確定，若干證據表明GRK4 是一種候選蛋白。GRK4不僅會導致高血壓，還存在于乳腺癌細胞中。在單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism, SNP）的情況下，GRK4 的持續激活會導致高血壓。而GRK4 在腎臟中的表達受cMyc 調控，cMyc 是一種在乳腺癌中擴增的致癌基因。Matsubayashi J 等[30]報道 GRK4 同種型在人乳腺癌組織中表達，但在正常上皮細胞中不表達。GRK4 在乳腺癌細胞中的過表達會增加增殖率。乳腺上皮轉錄組中的全局差異等位基因特異性表達分析已確定 GRK4、A142V 和 R65L 的兩個 SNP 作為乳腺癌風險基因座。這些數據表明，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 種乳腺癌細胞系中的表達情況；采用TaqMan 基因分型定量聚合酶鏈反應（quantitative polymerase chain reaction, qPCR）檢測乳腺癌細胞株和乳腺癌cDNA芯片中GRK4 基因單核苷酸多態性。研究結果表明，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種乳腺癌細胞系中均有表達，但在乳腺良性上皮細胞系MCF-10A 中無表達。在乳腺癌細胞系中鑒定出了GRK4 基因中的3 個高血壓相關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 細胞中敲除cMyc 能顯著降低其生長速度，而GRK4 的重新表達可以挽救這種情況。因此，GRK4 在乳腺癌中可能充當了獨立的增殖促進劑，靶向抑制GRK4 可能是高血壓和乳腺癌的新療法。

越來越多的證據表明，GRK4 基因變異與高血壓之間存在遺傳關聯。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，高血壓與乳腺癌風險增加有關，GRK4 在乳腺癌細胞中上調，乳腺癌組織攜帶單個高血壓相關SNP 的頻率更高，從而使GRK4 活性更高或持續存在，GRK4 是促進乳腺癌細胞增殖的獨立因素。這些發現值得未來進一步研究，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。