G蛋白与原发性高血压关系的研究进展
作者：张明华
单位：中国人民解放军总医院心内科实验室 北京 100853
关键词：
高血压杂志000230
中图分类号：R544.1;Q559;R318.04 文献标识码：A 文章编号：1006-2866(2000)06-0179-03
Advance of Research in Relation of G Protein and Essential Hpertension
ZHANG Ming-hua
(Laboratory of Department of Cardiology,General Hospital of PLA, Beijing 100853,China)
, http://www.100md.com
G蛋白是一组具有GTP结合、水解活性的蛋白质，在细胞膜受体和效应蛋白之间的信息传递过程中起中介作用。G蛋白由三个亚单位组成：Gα、Gβ、Gγ。目前已知G蛋白α亚单位有21种，由17个基因编码，按照氨基酸序列分为4个亚组：Gs、Gi、Gq、G12；β亚单位有5种；γ亚单位有6种。在非活性状态下Gα与GDP联接，Gβ、Gγ构成Gβγ复合体。一旦G蛋白被激活，GDP被GTP取代，Gα则具有GTP酶的活性，并与Gβγ复合体分离。G蛋白各种α亚单位、βγ亚单位复合体可以各自独立或同时、协同或拮抗地影响效应分子的活性，调节细胞内不同酶的活性和细胞膜离子通道的开放与闭合，引发一系列复杂的细胞生物学效应。
G蛋白在信号传导过程中起"分子开关"作用。在高血压的发生、发展过程中可能发挥重要的作用。研究显示,胞外血管活性多肽、生长因子及细胞因子均通过激活血管平滑肌细胞膜上的G蛋白,控制血管平滑肌细胞(SMC)的舒缩、合成、分泌、分化、迁移和增殖等功能。 G蛋白对维持血管壁的完整性以及调节血管张力起极为重要的作用。此外，机械牵拉(前后负荷的上升)、固醇类物质、甲状腺激素、血管紧张素、加压素和一些生长因子等等，可以通过膜受体偶联的G蛋白引起心肌细胞肥大。所以，G蛋白含量异常及功能紊乱,均可能与高血压、动脉粥样硬化、冠心病等有极为重要的关系。而G蛋白基因突变可导致G蛋白结构、含量异常及功能改变。本文拟就G蛋白与原发性高血压关系的研究进展作一简要综述。
, 百拇医药
1 自发性高血压大鼠G蛋白异常与高血压:
近年来的研究显示，与对照组京都威斯特大鼠 (WKY)相比较，自发性高血压大鼠(SHR)存在着G蛋白功能异常。
例如，研究基础状态下和G蛋白激活后, 自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内肌醇磷脂代谢的改变。结果显示:在基础状态下自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内三磷酸肌醇(InsP3)的含量基本正常;GTPγS激活G蛋白后,动脉平滑肌细胞三磷酸肌醇的增加呈剂量和时间依赖性; G蛋白的持续激活使自发性高血压大鼠的三磷酸肌醇的增量显著大于 Wistar-Kyoto对照组大鼠。上述结果提示,自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内G蛋白-肌醇磷脂途径对外源性刺激的敏感性过高,这可能与该途径一些成分的数目、结构或功能存在着某些变异有关[1]。
研究去甲肾上腺素(NE)对主动脉血管平滑肌细胞(VSMCs)内三磷酸肌醇(InsP3)含量的影响,结果显示,在基础状态下SHR和WKY的VSMCs内InsP3含量无明显差异。在NE作用下,WKY的VSMCs内InsP3值迅速增加，10秒钟内即达高峰,而SHR的VSMCs内InsP3的增加呈双相性,除快相峰值明显大于WKY外,慢相峰值也显著大于对照组,并且InsP3值增高后持续时间延长。GTPγS激活G蛋白后,SHR的VSMCs内InsP3的增量显著大于WKY。提示,SHR的VSMCs内α1肾上腺素受体-肌醇磷脂途径对激活剂的反应性过高, 这一途径的一些成份数目、结构或功能可能存在着某些变异[2]。
, 百拇医药
研究G蛋白激动剂GTPγS和抑制剂GDPβS对卒中易感型自发性高血压大鼠(SHRsp)及常压大鼠(Wistar)肠系膜动脉A4～A5分支阻力血管平滑肌钙通道的影响，结果发现G蛋白可激活自发性高血压大鼠内脏阻力血管平滑肌电压依赖性钙通道。其作用特点有利于外钙内流,这可能是高血压时外周阻力增高的原因之一[3]。
2 G蛋白异常与原发性高血压:
2.1 β3亚单位异常与原发性高血压:Siffert W等首先报道一些培养的原发性高血压病人的淋巴细胞中，百日咳毒素敏感的G蛋白信号传递增强[4,5，6]。进一步研究，在G蛋白β3亚单位基因第10外显子内检测到一个多态C825T。其中T等位基因与G蛋白β3亚单位的一个剪接变异(β3-s)相关联。该变异使第9外显子498～620位核苷酸缺失，造成G蛋白β3亚单位少41个氨基酸和一个WD重复区，结果最终形成的G蛋白复合体比野生型的G蛋白复合体活性更高。Western～blot分析表明，G蛋白β3-s表达主要见于携带T等位基因的个体。对德国白人426名高血压患者和427名正常对照进行基因型分析，结果表明T等位基因与原发性高血压相关联[7]。 最近，Beige J等对德国白人479名原发性高血压患者和1 000名性别、年龄匹配的对照进行的研究得到类似的结果[8]。而且，进一步的研究发现，在德国白人原发性高血压患者中825T等位基因与肥胖[9]、左室舒张末期充盈不良(高血压性心脏病的早期表现之一)[10]以及高舒张压和低血浆肾素水平相关联[11]。
, 百拇医药
Benjafield AV等对双亲均为高血压患者的澳大利亚白人原发性高血压患者和双亲血压均正常的对照 进行了研究，结果也提示T等位基因与原发性高血压相关联[12]。对加拿大Oji Cree族原发性高血压患者及正常对照进行的研究也得到同样的结果[13]。但是Kato N等对日本[14]， Brand E等对法国[15]原发性高血压患者及其正常对照进行的研究却未发现825T等位基因型与高血压有关。
2.2 α亚单位异常与原发性高血压:β肾上腺素能受体(βAR)-Gs蛋白系统介导心脏和血管平滑肌细胞内腺苷酸环化酶的激活。Gsα亚单位偶联β1AR和β2AR，可以刺激cAMP的产生，因此在心输出量和外周血管阻力的神经内分泌调节方面起重要作用[16，17，18]。最近，在英格兰人中的一项研究发现编码Gsα亚单位的基因GNAS1第五外显子存在一个无义突变(ATT→ATC，异亮氨酸)，产生一个FokⅠ酶切多态位点，并且发现该多态位点与原发性高血压及其对β阻滞剂的治疗反应相关联。表明Gsα亚单位基因可能携带与高血压发病有关的功能变异[19]。但是，FokⅠ多态位点与高血压病人肥胖、左室质量指数、血浆肾素水平之间有无关联，在其他种族中是否与高血压相关，至今尚无研究报道。
, http://www.100md.com
3 结语:
综上所述，G蛋白是一组与细胞膜受体偶联的胞浆内蛋白质，具有GTP酶活性，参与细胞信息传递过程，引发多种生物学效应。G蛋白功能异常可能在原发性高血压的发生、发展过程中发挥重要的作用。已有的研究表明，G蛋白亚单位基因多态变异可引起G蛋白功能异常，并与原发性高血压及其药物治疗反应相关联。但是，有关的研究工作才刚刚开始，还有大量的工作要做，已取得的结果还需要在不同的人种，采用不同的方法和更大的样本数进行广泛、深入的研究。
(刘国树 审校)
参考文献
[1] 胡申江,黄元伟. 自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内肌醇磷脂代谢的改变[J].生理学报 1997，49(1):95-98.
[2] 胡申江,黄元伟,陈伟平. 去甲肾上腺素促使血管平滑肌细胞内三磷酸肌醇含量的增加[J].中国病理生理杂志 1997，13(5):475-478.
, http://www.100md.com
[3] 何加强,郑永芳,屈金河，等. GTPγS及GDPβS对SHRsp内脏阻力血管平滑肌钙通道的影响[J].中国医学科学院学报 1998，20(2):95-102.
[4] Siffert W, et al. Enhanced G protein activation in immortalized lymphoblasts from patients with essential hypertension[J].J Clin Invest 1995，96:759-766.
[5] Pitruck F, et al. Selectively enhanced cellular signaling by Gi proteins in essential hypertension. Gαi2, Gαi3, Gβ1, and Gβ2 are not mutated[J].Circ Res 1996，79:974-983.
, 百拇医药
[6] Siffert W. G proteins and hypertension: an alternative candidate gene approach[J] Kidney Int 1998，53:(6):1466-70.
[7] Siffert W, Rosskopf D, Siffert G, et al. Association of a human G-proteinβ3 subunit variant with hypertension[J].Nat Genet 1998，18:45-48.
[8]Beige J, Hohenbleicher H, Distler A, et al. G-Protein beta 3 subunit C825Tvariant and ambulatory blood pressure in essential hypertension[J].Hypertens1999，33(4):1049-1051.
, http://www.100md.com
[9] Siffert W， Naber C， Walla M，et al. G protein beta3 subunit 825T allele and its potential association with obesity in hypertensive individuals[J]，J Hypertens 1999，17(8):1095-1098.
[10] Jacobi J, Hilgers KF, Schlaich MP, et al. 825T allele of the G-protein β3 subunit gene (GNB3) is associated with impaired left ventricular diastolic filling in essential hypertension[J].J Hypertens 1999，17:1457-1426.
[11] Schunkert H, Hense HW, Doring A,et al. Association between a polymorphism in the G protein beta3 subunit gene and lower renin and elevated diastolic blood pressure levels[J].Hypertension 1998，32(3): 510-513.
, http://www.100md.com
[12] Benjafield AV, Jeyasingam CL, Nyholt DR,et al. G-protein beta 3 subunit gene (GNB3) variant in causation of essential hypertension[J].Hypertens 1998;32(6): 1094-1097.
[13] Hegele RA, Harris SB, Hanley AJ, et al. G protein beta3 subunit gene variant and blood pressure variation in Canadian Oji-Cree[J].Hypertens 1998，32(4):688-692.
[14] Kato N, Sugiyama T, Morita H, et al. G protein beta3 subunit variant and essential hypertension in Japanese[J].Hypertens 1998，32(5):935-938.
, 百拇医药
[15] Brand E, Herrmann SM, Nicaud V, et al. The 825C/T polymorphism of the G-protein subunit beta3 is not related to hypertension[J] Hypertens 1999;33(5):1175-1178
16 Eschenhagen T. G proteins and the heart[J].Cell Biol Int 1993，17:723-749.
[17] Asano M, Masuzawa k, Matsuda T, et al. Reduced function of the stimulatory GTP-binding protein in beta adrenoceptor-adenylate cyclase system of femoral arteries isolated from spontaneously hypertensive rats[J].J Pharmacol Exp Ther 1998，246:709-718.
[18] Neer EJ. Heterotrimeric G proteins: organizers of transmembrane signals[J].Cell 1995，80:249-257.
[19] Jia H, Hingorani AD, Sharma P, et al. Association of the G(s)alpha gene with essential hypertension and response to beta-blockade[J].Hypertens 1999，34(1):8-14.
收稿日期：1999-02-25, 百拇医药
单位：中国人民解放军总医院心内科实验室 北京 100853
关键词：
高血压杂志000230
中图分类号：R544.1;Q559;R318.04 文献标识码：A 文章编号：1006-2866(2000)06-0179-03
Advance of Research in Relation of G Protein and Essential Hpertension
ZHANG Ming-hua
(Laboratory of Department of Cardiology,General Hospital of PLA, Beijing 100853,China)
, http://www.100md.com
G蛋白是一组具有GTP结合、水解活性的蛋白质，在细胞膜受体和效应蛋白之间的信息传递过程中起中介作用。G蛋白由三个亚单位组成：Gα、Gβ、Gγ。目前已知G蛋白α亚单位有21种，由17个基因编码，按照氨基酸序列分为4个亚组：Gs、Gi、Gq、G12；β亚单位有5种；γ亚单位有6种。在非活性状态下Gα与GDP联接，Gβ、Gγ构成Gβγ复合体。一旦G蛋白被激活，GDP被GTP取代，Gα则具有GTP酶的活性，并与Gβγ复合体分离。G蛋白各种α亚单位、βγ亚单位复合体可以各自独立或同时、协同或拮抗地影响效应分子的活性，调节细胞内不同酶的活性和细胞膜离子通道的开放与闭合，引发一系列复杂的细胞生物学效应。
G蛋白在信号传导过程中起"分子开关"作用。在高血压的发生、发展过程中可能发挥重要的作用。研究显示,胞外血管活性多肽、生长因子及细胞因子均通过激活血管平滑肌细胞膜上的G蛋白,控制血管平滑肌细胞(SMC)的舒缩、合成、分泌、分化、迁移和增殖等功能。 G蛋白对维持血管壁的完整性以及调节血管张力起极为重要的作用。此外，机械牵拉(前后负荷的上升)、固醇类物质、甲状腺激素、血管紧张素、加压素和一些生长因子等等，可以通过膜受体偶联的G蛋白引起心肌细胞肥大。所以，G蛋白含量异常及功能紊乱,均可能与高血压、动脉粥样硬化、冠心病等有极为重要的关系。而G蛋白基因突变可导致G蛋白结构、含量异常及功能改变。本文拟就G蛋白与原发性高血压关系的研究进展作一简要综述。
, 百拇医药
1 自发性高血压大鼠G蛋白异常与高血压:
近年来的研究显示，与对照组京都威斯特大鼠 (WKY)相比较，自发性高血压大鼠(SHR)存在着G蛋白功能异常。
例如，研究基础状态下和G蛋白激活后, 自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内肌醇磷脂代谢的改变。结果显示:在基础状态下自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内三磷酸肌醇(InsP3)的含量基本正常;GTPγS激活G蛋白后,动脉平滑肌细胞三磷酸肌醇的增加呈剂量和时间依赖性; G蛋白的持续激活使自发性高血压大鼠的三磷酸肌醇的增量显著大于 Wistar-Kyoto对照组大鼠。上述结果提示,自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内G蛋白-肌醇磷脂途径对外源性刺激的敏感性过高,这可能与该途径一些成分的数目、结构或功能存在着某些变异有关[1]。
研究去甲肾上腺素(NE)对主动脉血管平滑肌细胞(VSMCs)内三磷酸肌醇(InsP3)含量的影响,结果显示,在基础状态下SHR和WKY的VSMCs内InsP3含量无明显差异。在NE作用下,WKY的VSMCs内InsP3值迅速增加，10秒钟内即达高峰,而SHR的VSMCs内InsP3的增加呈双相性,除快相峰值明显大于WKY外,慢相峰值也显著大于对照组,并且InsP3值增高后持续时间延长。GTPγS激活G蛋白后,SHR的VSMCs内InsP3的增量显著大于WKY。提示,SHR的VSMCs内α1肾上腺素受体-肌醇磷脂途径对激活剂的反应性过高, 这一途径的一些成份数目、结构或功能可能存在着某些变异[2]。
, 百拇医药
研究G蛋白激动剂GTPγS和抑制剂GDPβS对卒中易感型自发性高血压大鼠(SHRsp)及常压大鼠(Wistar)肠系膜动脉A4～A5分支阻力血管平滑肌钙通道的影响，结果发现G蛋白可激活自发性高血压大鼠内脏阻力血管平滑肌电压依赖性钙通道。其作用特点有利于外钙内流,这可能是高血压时外周阻力增高的原因之一[3]。
2 G蛋白异常与原发性高血压:
2.1 β3亚单位异常与原发性高血压:Siffert W等首先报道一些培养的原发性高血压病人的淋巴细胞中，百日咳毒素敏感的G蛋白信号传递增强[4,5，6]。进一步研究，在G蛋白β3亚单位基因第10外显子内检测到一个多态C825T。其中T等位基因与G蛋白β3亚单位的一个剪接变异(β3-s)相关联。该变异使第9外显子498～620位核苷酸缺失，造成G蛋白β3亚单位少41个氨基酸和一个WD重复区，结果最终形成的G蛋白复合体比野生型的G蛋白复合体活性更高。Western～blot分析表明，G蛋白β3-s表达主要见于携带T等位基因的个体。对德国白人426名高血压患者和427名正常对照进行基因型分析，结果表明T等位基因与原发性高血压相关联[7]。 最近，Beige J等对德国白人479名原发性高血压患者和1 000名性别、年龄匹配的对照进行的研究得到类似的结果[8]。而且，进一步的研究发现，在德国白人原发性高血压患者中825T等位基因与肥胖[9]、左室舒张末期充盈不良(高血压性心脏病的早期表现之一)[10]以及高舒张压和低血浆肾素水平相关联[11]。
, 百拇医药
Benjafield AV等对双亲均为高血压患者的澳大利亚白人原发性高血压患者和双亲血压均正常的对照 进行了研究，结果也提示T等位基因与原发性高血压相关联[12]。对加拿大Oji Cree族原发性高血压患者及正常对照进行的研究也得到同样的结果[13]。但是Kato N等对日本[14]， Brand E等对法国[15]原发性高血压患者及其正常对照进行的研究却未发现825T等位基因型与高血压有关。
2.2 α亚单位异常与原发性高血压:β肾上腺素能受体(βAR)-Gs蛋白系统介导心脏和血管平滑肌细胞内腺苷酸环化酶的激活。Gsα亚单位偶联β1AR和β2AR，可以刺激cAMP的产生，因此在心输出量和外周血管阻力的神经内分泌调节方面起重要作用[16，17，18]。最近，在英格兰人中的一项研究发现编码Gsα亚单位的基因GNAS1第五外显子存在一个无义突变(ATT→ATC，异亮氨酸)，产生一个FokⅠ酶切多态位点，并且发现该多态位点与原发性高血压及其对β阻滞剂的治疗反应相关联。表明Gsα亚单位基因可能携带与高血压发病有关的功能变异[19]。但是，FokⅠ多态位点与高血压病人肥胖、左室质量指数、血浆肾素水平之间有无关联，在其他种族中是否与高血压相关，至今尚无研究报道。
, http://www.100md.com
3 结语:
综上所述，G蛋白是一组与细胞膜受体偶联的胞浆内蛋白质，具有GTP酶活性，参与细胞信息传递过程，引发多种生物学效应。G蛋白功能异常可能在原发性高血压的发生、发展过程中发挥重要的作用。已有的研究表明，G蛋白亚单位基因多态变异可引起G蛋白功能异常，并与原发性高血压及其药物治疗反应相关联。但是，有关的研究工作才刚刚开始，还有大量的工作要做，已取得的结果还需要在不同的人种，采用不同的方法和更大的样本数进行广泛、深入的研究。
(刘国树 审校)
参考文献
[1] 胡申江,黄元伟. 自发性高血压大鼠动脉平滑肌细胞内肌醇磷脂代谢的改变[J].生理学报 1997，49(1):95-98.
[2] 胡申江,黄元伟,陈伟平. 去甲肾上腺素促使血管平滑肌细胞内三磷酸肌醇含量的增加[J].中国病理生理杂志 1997，13(5):475-478.
, http://www.100md.com
[3] 何加强,郑永芳,屈金河，等. GTPγS及GDPβS对SHRsp内脏阻力血管平滑肌钙通道的影响[J].中国医学科学院学报 1998，20(2):95-102.
[4] Siffert W, et al. Enhanced G protein activation in immortalized lymphoblasts from patients with essential hypertension[J].J Clin Invest 1995，96:759-766.
[5] Pitruck F, et al. Selectively enhanced cellular signaling by Gi proteins in essential hypertension. Gαi2, Gαi3, Gβ1, and Gβ2 are not mutated[J].Circ Res 1996，79:974-983.
, 百拇医药
[6] Siffert W. G proteins and hypertension: an alternative candidate gene approach[J] Kidney Int 1998，53:(6):1466-70.
[7] Siffert W, Rosskopf D, Siffert G, et al. Association of a human G-proteinβ3 subunit variant with hypertension[J].Nat Genet 1998，18:45-48.
[8]Beige J, Hohenbleicher H, Distler A, et al. G-Protein beta 3 subunit C825Tvariant and ambulatory blood pressure in essential hypertension[J].Hypertens1999，33(4):1049-1051.
, http://www.100md.com
[9] Siffert W， Naber C， Walla M，et al. G protein beta3 subunit 825T allele and its potential association with obesity in hypertensive individuals[J]，J Hypertens 1999，17(8):1095-1098.
[10] Jacobi J, Hilgers KF, Schlaich MP, et al. 825T allele of the G-protein β3 subunit gene (GNB3) is associated with impaired left ventricular diastolic filling in essential hypertension[J].J Hypertens 1999，17:1457-1426.
[11] Schunkert H, Hense HW, Doring A,et al. Association between a polymorphism in the G protein beta3 subunit gene and lower renin and elevated diastolic blood pressure levels[J].Hypertension 1998，32(3): 510-513.
, http://www.100md.com
[12] Benjafield AV, Jeyasingam CL, Nyholt DR,et al. G-protein beta 3 subunit gene (GNB3) variant in causation of essential hypertension[J].Hypertens 1998;32(6): 1094-1097.
[13] Hegele RA, Harris SB, Hanley AJ, et al. G protein beta3 subunit gene variant and blood pressure variation in Canadian Oji-Cree[J].Hypertens 1998，32(4):688-692.
[14] Kato N, Sugiyama T, Morita H, et al. G protein beta3 subunit variant and essential hypertension in Japanese[J].Hypertens 1998，32(5):935-938.
, 百拇医药
[15] Brand E, Herrmann SM, Nicaud V, et al. The 825C/T polymorphism of the G-protein subunit beta3 is not related to hypertension[J] Hypertens 1999;33(5):1175-1178
16 Eschenhagen T. G proteins and the heart[J].Cell Biol Int 1993，17:723-749.
[17] Asano M, Masuzawa k, Matsuda T, et al. Reduced function of the stimulatory GTP-binding protein in beta adrenoceptor-adenylate cyclase system of femoral arteries isolated from spontaneously hypertensive rats[J].J Pharmacol Exp Ther 1998，246:709-718.
[18] Neer EJ. Heterotrimeric G proteins: organizers of transmembrane signals[J].Cell 1995，80:249-257.
[19] Jia H, Hingorani AD, Sharma P, et al. Association of the G(s)alpha gene with essential hypertension and response to beta-blockade[J].Hypertens 1999，34(1):8-14.
收稿日期：1999-02-25, 百拇医药