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[摘要] G蛋白信号转导的调节是当前分子生物学研究的热点内容之一。G蛋白信号转导的持续时间和强度受G蛋白信号调节因子的调节。作为一个不断增加的新的蛋白家族，RGS都有一个高度保守的具有GAP活性的RGS结构域。这些RGS蛋白的功能也正在逐渐被认识。目前在心血管疾病中研究和认识较多的是RGS2。本文将对RGS2与高血压等心血管疾病的关系作一综述。
[关键词] G蛋白信号转导；信号调节因子2；心血管疾病；分子生物学
[中图分类号] R54 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2012）01（a）-０14－０2
G蛋白信号转导的调节是当前分子生物学研究的热点内容之一。G蛋白藕联受体（G protein-coupled receptors，GPCRs）和特异性的配体结合后，选择性地激活不同的G蛋白，将信号通过不同途径传递到细胞内。GPCRs在高血压和心血管疾病中的作用已经得到公认[1]。GPCRs例如β肾上腺素能受体和血管紧张素受体的拮抗剂已成为心血管疾病治疗的基石。目前发现G蛋白信号转导虽然形式多样，但其共同过程均为鸟苷酸酶循环（GTPase cycle），包括GTP/GDP交换和GTP水解两个环节。G蛋白信号转导的持续时间和强度受G蛋白信号调节因子（regulator of G protein signalling，RGS）的调节。RGS主要通过促进GTP酶活性，数千倍地加速GTP水解，以终止G蛋白信号转导。因此，RGS曾被称为GTP酶激活蛋白（GTPase-activating protein，GAP）。除了表现GAP活性以外，RGS还可以通过拮抗G蛋白通路的下游信号分子起负性调控的作用。到现在已经发现了数十种RGS蛋白。作为一个不断增加的新的蛋白家族，RGS都有一个高度保守的具有GAP活性的RGS结构域。这些RGS蛋白的功能也正在逐渐被认识。目前在心血管疾病中研究和认识较多的是RGS2[2]。本文将对RGS2与高血压等心血管疾病的关系作一综述。
1 RGS2的结构与分布
RGS2最早在1994年被发现。RGS2基因有5个外显子，编码24KD的蛋白。5"端有转录因子结合部位，3"端有干扰素和血清反应元件。RGS2属于小分子蛋白，由211个氨基酸组成，包括由大约120个氨基酸组成的GAP活性区域，能够特异性抑制Gqα的GTP酶活性。它的N末端是与胞膜结合所必需的，但去除N末端的78个氨基酸后，它与Gqα亚单位的相互作用不受影响。RGS2上还具有可被蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）、肌氨酸激酶Ⅱ和酪氨酸激酶磷酸化的位点。
2 RGS2的作用机制
2.1 细胞内分布
RGS2的作用机制与它的细胞内再分布有关。通过荧光共聚焦显微镜观察，RGS2主要分布在细胞核及核周，很少分布在胞浆和胞膜上，而其他RGS如RGS4主要是分布在胞浆。当GPCRs被激活时，RGS2更多的是出现在胞浆，并可以和胞膜结合而产生生物学效应[3]。
2.2 GAP活性
RGS2可以通过GAP活性作用于Gq传导的信号途径，使细胞内的磷脂酶C（phospholipase C，PLC）活性下降和钙内流减少，三磷酸肌醇和二酰甘油减少。但RGS2对Gi、Go、Gs、G12/13等亚型没有明显的GAP活性作用。
2.3 通过N末端直接与膜蛋白的结合
RGS2通过N末端直接与膜蛋白的结合可以抑制某些受体的信号传导。Hague C等发现RGS2可以与α1A型肾上腺素能受体的第三个细胞内环状结构结合抑制其信号传导。Bernstein LS等发现RGS2也可以与M1型乙酰胆碱受体的第三个细胞内环状结构结合抑制Gqα信号传导[4]。
3 调节RGS2表达的机制
多个细胞内信号传递途径如PKC、cAMP-PKA、NO-cGMP等在不同的细胞上可以调节RGS2的表达。但这种调节机制存在明显的组织和细胞差异。
3.1 PKC途径G蛋白信号调节因子在血管重塑中的作用
PKC可以两方面地调节RGS2的功能。在人成神经细胞瘤SH-SY5Y细胞，PKC和PKC的激活剂可以上调RGS2的表达，PKC的拮抗剂Ro31-8220、GF109203x和Go6976 可以抑制这种效应。研究者认为这可能是RGS2作用于PKC信号途径的负反馈机制。但在红细胞膜上的研究表明，PKC还可以磷酸化并失活RGS2，使其减弱PLC活性。
3.2 NO-cGMP
一氧化氮（Nitric oxide，NO）可以升高细胞内cGMP水平，激活cGMP依赖蛋白激酶Ⅰ-α（cGMP-dependent protein kinaseⅠ-α，PKG1-α），PKG1-α使肌凝蛋白轻链脱磷酸引起血管舒张。而PKG1-α还可以直接结合并磷酸化RGS2，增强其GAP活性，从而减弱肾上腺受体和凝血酶受体蛋白酶激活受体-1介导的血管收缩信号传导。因此RGS2是NO作用和维持血管正常功能所必需的信号分子之一。
4 RGS2在心血管疾病中的作用
4.1 RGS2 在心脏中的调节作用
心肌细胞的生长反应需要GPCRs与Gq的相互作用，在心脏肥大和心力衰竭中Gq信号途径的激活也起关键作用，而且内皮素（endothelin，ET）等因子的促肥大增殖的作用也是通过这种Gq信号途径。Giusti L等发现大鼠心肌母细胞分化时出现了Gq和 RGS2表达的下降。提示RGS2在心肌细胞分化和增殖中可能具有作用。在大动脉缩窄的动物模型证实，心脏压力超负荷和肥大之前便有RGS2的下降，但RGS3、RGS4、RGS5没有改变。细胞内RGS2表达的下调可以增加苯肾上腺素和ET-1刺激导致的新生心肌细胞PLCβ的激活，从而增强了它们的促肥大作用[5]。对RGS2基因缺失小鼠的研究进一步确立了RGS2表达减少与心脏肥大的因果关系。RGS2（-/-）小鼠明显表现为心脏肥大、心脏功能不全和对压力负荷的过早死亡[6]。与对照小鼠相比，压力负荷之后，RGS2（-/-）小鼠心脏舒张末内径显著扩张，射血分数降低。这表明RGS2在压力负荷所致心脏肥大中起重要作用。
4.2 RGS2对血压的调节作用
4.2.1 RGS2基因敲除小鼠的研究 RGS2（+/-）和RGS2（-/-）小鼠表现有高血压、肾血管异常、阻力血管的持续收缩和对血管收缩药物反应时间的延长。其机制被认为与Ca2+内流的增加，NO途径的损害及交感张力的增加有关。对RGS2（-/-）小鼠离体VSMC进行研究发现由于RGS2的缺乏，出现了P2Y受体引起细胞Ca2+内流信号传递终止的减慢[7]。对RGS2（-/-）小鼠体外大动脉环的研究发现NO供体硝普钠降低血压作用的减弱, 阻力血管VSMC对垂体后叶素增加细胞内Ca2+作用的增强。 即使PKG1α和PKG1β同样被激活，cGMP类似物仍不能阻断垂体后叶素的增加细胞内Ca2+作用。这提示在NO-cGMP途径中RGS2对减少VSMC细胞内Ca2+的作用非常重要[8]。RGS2（-/-）和RGS2（+/+）小鼠比较，NO途径抑制剂L-NAME在夜间引起平均动脉血压（mean arterial blood pressure，MAP）增加两组间无差异，但在白天引起MAP增加水平RGS2（-/-）比RGS2（+/+）要少。而尿去甲肾上腺素和肾上腺素排泄RGS2（-/-）要比RGS2（+/+）高。白天RGS2（-/-）对L-NAME效应的减弱提示NO途径的损害。RGS2（-/-）小鼠尿去甲肾上腺素和肾上腺素排泄的增加提示血管对肾上腺素反应的增加和交感系统的激活[9]。研究者还测定了RGS2（-/-）小鼠的血压调节和自主神经系统功能。发现RGS2（-/-）小鼠要比RGS2（+/+）小鼠MAP高出10mmHg，但心率没有明显改变。阿托品使RGS2（-/-）小鼠比RGS2（+/+）小鼠的MAP升高更明显。但心率两组间也没有明显改变。RGS2（-/-）小鼠的心率变应性却有所降低。这可能是压力感受器反射的改变引起的。研究者认为RGS2基因敲除小鼠血压升高的机制不仅是由于外周血管的改变，而且是因为中枢神经系统交感张力的增加，这可以导致压力感受器心率反射的重新设定[10]。
4.2.2 高血压人群中RGS2基因的变异 RGS2基因编码区大部分为保守区域，内含子区的基因多态性与种族有关，其中在黑种人中出现较多的多态性与高血压相关[11]。显子的两个多态性（1026T>A，1891-1892 del TC）也被证实与日本女性高血压相关。
4.2.3 RGS2对血压的调节机制 RGS2的组织分布和对血管紧张素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，AⅡ）受体信号途径的影响等是RGS2对血压调节作用的基础。RGS2的表达出现在调节血压的重要器官，例如中枢神经系统，血管平滑肌细胞和肾脏。许多重要的心血管激素例如AⅡ、ET-1、血栓素A2和去甲肾上腺素激活的受体均是Gq藕联，可被RGS2调节。这些血管收缩因子在高血压发病中具有病理意义。其中RGS2在AⅡ信号传导过程中的作用最受重视。有文献表明，G/G1114RGS2基因型与神经介导的晕厥相关，这是一种血压调节受损的情况[12]。正是由于在心脏中的作用和对血压的调节功能，RGS2越来越受到关注，并很可能成为治疗高血压和心脏疾病新的药物靶点[13]。
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（收稿日期：2011-07-29）
