总结:转录辅助活化因子(PGC-1)与心血管疾病

2011-12-06 MedSci原创 MedSci原创

PGC-1是一类过氧化酶增殖激活受体(PPARγ)的转录辅助活化因子(Transcriptional Coactivators)。主要有PGC-1α、PGC-1β和PRC(PGC-Related Coactivators)三个成员。它们可以与体内各种核受体(如PPARγ、ER、TR、GR等)和非核受体(SRRBP、NRF、FOXO1、 Sox9等)的多种转录因子结合、调节各种基因的转录和表达。在体

PGC-1是一类过氧化酶增殖激活受体(PPARγ)的转录辅助活化因子(Transcriptional Coactivators)。主要有PGC-1α、PGC-1β和PRC(PGC-Related Coactivators)三个成员。它们可以与体内各种核受体(如PPARγ、ER、TR、GR等)和非核受体(SRRBP、NRF、FOXO1、 Sox9等)的多种转录因子结合、调节各种基因的转录和表达。在体内线粒体生成和功能,糖、脂肪和能量代谢,ROS清除,氧化代谢,炎症免疫反应,血管生成,Calcinum handling,细胞增殖迁移,肌肉细胞的分化和收缩,脂肪的分布和作用,Chromatin Remodeling,器官发育等多种生物效应中发挥重要作用。现在认为:

PGC-1是线粒体生成和作用的“Orchestrators”;

PGC-1是人体内各种代谢通路的“Molecular Switches”。

它们在代谢综合症、糖尿病、胰岛素抵抗、肥胖、脂肪肝、衰老、老年痴呆和肿瘤等许多疾病的发生中起着关键性的作用。

(二)

心血管疾病是由心血管代谢危险因素(Cardiometabolic Risk Factors)引起的慢性炎症免疫性疾病(见CMBI第455446特别报导),其中心血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、心肌细胞和单核/巨噬细胞中的线粒体起着核心作用。现已证明,PGC-1在心血管细胞和单核/巨噬细胞中都有大量表达。其作用可以表现为以下几方面:

  1. 促进心肌细胞线粒体的生成和作用,促进肌纤维的生成和转化,改善肌肉能量供应,纠正心脏和血管的“energy starved”状态,增加肌肉收缩效应,可抑制和拮抗心功能不全的发生;
  2. 激活血管壁和内皮细胞内AMPK和抗ROS基因的表达,防止内皮细胞的损伤和巨噬细胞的粘附和浸润,具有抗动脉粥样硬化的作用;
  3. 抑制血管紧张素等炎症因子的促血管平滑肌细胞的增殖和内膜下迁移,具有血管保护作用;
  4. 它可以通过解偶联蛋白(UCPs)和脂肪分解等基因(PRDM16、aP2、LXR、LRP等)调节糖元异生,糖氧化利用,促进脂肪细胞的分化,脂质转运和分布,调节脂质代谢和分泌,具有拮抗代谢综合症和心脏代谢性危险因素的作用;
  5. 它可以促进单核/巨噬细胞内线粒体的生成,促进脂质氧化,抑制炎症因子的表达和作用,抑制巨噬细胞的浸润,逆转LPS-TLR炎症免疫反应所引起的心血管损伤等等。

由上可以看出,PGC-1是心血管系统的一类最重要的“Presence and Permissive Factors”对心血管系统具有重要的保护作用。它是一个新的心血管疾病发生和防治的综合靶标。PGC-1结构、表达和功能异常可能是高血压、心肌肥厚、脑卒中、动脉硬化和心功能不全的重要原因,促进PGC-1基因的转录和表达,可以有效防治实验心血管病的发生。

(三)

目前关于PGC-1和心血管病的研究仍处于初步的基础研究阶段,有许多细胞、分子、生理和病理生理学的问题都需要进一步阐明。这些问题主要有:

  1. PGC-1 的细胞和分子生物学研究。包括它的合成、分布、基因转录、表达、修饰、调控、表型、与转录因子的结合、作用途径和机理等等。此外,还有转录辅助抑制因子(如RIP),它们与PGC-1的关系,也是值得密切关注的问题。
  2. 不同类型PGC-1的分布、表达、作用和相互关系。包括PGC-1的多样性和特异性;心血管系统内PGC-1α、PGC-1β 和PRC之间的相互作用和传导途径,亦包括心血管系统内和外PGC-1的相互关联和作用;还必须探索新的PGC-1成员及其相结合的新的转录因子与作用。
  3. 心血管系统PGC-1的生理和病生理作用及其机理。包括PGC-1的多重级联(Casade)效应和功能作用的“谱”和“组” (Omics)学的研究,以心血管系统内的线粒体生成、Fusion /Fission、代谢途径和细胞凋亡等为中心,系统揭示PGC-1的作用途径和网络调节等等。
  4. 心血管系统PGC-1转化医学研究。包括进一步深入揭示PGC-1在不同心血管病、不同疾病状态和不同病程中的作用及机理;寻求快速、特异、灵敏的分析和检测PGC-1表达和功能的技术和方法,探索PGC-1作临床心血管Biomarkers的可能性;努力开发调节PGC-1的靶向性新药物和途径等等。

鉴于PGC-1在心血管多重危险因素和发病机理中的综合效应,进一步分析它在心血管生理和病生理中的作用,加强其转化医学的研究,可能会成为现在和未来心血管医学的一个新的着落点,值得我们关注和研究。这里我们搜集了一些有关PGC-1最新综述,供大家参考。

01 PGC-1 family of transcriptional coactivators

(10.1161/CIRCRESAHA.110.223818)

02 PGC-1 is a transcriptional coactivator.

(10.1161/CIRCULATIONAHA.107.670588)

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03 Orchestrating the orchestrator

(10.1016/j.tem.2011.09.007)

04 PGC-1α functional domains

(10.1152/physrev.00025.2007)

05 The PGC-1 gene regulatory cascade

(10.1161/CIRCULATIONAHA.107.670588)

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06 PGC1a regulatory cascade

(10.1093/cvr/cvn098)

07 PGC-1a in muscle plasticity

(10.1016/j.gde.2008.07.018)

08 Mitochondrial biogenesis

(10.1093/cvr/cvn098)

 

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09 PGC-1s as orchestrators

(10.1016/j.tem.2011.09.007)

10 PGC-1α-mediated pathways governing mitochondrial biogenesis and function

(10.1152/physrev.00025.2007)

11 Transcriptional networks and regulation of PGC-1α.

(10.1161/CIRCRESAHA.110.223818)

12 Metabolic regulation by the PGC-1 coactivators

(10.1210/me.2008-0344)

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13 PGC-1α and β: Inducible transcriptional coregulators of cardiac myocyte fuel and energy metabolism.

(10.1016/j.yjmcc.2010.09.021)

14 Transcriptional networks in the control of mitochondrial gene expression

(10.1210/me.2008-0344)

15 The critical role of PGC-1a in the regulation of hepaticgluconeogenesis.

(10.1677/JOE-09-0359)

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16 PGC-1 coactivators

(10.1093/abbs/gmr007)

17 The critical role of PGC-1b in stimulating hepatic lipid synthesis and secretion.

(10.1677/JOE-09-0359)

18 Cooperation between IL-4/STAT6 signaling and PPARs directs alternative macrophage activation

(10.1161/CIRCRESAHA.110.216523)

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19 Nuclear receptors regulate macrophage deactivation

(10.1161/CIRCRESAHA.110.216523)

20 Putative role of PRC during the transition from quiescence to proliferative growth

(10.1152/physrev.00025.2007)

21 PGC-1α Stimulates Metabolism by Promoting Angiogenesis

(10.1016/j.devcel.2008.02.009)

22 Regulation of Hypoxia-Inducible Genes by PGC-1α

(10.1161/ATVBAHA.108.181636)

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23 A model depicting the integration of mitochondrial and growth regulatory functions by PRC.

(10.1016/j.bbamcr.2010.09.019)

24 Dysregulation of the PGC-1/ERR axis in hypertensive and diabetic forms of cardiomyopathy.

(10.1016/j.yjmcc.2010.09.021)

25 Divergent regulation of PGC-1α and mitochondrial biogenesis in physiological and pathological forms of cardiac hypertrophy.

(10.1161/CIRCULATIONAHA.107.670588)

26 Therapeutic potential of PGC-1α

(10.1016/j.tips.2009.03.006)

27 Clinical modulation of PGC-1α has to occur in a therapeutically beneficial window

(10.1016/j.tips.2009.03.006)

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