近年来糖尿病发病人数呈上升趋势。这些高血糖可为原发，或继发于其他因素(如长期服用抗精神病药)。长期高血糖引起的心肌损伤机制一直是心血管系统的重要研究方向。2023年1月，复旦大学邹云增/李立亮/葛均波教授联合在Circulation杂志发表题为“Cannabinoid Receptor 2-Centric Molecular Feedback Loop Drives Necroptosis in Diabetic Heart Injuries”的研究论文，揭示了2型大麻素受体(cannabinoid receptor 2, CB2R)是糖尿病引起心肌损伤的重要靶点，CB2R作为内源保护性受体，可通过招募转录因子BACH2抑制心肌坏死性凋亡(Gao P et al., Circulation, 2023)。但CB2R相关药物具有潜在滥用及成瘾性而面临管制，难于直接转化。因此，鉴定CB2R上游调节激酶具有重要的临床意义。

CB2R属于典型的G蛋白偶联受体，其活性受到G蛋白偶联受体激酶(G protein-coupled receptor kinases, GRKs)调控。GRKs共有7个亚型(GRK1-7)，但是在糖尿病心肌损伤中，调控CB2R活性的具体GRKs还未被鉴定。

2025年8月7日，复旦大学邹云增/李立亮/高攀教授团队再次联合在Circulation上在线发表题为“G protein-coupled receptor kinase 3 exacerbates diabetic heart injuries through direct phosphorylation of cannabinoid receptor 2 in humans and mice”的研究论文，揭示了G蛋白偶联受体激酶3 (GRK3)是糖尿病心肌中CB2R的上游调节激酶，GRK3通过直接磷酸化修饰CB2R，促进CB2R转位及蛋白降解，引起了糖尿病心肌损伤。 

首先，作者通过人体样本、动物模型、原代心肌细胞等发现GRK家族6个成员(GRK1-6)在高糖处理的多个细胞类型中均有不同程度的表达变化。分别下敲心肌GRK1-6后，发现高糖引起的多种心肌损伤形式在GRK3下敲组被最大程度地逆转。进一步构建心肌细胞特异性敲除GRK3的小鼠模型，发现敲除GRK3确实显著缓解了糖尿病心肌损伤，且心肌GRK3表达水平与糖尿病心肌损伤程度呈显著正相关。 

那么GRK3的下游信号机制如何呢？它是怎样调控糖尿病心肌损伤的呢？基于作者在前一项研究中发现2型大麻素受体(CB2R)能够调控坏死性凋亡通路而缓解糖尿病心肌损伤(Gao P et al., Circulation, 2023)，作者进行GRK3激酶下游靶点预测并结合分子生物学实验，发现GRK3能够导致细胞膜上CB2R发生磷酸化，在招募β-arrestin蛋白后促进磷酸化的CB2R转位到细胞浆(内化过程)，促使CB2R被进一步泛素化降解。为了探究GRK3作用于CB2R的具体位点，作者通过构建位点突变，发现CB2R的S335位点发挥决定性作用，若S335位点被突变，GRK3将不再促进CB2R磷酸化及内化。随后作者在CB2R心肌细胞特异性敲除的糖尿病小鼠模型中证实，GRK3加剧糖尿病心肌损伤的作用依赖于CB2R。 

为了进一步揭示高糖促进GRK3表达的上游机制，研究人员建立了DNA pull down-质谱分析技术，通过染色质免疫共沉淀实验、凝胶迁移实验、定点突变、荧光素酶报告基因等实验发现阴阳因子YY1 (Yin-Yang 1)可以直接结合到Grk3启动子的特定位点，转录抑制GRK3的表达。在GRK3心肌细胞特异性敲除的糖尿病小鼠中心脏原位注射shYY1的腺相关病毒，发现GRK3-cKO可以缓解糖尿病心肌损伤，但在下敲YY1的情况下GRK3敲除所带来的有利效应被显著逆转，进一步说明YY1是GRK3的上游负性调控因子。 

确立了GRK3作为糖尿病致心肌损伤的关键作用后，作者通过计算机辅助的药物虚拟筛选，发现小分子化合物ICQA能够直接与GRK3结合，抑制GRK3的激酶活性。相比于其他GRKs家族成员，ICQA对GRK3的结合能力最强，二者解离常数达199nM。最后，作者将治疗剂量的ICQA应用于糖尿病小鼠开展了临床前实验，发现其能够显著缓解糖尿病小鼠心脏功能损害，同时对其它主要脏器如肝脏、脾脏、肾脏、肺脏、脂肪及脑不产生明显毒性。这些发现证实，ICQA可通过调控GRK3而缓解糖尿病心肌损伤。 

综上，本研究首先证实在糖尿病心肌损伤的过程中，GRK3是作用最明显的G蛋白偶联受体激酶，敲除GRK3可缓解糖尿病心肌损伤。GRK3直接促进CB2R S335位点磷酸化，从而在β-arrestin辅助下导致CB2R内化进入细胞浆中被泛素化降解。转录因子YY1可结合至Grk3启动子的特定序列，转录抑制GRK3的表达；糖尿病通过抑制YY1活性从而促进了GRK3表达。小分子药物ICQA通过直接靶向GRK3蛋白特定结构域，抑制了GRK3活性从而缓解糖尿病心肌损伤。本研究拓宽了G蛋白偶联受体激酶家族的新功能，发现GRK3在糖尿病心肌损伤中的致病作用，并且鉴定了GRK3的上游、下游信号机制，为糖尿病心肌损伤的发生提供了理论认识。GRK3作为CB2R上游重要调节激酶，其活性药物有望替代CB2R相关药物而用于糖尿病心肌损伤的防治。以上系列研究从靶点发现、到靶点优化再到靶点成药，为糖尿病心肌损伤的防治提供了理论依据。 

复旦大学附属中山医院邹云增教授、复旦大学李立亮副教授、复旦大学附属中山医院高攀副研究员为论文的共同通讯作者，复旦大学附属中山医院高攀副研究员、博士研究生曹梦颖、王晓琳为论文的共同第一作者。本项目得到了复旦大学附属中山医院葛均波院士、日本东京大学Issei Komuro教授的指导，受到国家自然科学基金重点项目、优秀青年基金项目、面上项目、上海市科技启明星计划、科技部重大课题等资助。

原文链接：

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.125.073947

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