心血管活性物质与心血管疾病.ppt

心血管活性物质与心血管疾病RoleofCardiovascularBioactiveSubstancesinCardiovascularDiseases北京大学医学部生理系北京大学第一医院心血管病所唐朝枢 一 心脏和血管具有内分泌功能心脏和血管的 内膜 中膜 外膜及心包各组织 肌细胞 内皮细胞 成纤维细胞 脂肪细胞 吞噬细胞等各种细胞 Endocrine Paracrine Autocrine Intracrine Homeostasisincardiovascularsystem Renin Angiotensin Aldosteronesystem ANP BNPandCNPsystem L Arg NOS NOpathwayHeme Hemeoxygenase COpathwayAdrenomedullinCalcitoningenerelatedpeptide CGRP 二 反向功能研究 反向生物学 发现新的心血管活性物质传统生 药理学 疾病状态 内源活性物 受体和 或生物学效应 药物 内源活性物反向生 药理学 I 疾病状态 生物学效应 药物 受体反向生 药理学 II 受体 内源活性物 生物学效应 疾病状态 药物 一天一肽 1 孤儿G蛋白偶联受体策略 功能基因组研究的成功范例 所谓孤儿G蛋白偶联受体 oGPCRs 系指尚未找到天然配体的GPCRs 通常所说的oGPCRs不包括与各种嗅觉 味觉有关的和分布于梨骨鼻骨的受体 这类oGPCRs在小鼠中多达1200个左右 目前已从公用数据库中分离出300个左右的完全开放式阅读框架 可编码已公认的GPCR超家族成员 其中191个归类于已知的受体 可被约70个已知的配体激活 108个为oGPCRs 对人类基因组核苷序列进行分析 预计可发现200 500个oGPCRs oGRCRs与已知的GPCRs间氨基酸序列的相同性有限 一般低于45 1 G 21的配体为5 HT1A 1988 2 RDC7的内源性配体为腺苷A1 RDC8配体为腺苷A2 1991 3 ORL1的配体为17肽的Nociceptin orphaninFQ 1994 4 HNFAG09配体为过敏毒素C3a 1996 5 GHSR growthhormonesecretagoguesreceptor 内源性配基Ghrelin 1999 6 hGR3 GRP10内源性配体为下丘脑的泌乳刺激素释放肽 1998 7 降钙素受体样受体 CRLR 是钙调素基因相关肽受体和肾上腺髓质素受体的共同组成成分 1998 oGPCR策略的应用 8 Orexinl及Orexin2受体 HPRAJ70 其配体为Orexin Hypocretin 1998 9 APJ配体Apelin 1998 10 trh2配体为甲状腺素释放激素 TRH 2000 11 CysLT1 HMTMF81 HG55 和CysLT2 HG57 的配体均为过敏性反应中生成的有生物活性的脂类慢反应物质半胱氨酸白三烯 2000 12 GPR38的配体为Motilin 1998 13 GPR24 SLC 1受体的配体为黑色素浓集激素 MCH 2000 14 GPR14 SENR受体的配体UrotensinII 1999 15 Edg1 Edg3 Edg5和Edg8配体为鞘氨醇 1 磷酸 2000 16 Edg2 Edg4和Edg7配体为溶血磷脂酸 2000 17 Allatostatin 样受体配体为Ser Arg Pro Tyr Ser Phe Gly Leu NH序列的八肽 1999 18 GPCR97受体配体为组胺H3 1999 19 CCR10 GPR2 配体为CC化学趋化因子ESKine和趋化因子CCL27 2000 20 KIAA0001配体为UDP 葡萄糖 以及类似物UDP 半乳糖 UDP 葡萄糖醛酸 UDP N 乙酰氨基葡萄糖 2000 21 FM 3 FM 4或TGR 1受体配体为神经介素U 2000 22 格卵巢癌G蛋白受体 oGR1 配体为鞘胺醇磷脂酰胆碱 2000 23 HG31 NPGPCR AF119815或EP884387配体为神经肽类FF 2000 2 几种新发现的心血管活性肽 1 UrotensinII 1999 目前已知最强的内源性缩血管物质 参与高血压心肌肥大的发病 心肌UII受体最大结合力及受体亲和力增强 促进平滑肌增殖UII可以通过Ca2 PKC MAPK等途径调节细胞调节细胞增殖 激活血管外膜L Arg NO系统 与其它活性物质的相互作用 促进内皮素表达 升高ADM水平 抑制eNOS表达和活性 Peptides 2004 25 1977 84 HeartVessels 2004 19 81 8 ChinMedJ 2004 117 37 41 ChinMedSciJ 2001 16 231 5 Peptides 2002Sep 23 1631 5 HeartVessels 2002 16 64 8 2 生长素 ghrelin 1999 28个氨基酸残基 是生长激素促分泌素受体的内源性配体 调节机体生长发育 刺激糖异生 增加摄食 减少脂肪利用促进肥胖 被称为 终极代谢激素 mRNA表达上调 放免水平升高 受体最大结合力增强 心肌缺血时ghrelin GHSR的变化 心功能增强 心肌损伤减轻 心肌氧耗改善 抗氧化 抑制内皮素 抗炎症 Circulation 2004 109 2221 6 RegulPept 2005 129 167 76 ActaPharmacolSin 2004 25 1131 7 EurJPharmacol 2003 473 171 6 ActaPharmacolSin 2003 24 45 9 3 Intermedin 2004 ADM家系新成员intermedin前体源的不同片段 HumanPrepro Intermedin Intermedin1 53的心肌含量和受体结合测定 Intermedin1 53的强降压效应inrats BBRC2005 327 713 9 intermedin1 53的正性变力作用和心脏保护效应 intermedin1 53的中枢血压调节作用 Peptides2005 26 501 507 Peptides 2005 26 1640 6 Peptides 2005Jul13 Epub 4 Salusin 2003 Salusin a 28AA and B 20AA RegulatoryPeptides2004 122 191 197 正性心力作用 心肌钙转运 心肌生长 5 松弛素 Relaxin RLX 松弛素由两条分别含有22和35个氨基酸残基的肽链组成 链内和链间为二硫键 其位置与胰岛素分子的二硫键相似 是胰岛素样生长因子超家族的一员 RLX的基因在人及其他一些高等灵长动物体内有3种类型 分别为H1 H2 H3 啮齿动物存在两种RLX类型 分别为RLX 1 相当于H2 和RLX 3 相当于H3 413bp actin ISO诱导的心肌损伤时表达升高 心肌羟脯氨酸含量 外源性给予RLX改善心功能 改善心肌纤维化 ConISO RLXLRLXH Peptide 26 1632 1639 3 血管钙化发病的活性肽机制 血管钙化的活性肽机制 并不直接作用于钙磷代谢的血管组织局部的旁分泌 自分泌功能紊乱 最终导致血管壁细胞向成骨细胞表型转化以形成血管钙化 血管壁细胞Adrenomedullin ADM ADMreceptor系统是抗血管钙化形成的重要防御体系 其机制可能与cAMP PKA途径和MAPKs途径被激活有关 体内和体外实验都证实外源应用ADM具有显著防治血管钙化的作用 vonKossastainingformyocardiumandaortaAandC control BandD calcifiedmyocardiumandaortarespectively A B C D Vasoactivesubstances Vasoactivepeptidesgastransmitter 血管钙化 肾上腺髓质素GhrelinNOCOH2S 抑制血管钙化的血管活性物质 促进血管钙化的血管活性物质 内皮素血管紧张素IIUrotensinII 心血管局部的旁 自分泌物质在血管平滑肌细胞向成骨样细胞表型转换过程中具有重要的调节作用 维持循环系统的功能稳态 ZKardiol2002 91 568 574 LifeSci2003 72 1027 1037 Peptides2003 24 287 94 JCardiovascPharmacol 2003 42 89 97 LifeSci 2003 74 451 461 Peptides 2003 24 1149 56 ZKardiol2003 92 1 7 ZKardiol 2004 93 109 15 Peptides2004 25 601 608 HeartVessels 2004 19 125 31 JGeriatricCardiology2004 1 108 113 RegulPeptides2005 129 125 132 RegulPeptides2005 129 167 176 LifeSci2005 77 966 979 三 活性多肽的多功能性 1 一种基因可以编码多种活性多肽实现不同的功能 2 活性多肽分子内调控 第一种表现 活性肽以大分子无或低活性的前体肽原 prepropeptide 生成 在体内酶解成多个肽段 不同肽段具有相对独立的生物学活性 彼此间相互作用共同参与生理调节 强效利钠利尿扩血管 延长心钠素作用 抑制其降解 强舒张血管 增强心钠素利钾利尿作用 更强利尿作用 延长ANP半衰期 增加细胞内Ca2 浓度 拮抗 心钠素作用 心钠素 1 126 尿钠素 5 126 微弱生物学活性 1 2122 4145 9295 146153 185SignalPAMPPreproADMADMADTpeptide45 92 5 3 Ex1Ex2Ex3Ex4 肾上腺髓质素原前体及其演绎的肽段示意图 活性多肽功能多样性和分子内调控 Adrenomedullin ADM 冠心病 高血压 急性心肌梗塞和PTCA患者血浆proADM源肽段含量的变化 自发性高血压大鼠血浆 心脏和血管proADM源肽段含量的变化 MCSHRMCSHR 510bp404bp331bp ProADM源不同肽段间的相互作用 1 OnPreproADMgeneexpressioninVSMC MCADMPAMPADT MCADTADMPAMPADT ADM ADT ADT PAMP 2 OntheADM inducedvasodilationintheaorticrings 3 OntheNOproductionandNOSactivityintherataorta 4 Onthecardiacfunction 5 Oninvivovascularcalcificationinrat Peptides2002 23 1141 1147Peptides2003 24 463 468Peptides2003 24 1963 1969 Peptides 2003 24 563 568 HypertensRes 2004 27 109 17 RegulPept 2004 121 49 56JHypertens 2004 22 1953 1961 BiochimBiophysActa 2004 1690 265 75RegulatoryPeptides2005 129 125 132 第二种表现 活性肽分子在体内酶解程度不同 形成了多种不同功能的分子中间产物 并且在功能上相互影响 活性多肽分子内调控 Ang前体原 447aa 生理意义 机体生理功能调节是以这种 同来源 的分子 家系 形式的网络样的整合方式实现时空上更完善更精细更周密的调节 分子内调控的生理和病理学意义 氨基端ANP多肽的含量远高于ANP99 126 ANP31 67和ANP1 30的血浆含量是ANP99 126的10 24倍 而ANP79 98的含量也比ANP99 126高约3倍 并且氨基端各种ANP前体肽的生物半衰期也比ANP长许多 疾病发生时 生物活性肽分子本身不仅会出现质 量和功能的改变 其代谢或者酶解的各片段之间的分子比例和网络关系也会发生改变 后者更有意义 阵发房颤时 血浆ANP79 98和ANP99 126水平均增高 但ANP79 98 ANP99 126摩尔比降低 由正常时的5 11降为3 95高血压时ADM升高而ADT降低 两者比例升高 ADM ADT在正常人为0 68 而在高血压患者为1 77 在高血压伴心衰时可达3 12 同时发现随着心衰程度加重 ADM升高趋势渐缓而ADT出现明显升高 ADM ADT下降 在II级心衰时为3 44 而IV级心衰时为2 5 3 ADM的多功能性与其对受体 表型 的多选择性有关 ADM特异受体L 1受体RDC 1受体CRLR ADM AMBP 其它ADM片段 CGRP CRP RAMPs1 2 3 Amylin Calcitonin Intermedin ADM2 Adrenomedullininhibitsvascularcalcification CRLRmRNARAMP2mRNARAMP3mRNA actinmRNA 446bp416bp371bp291bp CCRLRCRAMP2CRAMP3 AlterationsofCRLR RAMP2 RAMP3mRNAinCalcifiedVSMCsmRNAexpressionweredeterminedbysemi quantitativeRT PCRanalysis CRLR calcitoninreceptorlikereceptor RAMP receptoractivitymodifyingprotein p 0 01 comparedwithcontrol VonKossastainning IncreasedADMcontentandADMmRNAincalcifiedVSMC ISO inducedmyocardialinjury myocardium aorta aorta Peptides 2003 24 287 294 Peptides 2003 24 463 468 Peptides 2004 25 601 608 Regulpeptides2004 120 77 83 ActaPhysiolSin2001 53 396 400LifeSci2005revisedBBA 2005revisedAdrenomedullinreceptors pharmacologicalfeaturesandpossiblepathophysiologicalrolesPEPTIDES25 11 2003 2012 2004 HypertensioninducedbyL NNA 四 新的心血管气体信号分子 H2S 内源性 代谢性 气体信号分子L Arg NOS NOpathwayHeme HO COpathway L Met L Cys CBS CSE H2SpathwayNO2 NH3 SO2 内源性H2S代谢途径 H2S CNS的递质 ResponsivetoneuronalexcitationbyCa2 andcalmodulin mediatedpathwayEnhancingtheNMDAreceptor mediatedresponsesbyinducedcAMPmodifyinglong termpotentiation LTP modulatinghypothalamus pituitary adrenalaxisfunction 大鼠心血管组织中存在内源性CSE H2SPathway 心血管CSE表达和活性内源性H2S含量Ratserumconcentration 45 6 14 2 mM不同血管产量Thoracicaorta 33 7 2 2nmol min gproteinPortalvein 19 6 2 8nmol min gproteinPulmonaryartery 5 31 0 7pmol min mgwettissueMesentericartery 6 17 0 56pmol min mgwettissueTailartery 8 12 0 85pmol min mgwettissue心肌组织产量18 64 4 49nmol min gprotein HeartandVessels 2004 19 75 80 H2S的心血管效应RelaxtheVSMCsbyopeningtheKATPchannel inaindependentendotheliamannerandinsynergywithNOAtransienthypotensioneffectbybolusinjectionH2SInhibittheVSMCsproliferationbyMAPKpathway HeartandVessels 2004 19 75 80 AtransientnegativeinotropiceffectonmyocardiummediatedbytheKATPchannelDecreasethecentralvenouspressurebybolusinjection BBRC 2004 313 362 8 Inducedapoptosisofhumanaortasmoothmusclecellsviatheactivationofmitogen activatedproteinkinasesandcaspase 3anendogenousperoxynitritescavengeranendogenoushydrogenperoxideassuperoxideanionscavenger BBRC 2004 318 756 63 anovelinhibitorofhypochlorousacid mediatedoxidativedamageInhibitsMCP 1andIL 8releasefrommacrophage BBRC 2005 inpress 1 内源性H2S CSE途径与SHR 下调H2S CSE途径BBRC 313 2004 22 27 2 与NOS抑制性高血压 JHypertens 21 2003 1879 1885WitheditorialsHypertens 2003 21 10 1819 20 3 内源性H2S CSE途径与肺动脉高压 下调H2S CSE途径BBRC 2003 302 810 816 上调H2S CSE途径JInfect 2003 47 155 160 4 内源性H2S CSE途径与感染性休克 5 内源H2S CSE通路与大鼠ISO诱导的心肌损伤 6 内源H2S CSE通路与大鼠血管钙化 ActaPharmacolSin 2005 Inpress BBRC 318 2004 756 763 7 内源H2S CSE通路与高同型半胱氨酸血症 8 H2SandHO 1in缺氧诱导的肺动脉高压 NO COandH2S相互作用 BBRC2005 inpress BBRC 2004 317 30 37 9 H2S抑制动脉L Arg NOS NO通路 临床数据 1 H2S在冠心病患者中的临床研究 AmJPhysiol 2005 r