心血管活性物质与心血管疾病

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

唐朝枢当前第1页\共有57页\编于星期三\23点一.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)当前第2页\共有57页\编于星期三\23点二.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”当前第3页\共有57页\编于星期三\23点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。当前第4页\共有57页\编于星期三\23点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%。当前第5页\共有57页\编于星期三\23点当前第6页\共有57页\编于星期三\23点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

当前第7页\共有57页\编于星期三\23点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）当前第8页\共有57页\编于星期三\23点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）当前第9页\共有57页\编于星期三\23点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。

当前第10页\共有57页\编于星期三\23点促进平滑肌增殖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系统当前第11页\共有57页\编于星期三\23点

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.当前第12页\共有57页\编于星期三\23点(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

GhrelinGHSR放免水平升高受体最大结合力增强心肌缺血时ghrelin/GHSR的变化当前第13页\共有57页\编于星期三\23点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.

当前第14页\共有57页\编于星期三\23点Prepro-IMD(57-92)(Human)Prepro-IMD(25-56)(Human)Prepro-IMD-53(95-147)-NH2(Human)IMDL/AM2(Human)IMDS(Human)(3).Intermedin（2004）ADM家系新成员intermedin前体源的不同片段HumanPrepro-Intermedin当前第15页\共有57页\编于星期三\23点Intermedin1-53的心肌含量和受体结合测定Intermedin1-53的强降压效应inratsPAP

mmHgHR

bpmMAP

mmHg200200600002001minBilateral

baro-xIMDS(9nmol/kgi.v.)IMDS(9nmol/kgi.v.)BBRC2005,327:713-9.当前第16页\共有57页\编于星期三\23点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]当前第17页\共有57页\编于星期三\23点(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当前第18页\共有57页\编于星期三\23点（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）。

413bpβ-actinISO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

ConISORLXLRLXHPeptide.26;1632-1639当前第19页\共有57页\编于星期三\23点

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。当前第20页\共有57页\编于星期三\23点vonKossastainingformyocardiumandaortaAandC:control;BandD:calcifiedmyocardiumandaortarespectivelyABCD当前第21页\共有57页\编于星期三\23点Vasoactivesubstances:Vasoactivepeptidesgastransmitter?当前第22页\共有57页\编于星期三\23点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.当前第23页\共有57页\编于星期三\23点三.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

CT/CGRPCTCGRP调节血钙舒血管EX1EX2EX4EX3EX5EX6当前第24页\共有57页\编于星期三\23点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

当前第25页\共有57页\编于星期三\23点强效利钠利尿扩血管130长效利钠刺激因子延长心钠素作用，抑制其降解血管舒张因子3167强舒张血管利钾尿肽7998增强心钠素利钾利尿作用更强利尿作用，延长ANP半衰期环状多肽增加细胞内Ca2+浓度，拮抗α心钠素作用γ心钠素1126尿钠素5126α心钠素99126微弱生物学活性当前第26页\共有57页\编于星期三\23点1-2122-4145-9295-146153-185

SignalPAMPPreproADMADMADTpeptide45-925’3’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)

当前第27页\共有57页\编于星期三\23点

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MCSHRMCSHR510bp404bp331bp当前第28页\共有57页\编于星期三\23点ProADM源不同肽段间的相互作用(1)OnPreproADMgeneexpressioninVSMC.MCADMPAMPADTMCADTADMPAMPADT+ADM+ADT+ADT+PAMP(2)OntheADM-inducedvasodilationintheaorticrings当前第29页\共有57页\编于星期三\23点(3)OntheNOproductionandNOSactivityintherataorta(4)Onthecardiacfunction当前第30页\共有57页\编于星期三\23点(5)OninvivovascularcalcificationinratPeptides2002；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

当前第31页\共有57页\编于星期三\23点第二种表现：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当前第32页\共有57页\编于星期三\23点Ang前体原：447aaproAng信号肽AngII：D-R-V-Y-I-H-P-F（1-8）ACE缩血管、升血压、促血管平滑肌增殖Ang1-7:D-R-V-Y-I-H-P内肽酶促前列腺素合成、分泌，强大利尿利钠、舒血管、降血压、拮抗AngIIAngIII：R-V-Y-I-H-P-F（2-8）氨基肽酶AngIV：V-Y-I-H-P-F（3-8）刺激醛固酮分泌、舒血管AngI：D-R-V-Y-I-H-P-F-H-L（1-10）肾素活性很低当前第33页\共有57页\编于星期三\23点

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长许多当前第34页\共有57页\编于星期三\23点

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

当前第35页\共有57页\编于星期三\23点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CRLRADMAMBP其它ADM片段CGRPCRPRAMPs1,2,3Amylin

CalcitoninIntermedin/ADM2当前第36页\共有57页\编于星期三\23点AdrenomedullininhibitsvascularcalcificationCRLRmRNARAMP2mRNARAMP3mRNAβ-actinmRNA446bp416bp371bp291bpCCRLRCRAMP2CRAMP3AlterationsofCRLR,RAMP2，RAMP3mRNAinCalcifiedVSMCsmRNAexpressionweredeterminedbysemi-quantitativeRT-PCRanalysis.CRLR:calcitoninreceptorlikereceptor.RAMP:receptoractivitymodifyingprotein.**p<0.01,comparedwithcontrol.VonKossastainningIncreasedADMcontentandADMmRNAincalcifiedVSMC当前第37页\共有57页\编于星期三\23点ISO-inducedmyocardialinjury当前第38页\共有57页\编于星期三\23点myocardiumaortaaorta

Peptides.2003;24:287-294.

Peptides.2003;24:463-468.Peptides.2004;25:601-608.Regulpeptides2004;120:77-83.ActaPhysiolSin2001;53:396-400LifeSci2005revisedBBA.2005revisedAdrenomedullinreceptors:pharmacologicalfeaturesandpossiblepathophysiologicalroles

PEPTIDES25(11):2003-2012.2004HypertensioninducedbyL-NNA当前第39页\共有57页\编于星期三\23点四.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…???当前第40页\共有57页\编于星期三\23点内源性H2S代谢途径硫醚半胱氨酸+H2S半胱氨酸硫醇胱氨酸CBSCSE硫代半胱氨酸+丙酮酸+NH2半胱氨酸或硫醇二硫化物+H2S硫元素+半胱氨酸H2S半胱氨酸+SSO32-SO32-半胱氨酸氨基转移酶酮酸氨基酸3-β巯基丙酮酸硫元素+丙酮酸H2S硫醇硫前体物质+丙酮酸硫醇二硫化物+H2SSO32-SSO32-

+丙酮酸SSO32-H2S或二硫化物SO42-二硫化物+H2S硫醇硫代硫酸盐循环蛋氨酸当前第41页\共有57页\编于星期三\23点H2S---CNS的递质ResponsivetoneuronalexcitationbyCa2+andcalmodulin-mediatedpathwayEnhancingtheNMDAreceptor-mediatedresponsesbyinducedcAMPmodifyinglong-termpotentiation(LTP)modulatinghypothalamus–pituitary–adrenalaxisfunction当前第42页\共有57页\编于星期三\23点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±14.2μmM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]当前第43页\共有57页\编于星期三\23点H2S的心血管效应RelaxtheVSMCsbyopeningtheKATPchannel,inaindependentendotheliamannerandinsynergywithNOAtransienthypotensioneffectbybolusinjectionH2SInhibittheVSMCsproliferationbyMAPKpathway(HeartandVessels,2004,19:75-80)AtransientnegativeinotropiceffectonmyocardiummediatedbytheKATPchannelDecreasethecentralvenouspressurebybolusinjection(

BBRC.2004,313:362-8)当前第44页\共有57页\编于星期三\23点Inducedapoptosisofhumanaortasmoothmusclecellsviatheactivationofmitogen-activatedproteinkinasesandcaspase-3anendogenousperoxynitritescavengeranendogenoushydrogenperoxideassuperoxideanionscavenger(BBRC.2004,318:756-63)anovelinhibitorofhypochlorousacid-mediatedoxidativedamageInhibitsMCP-1andIL-8releasefrommacrophage(BBRC.2005,inpress)当前第45页\共有57页\编于星期三\23点（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)1879-1885

WitheditorialsHypertens.2003;21(10):1819-20当前第46页\共有57页\编于星期三\23点(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途径与感染性休克当前第47页\共有57页\编于星期三\23点(5)内源H2S/CSE通路与大鼠ISO诱导的心肌损伤400bpβ-actinControlISO(6)内源H2S/CSE通路与大鼠血管钙化controlVDNVDN+LowNaHSVDN+HighNaHSweight（g）356±8368±11361±10359±15SBP(mmHg)121±11149±13**102±3**##104±9**##Calciumcontent(μmol/g.wt)6.07±2.3341.10±12.8**26.8±12.98##6.612±1.02##ALPactivity(U/mgPro)122.32±30.57229.23±67.64**83.76±12.92##123.25±14.73##45Ca-uptake103CPM/)7.08±1.4910.06±2.32**5.96±1.83##6.26±1.44##ActaPharmacolSin,2005,Inpress

BBRC.318(2004):756-763当前第48页\共有57页\编于星期三\23点(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,inpressBBRC.2004,317:30-37当前第49页\共有57页\编于星期三\23点(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(revised)当前第50页\共有57页\编于星期三\23点(2)H2S在介入治疗的冠心病患者中的临床研究指标手术前冠脉造影后支架植入术后即刻术后24H术后72HH2Sμmol/L26.01±14.0825.43±12.8816.51±9.33＃25.62±13.0026.28±14.68(3)H2S与高原高血压病

血浆NOH2S

(μmol/l)高血压组5238.47±15.16*6651.09±14.97**高收缩压组1739.89±13.30*2252.01±14.39**高舒