1、心血管活性物質與心血管疾病(jbng)Role of Cardiovascular Bioactive Substances in Cardiovascular Diseases 北京大學醫(yī)學部生理系北京大學第一醫(yī)院心血管病所唐朝樞共五十八頁一. 心臟和血管具有內分泌功能心臟和血管的：內膜、中膜、外膜及心包各組織(zzh)，肌細胞、內皮細胞、成纖維細胞、脂肪細胞、吞噬細胞等各種細胞。Endocrine, Paracrine, Autocrine,Intracrine.Homeostasis in cardiovascular system.Renin-Angiotensin-Aldostero

2、ne system.ANP,BNP and CNP system.L-Arg/NOS/NO pathwayHeme/Heme oxygenase/CO pathwayAdrenomedullinCalcitonin gene related peptide (CGRP)共五十八頁二. 反向功能研究 (反向生物學）-發(fā)現新的心血管活性物質傳統生/藥理學：疾病狀態(tài) 內源活性物 受體 和 / 或生物學效應(xioyng) 藥物 內源活性物 反向生/藥理學（I）：疾病狀態(tài) 生物學效應 藥物 受體反向生/藥理學（II）：受體 內源活性物 生物學效應 疾病狀態(tài) 藥物“一天一肽”共五十八頁1. 孤兒G蛋白(

3、dnbi)偶聯受體策略 功能基因組研究的成功范例 所謂孤兒G蛋白偶聯受體（oGPCRs）系指尚未找到天然配體的GPCRs，通常所說的oGPCRs不包括與各種嗅覺(xiju)、味覺有關的和分布于梨骨鼻骨的受體，這類oGPCRs在小鼠中多達1200個左右。共五十八頁目前已從公用數據庫中分離出300個左右的完全開放式閱讀框架，可編碼已公認的GPCR超家族成員。其中191個歸類于已知的受體，可被約70個已知的配體激活；108個為oGPCRs。對人類基因組核苷序列進行分析(fnx)，預計可發(fā)現200-500個oGPCRs。oGRCRs與已知的GPCRs間氨基酸序列的相同性有限，一般低于45%。共五十八頁

4、共五十八頁1)G-21 的配體為5-HT1A（1988） 2)RDC7的內源性配體為腺苷A1. RDC8配體為腺苷A2 （1991）3)ORL1的配體為17肽的Nociceptin/orphanin FQ （1994）4)HNFAG09配體為過敏毒素C3a （1996）5)GHSR (growth hormone secretagogues receptor）內源性配基Ghrelin (1999）6)hGR3/GRP10內源性配體為下丘腦的泌乳刺激素釋放(shfng)肽（1998）7)降鈣素受體樣受體（CRLR）是鈣調素基因相關肽受體和腎上腺髓質素受體的共同組成成分（1998） oGPCR策略

5、(cl)的應用 共五十八頁 8)Orexin l及Orexin 2受體（HPRAJ70）其配體為Orexin/Hypocretin（1998） 9) APJ配體Apelin（1998）10)trh2配體為甲狀腺素釋放激素（TRH）（2000）11)CysLT1（HMTMF81、HG 55）和CysLT2(HG57) 的配體均為過敏性反應中生成的有生物(shngw)活性的脂類慢反應物質半胱氨酸白三烯（2000）12) GPR38的配體為Motilin（1998）13)GPR24，SLC-1受體的配體為黑色素濃集激素（MCH）（2000）14)GPR14、SENR受體的配體Urotensin II

6、（1999）15)Edg1、Edg3、Edg5和Edg8配體為鞘氨醇-1-磷酸（2000）共五十八頁16)Edg2、Edg4和Edg7配體為溶血(rn xu)磷脂酸（2000）17). Allatostatin-樣受體配體為Ser-Arg-Pro-Tyr-Ser- Phe-Gly-Leu-NH序列的八肽（1999）18). GPCR97受體配體為組胺H3（1999）19). CCR10（GPR2）配體為CC化學趨化因子ESKine和趨化因子CCL27（2000）20). KIAA0001配體為UDP-葡萄糖，以及類似物UDP-半乳糖、UDP-葡萄糖醛酸、UDP-N-乙酰氨基葡萄糖（2000）2

7、1)FM-3、FM-4或TGR-1受體配體為神經介素U（2000）22). 格卵巢癌G蛋白受體（oGR1）配體為鞘胺醇磷脂酰膽堿（2000）23). HG31、NPGPCR、AF119815或EP884387配體為神經肽類FF （2000） 共五十八頁2. 幾種新發(fā)現(fxin)的心血管活性肽(1) Urotensin II （1999） 目前已知最強的內源性縮血管物質- 參與高血壓心肌肥大的發(fā)病：心肌UII受體最大結合力及受體親和力增強。 共五十八頁促進(cjn)平滑肌增殖UII可以通過Ca2+、PKC、MAPK等途徑調節(jié)細胞調節(jié)細胞增殖 激活血管(xugun)外膜L-Arg/NO系統共五十

8、八頁 與其它(qt)活性物質的相互作用促進(cjn)內皮素表達升高ADM水平抑制eNOS表達和活性Peptides. 2004;25:1977-84. Heart Vessels. 2004;19:81-8. Chin Med J . 2004;117:37-41. Chin Med Sci J. 2001;16:231-5. Peptides. 2002 Sep;23:1631-5. Heart Vessels. 2002;16:64-8.共五十八頁(2 )生長素（ghrelin）（1999） 28個氨基酸殘基，是生長激素促分泌素受體的內源性配體，調節(jié)機體生長發(fā)育、刺激糖異生、增加攝食、減少

9、脂肪(zhfng)利用促進肥胖，被稱為“終極代謝激素” 。 mRNA表達(biod)上調 GhrelinGHSR 放免水平升高受體最大結合力增強心肌缺血時ghrelin/GHSR的變化共五十八頁心功能增強(zngqing)心肌損傷(snshng)減輕心肌氧耗改善 抗氧化抑制內皮素抗炎癥Circulation. 2004;109:2221-6. Regul Pept. 2005;129:167-76. Acta Pharmacol Sin. 2004;25:1131-7. Eur J Pharmacol. 2003;473:171-6. Acta Pharmacol Sin. 2003;24:4

10、5-9. 共五十八頁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 家系新成員intermedin前體源的不同(b tn)片段Human Prepro-Intermedin共五十八頁Intermedin1-53的心肌(xnj)含量和受體結合測定Intermedin1-53的強降壓(jin y)效應 in ratsPAPmmHgHRbpmMAPmmHg20020060

11、0002001 minBilateralbaro-xIMDS (9 nmol/kg i.v.)IMDS (9nmol/kg i.v.)BBRC 2005,327:713-9.共五十八頁intermedin1-53 的正性變力作用和心臟保護(boh)效應 intermedin1-53 的中樞(zhngsh)血壓調節(jié)作用Peptides 2005, 26: 501507. Peptides. 2005,26:1640-6.Peptides. 2005 Jul 13; Epub共五十八頁(4).Salusin (2003)Salusin-a(28 AA) and B(20AA)Regulatory

12、Peptides 2004; 122 :191 197正性心力(xnl)作用心肌(xnj)鈣轉運心肌生長共五十八頁（5）松弛(sn ch)素(Relaxin, RLX) 松弛素由兩條分別含有22和35個氨基酸殘基的肽鏈組成，鏈內和鏈間為二硫鍵，其位置與胰島素分子的二硫鍵相似，是胰島素樣生長因子超家族的一員。RLX的基因在人及其他一些高等(godng)靈長動物體內有3種類型，分別為H1，H2，H3；嚙齒動物存在兩種RLX類型，分別為RLX-1（相當于H2）和RLX-3（相當于H3）。 413bp-actinISO誘導的心肌損傷時表達升高心肌羥脯氨酸含量外源性給予RLX改善心功能， 改善心肌纖維化

13、 Con ISO RLX L RLXHPeptide. 26; 1632-1639共五十八頁3。血管鈣化(gihu)發(fā)病的活性肽機制血管鈣化的活性肽機制:并不直接作用于鈣磷代謝的血管組織局部的旁分泌/自分泌功能紊亂，最終(zu zhn)導致血管壁細胞向成骨細胞表型轉化以形成血管鈣化。血管壁細胞Adrenomedullin（ADM）/ADM receptor系統是抗血管鈣化形成的重要防御體系，其機制可能與cAMP/PKA途徑和MAPKs途徑被激活有關。體內和體外實驗都證實外源應用ADM具有顯著防治血管鈣化的作用。共五十八頁von Kossa staining for myocardium and

14、 aortaA and C: control; B and D: calcified myocardium and aorta respectivelyABCD共五十八頁Vasoactive substances:Vasoactive peptidesgastransmitter?共五十八頁血管(xugun)鈣化腎上腺髓質素GhrelinNOCOH2S抑制血管鈣化(gihu)的血管活性物質促進血管鈣化的血管活性物質內皮素血管緊張素IIUrotensin II心血管局部的旁自分泌物質在血管平滑肌細胞向成骨樣細胞表型轉換過程中具有重要的調節(jié)作用，維持循環(huán)系統的功能穩(wěn)態(tài)Z Kardiol 2002;

15、 91:568-574. . Life Sci 2003; 72:1027-1037.Peptides 2003; 24:287-94 . J Cardiovasc Pharmacol. 2003; 42:89-97. Life Sci. 2003; 74:451-461. . Peptides. 2003; 24:1149-56.Z Kardiol 2003; 92:1-7. Z Kardiol. 2004; 93:109-15.Peptides 2004;25:601-608. Heart Vessels. 2004; 19:125-31.J Geriatric Cardiology 20

16、04; 1:108-113. Regul Peptides 2005;129:125-132.Regul Peptides 2005; 129:167-176. Life Sci 2005; 77: 966-979.共五十八頁三. 活性多肽的多功能性.1. 一種(y zhn)基因可以編碼多種活性多肽實現不同的功能CT/CGRPCTCGRP調節(jié)血鈣舒血管EX1EX2EX4EX3EX5EX6共五十八頁2. 活性多肽(du ti)分子內調控第一種表現：活性肽以大分子無或低活性的前體肽原（prepropeptide）生成，在體內酶解成多個肽段，不同肽段具有相對(xingdu)獨立的生物學活性，彼此間相

17、互作用共同參與生理調節(jié) 共五十八頁強效利鈉利尿(l nio)擴血管130長效利鈉刺激因子延長心鈉素作用(zuyng)，抑制其降解血管舒張因子3167強舒張血管利鉀尿肽7998增強心鈉素利鉀利尿作用更強利尿作用，延長ANP半衰期環(huán)狀多肽增加細胞內Ca2+濃度，拮抗心鈉素作用心鈉素1126尿鈉素5126心鈉素99126微弱生物學活性共五十八頁1-21 22-41 45-92 95-146 153-185 Signal PAMP PreproADM ADM ADT peptide 45-9253Ex1 Ex2 Ex3 Ex4腎上腺髓質素原前體及其演繹(yny)的肽段示意圖活性多肽功能多樣性和分子(f

18、nz)內調控Adrenomedullin (ADM)共五十八頁 冠心病，高血壓，急性心肌梗塞(xn j n s)和PTCA患者血漿proADM源肽段含量的變化 自發(fā)性高血壓大鼠血漿(xujing)、心臟和血管proADM源肽段含量的變化M C SHR M C SHR510bp404bp331bp共五十八頁ProADM源不同(b tn)肽段間的相互作用(1) On PreproADM gene expression in VSMC. M C ADM PAMP ADT M C ADT ADM PAMP ADT +ADM +ADT +ADT +PAMP(2) On the ADM-induced v

19、asodilation in the aortic rings共五十八頁(3) On the NO production and NOS activity in the rat aorta(4) On the cardiac function共五十八頁(5) On in vivo vascular calcification in ratPeptides 2002； 23:1141-1147Peptides 2003; 24:463-468Peptides 2003; 24:1963-1969.Peptides. 2003; 24:563-568 Hypertens Res. 2004;27:

20、109-17.Regul Pept. 2004;121:49-56 J Hypertens. 2004 ;22:1953-1961. Biochim Biophys Acta. 2004;1690:265-75 Regulatory Peptides 2005;129:125-132 共五十八頁第二種表現：活性肽分子在體內酶解程度不同，形成(xngchng)了多種不同功能的分子中間產物，并且在功能上相互影響活性多肽(du ti)分子內調控共五十八頁Ang前體原：447aaproAng信號肽AngII：D-R-V-Y-I-H-P-F（1-8）ACE縮血管、升血壓、促血管平滑肌增殖Ang1-7 :

21、D-R-V-Y-I-H-P內肽酶促前列腺素合成、分泌，強大利尿利鈉、舒血管、降血壓、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）腎素活性很低共五十八頁 生理意義：機體生理功能調節(jié)是以這種同來源的分子家系形式的網絡樣的整合方式(fngsh)實現時空上更完善更精細更周密的調節(jié) 分子內調控的生理(shngl)和病理學意義氨基端ANP多肽的含量遠高于ANP99-126，ANP31-67和ANP1-30的血漿含量是ANP99-126的10-24倍，而A

22、NP79-98的含量也比ANP99-126高約3倍，并且氨基端各種ANP前體肽的生物半衰期也比ANP長許多共五十八頁 疾病發(fā)生時：生物活性肽分子本身不僅會出現質、量和功能的改變(gibin)，其代謝或者酶解的各片段之間的分子比例和網絡關系也會發(fā)生改變(gibin) ，后者更有意義 陣發(fā)房顫時，血漿ANP79-98和ANP99-126水平均增高，但ANP79-98/ANP99-126摩爾比降低，由正常時的5.11降為3.95 高血壓時ADM升高而ADT降低，兩者比例(bl)升高，ADM/ADT在正常人為0.68，而在高血壓患者為1.77，在高血壓伴心衰時可達3.12，同時發(fā)現隨著心衰程度加重，A

23、DM升高趨勢漸緩而ADT出現明顯升高，ADM/ADT下降，在II級心衰時為3.44，而IV級心衰時為2.5 共五十八頁3. ADM 的多功能性與其(yq)對受體（表型）的多選擇性有關ADM特異(ty)受體L-1受體RDC-1受體CRLRADMAMBP其它ADM片段CGRPCRPRAMPs1,2,3Amylin CalcitoninIntermedin/ADM2共五十八頁Adrenomedullin inhibits vascular calcificationCRLR mRNARAMP2 mRNARAMP3 mRNA-actin mRNA446 bp416 bp371 bp291 bpC CR

24、LR C RAMP2 C RAMP3 Alterations of CRLR, RAMP2，RAMP3 mRNA in Calcified VSMCs mRNA expression were determined by semi-quantitative RT-PCR analysis. CRLR: calcitonin receptor like receptor. RAMP: receptor activity modifying protein. *p0.01,compared with control.Von Kossa stainningIncreased ADM content

25、and ADM mRNA in calcified VSMC共五十八頁ISO-induced myocardial injury共五十八頁myocardiumaortaaorta Peptides.2003;24: 287-294. Peptides. 2003;24:463-468. Peptides. 2004; 25:601-608. Regul peptides 2004;120:77-83. Acta Physiol Sin 2001;53:396-400 Life Sci 2005 revised BBA. 2005 revisedAdrenomedullin receptors:

26、 pharmacological features and possible pathophysiological roles PEPTIDES 25 (11): 2003-2012. 2004 Hypertension induced by L-NNA共五十八頁四. 新的心血管氣體(qt)信號分子H2S 內源性（代謝性）氣體(qt)信號分子L-Arg/NOS/NO pathwayHeme/HO/CO pathway(L-Met)L-Cys/CBS,CSE/H2S pathwayNO2, NH3, SO2?共五十八頁內源性H2S代謝(dixi)途徑硫醚半胱氨酸+H2S半胱氨酸硫醇胱氨酸CBSC

27、SE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-半胱氨酸氨基轉移酶酮酸氨基酸3-巰基丙酮酸硫元素+丙酮酸H2S硫醇硫前體物質+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硫醇硫代硫酸鹽循環(huán)蛋氨酸共五十八頁H2S-CNS的遞質Responsive to neuronal excitation by Ca2+and calmodulin-mediated pathwayEnhancing the NMDA receptor-mediated responses b

28、y induced cAMPmodifying long-term potentiation (LTP)modulating hypothalamuspituitaryadrenal axis function共五十八頁大鼠心血管組織(zzh)中存在內源性CSE / H2S Pathway心血管CSE表達和活性內源性H2S含量Rat serum concentration:45.6 14.2 mM不同血管產量(chnling)Thoracic aorta: 33.7 2.2 nmol/min/g proteinPortal vein: 19.6 2.8 nmol/min/g proteinPu

29、lmonary artery: 5.31 0.7 pmol/min/mg wet tissueMesenteric artery: 6.17 0.56 pmol/min/mg wet tissueTail artery: 8.12 0.85 pmol/min/mg wet tissue心肌組織產量18.64 4.49 nmol/min/g proteinHeart and Vessels, 2004, 19:75-80共五十八頁H2S的心血管效應(xioyng)Relax the VSMCs by opening the KATP channel, in a independent endot

30、helia manner and in synergy with NO A transient hypotension effect by bolus injection H2SInhibit the VSMCs proliferation by MAPK pathway (Heart and Vessels, 2004, 19:75-80)A transient negative inotropic effect on myocardium mediated by the KATP channel Decrease the central venous pressure by bolus i

31、njection ( BBRC. 2004, 313:362-8 )共五十八頁Induced apoptosis of human aorta smooth muscle cells via the activation of mitogen-activated protein kinases and caspase-3 an endogenous peroxynitrite scavenger an endogenous hydrogen peroxide as superoxide anion scavenger (BBRC. 2004, 318:756-63) a novel inhib

32、itor of hypochlorous acid-mediated oxidative damage Inhibits MCP-1 and IL-8 release from macrophage (BBRC. 2005 , in press)共五十八頁（1）內源性H2S/CSE途徑(tjng)與SHR下調(xi dio)H2S/CSE 途徑BBRC. 313 (2004) 22-27 (2)與NOS抑制性高血壓J Hypertens.21 (2003) 1879-1885 With editorials Hypertens. 2003; 21(10):1819-20共五十八頁(3)內源性H

33、2S/CSE 途徑(tjng)與肺動脈高壓下調(xi dio)H2S/CSE途徑BBRC. 2003, 302: 810-816上調H2S/CSE途徑J Infect.，2003, 47:155-160(4)內源性H2S/CSE 途徑與感染性休克共五十八頁(5) 內源H2S/CSE 通路(tngl)與大鼠ISO誘導的心肌損傷400bp-actinControl ISO(6) 內源H2S/CSE 通路與大鼠血管(xugun)鈣化controlVDNVDN+LowNaHSVDN+HighNaHSweight（g）3568368113611035915SBP(mmHg)1211114913*1023

34、*#1049*#Calcium content(mol/g.wt)6.072.3341.1012.8*26.812.98#6.6121.02#ALP activity (U/mg Pro)122.3230.57229.2367.64*83.7612.92#123.2514.73#45Ca-uptake 103CPM/)7.081.4910.062.32*5.961.83#6.261.44#Acta Pharmacol Sin, 2005, In press BBRC.318(2004): 756-763共五十八頁(7)內源H2S/CSE 通路(tngl)與高同型半胱氨酸血癥(8)

35、H2S and HO-1 in 缺氧(qu yn)誘導的肺動脈高壓NO, CO and H2S相互作用BBRC 2005, in pressBBRC. 2004, 317:30-37共五十八頁(9) H2S抑制動脈(dngmi) L-Arg/NOS/NO 通路臨床(ln chun)數據 (1) H2S在冠心病患者中的臨床研究 Am J Physiol, 2005 (revised)共五十八頁(2) H2S在介入治療的冠心病患者中的臨床(ln chun)研究 指標手術前冠脈造影后支架植入術后即刻術后24H術后72HH2Smol/L26.0114.0825.4312.8816.519.3325.6213.0026.2814.68(3) H2S與高原(goyun)高血壓病 血漿 NO H2S (mol/l)高血壓組 52 38.4715.16* 66 51.0914.97*高收縮壓組 17 39.8913.30* 22 52.0114.39*高舒張壓組 20 41.8615.87 * 27 50.0212.98*正常血壓組 22 29.9611.73 38 37.989.60共五十八頁(4) H2S與原發(fā)性高血壓病收縮壓mmHg 114.1310.45 146.7915.13 148.3725.44舒張壓mmHg 71.0410.51 9