心血管活性物質(zhì)與心血管疾病.ppt

心血管活性物質(zhì)與心血管疾病RoleofCardiovascularBioactiveSubstancesinCardiovascularDiseases北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生理系北京大學(xué)第一醫(yī)院心血管病所唐朝樞 一 心臟和血管具有內(nèi)分泌功能心臟和血管的 內(nèi)膜 中膜 外膜及心包各組織 肌細(xì)胞 內(nèi)皮細(xì)胞 成纖維細(xì)胞 脂肪細(xì)胞 吞噬細(xì)胞等各種細(xì)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 反向生物學(xué) 發(fā)現(xiàn)新的心血管活性物質(zhì)傳統(tǒng)生 藥理學(xué) 疾病狀態(tài) 內(nèi)源活性物 受體和 或生物學(xué)效應(yīng) 藥物 內(nèi)源活性物反向生 藥理學(xué) I 疾病狀態(tài) 生物學(xué)效應(yīng) 藥物 受體反向生 藥理學(xué) II 受體 內(nèi)源活性物 生物學(xué)效應(yīng) 疾病狀態(tài) 藥物 一天一肽 1 孤兒G蛋白偶聯(lián)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(lián)受體 oGPCRs 系指尚未找到天然配體的GPCRs 通常所說(shuō)的oGPCRs不包括與各種嗅覺(jué) 味覺(jué)有關(guān)的和分布于梨骨鼻骨的受體 這類oGPCRs在小鼠中多達(dá)1200個(gè)左右 目前已從公用數(shù)據(jù)庫(kù)中分離出300個(gè)左右的完全開(kāi)放式閱讀框架 可編碼已公認(rèn)的GPCR超家族成員 其中191個(gè)歸類于已知的受體 可被約70個(gè)已知的配體激活 108個(gè)為oGPCRs 對(duì)人類基因組核苷序列進(jìn)行分析 預(yù)計(jì)可發(fā)現(xiàn)200 500個(gè)oGPCRs oGRCRs與已知的GPCRs間氨基酸序列的相同性有限 一般低于45 1 G 21的配體為5 HT1A 1988 2 RDC7的內(nèi)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 orphaninFQ 1994 4 HNFAG09配體為過(guò)敏毒素C3a 1996 5 GHSR growthhormonesecretagoguesreceptor 內(nèi)源性配基Ghrelin 1999 6 hGR3 GRP10內(nèi)源性配體為下丘腦的泌乳刺激素釋放肽 1998 7 降鈣素受體樣受體 CRLR 是鈣調(diào)素基因相關(guān)肽受體和腎上腺髓質(zhì)素受體的共同組成成分 1998 oGPCR策略的應(yīng)用 8 Orexinl及Orexin2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 HG55 和CysLT2 HG57 的配體均為過(guò)敏性反應(yīng)中生成的有生物活性的脂類慢反應(yīng)物質(zhì)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UrotensinII 1999 15 Edg1 Edg3 Edg5和Edg8配體為鞘氨醇 1 磷酸 2000 16 Edg2 Edg4和Edg7配體為溶血磷脂酸 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(xué)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 21 FM 3 FM 4或TGR 1受體配體為神經(jīng)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(jīng)肽類FF 2000 2 幾種新發(fā)現(xiàn)的心血管活性肽 1 UrotensinII 1999 目前已知最強(qiáng)的內(nèi)源性縮血管物質(zhì) 參與高血壓心肌肥大的發(fā)病 心肌UII受體最大結(jié)合力及受體親和力增強(qiáng) 促進(jìn)平滑肌增殖UII可以通過(guò)Ca2 PKC MAPK等途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖 激活血管外膜L Arg NO系統(tǒng) 與其它活性物質(zhì)的相互作用 促進(jìn)內(nèi)皮素表達(dá) 升高ADM水平 抑制eNOS表達(dá)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 生長(zhǎng)素 ghrelin 1999 28個(gè)氨基酸殘基 是生長(zhǎng)激素促分泌素受體的內(nèi)源性配體 調(diào)節(jié)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育 刺激糖異生 增加攝食 減少脂肪利用促進(jìn)肥胖 被稱為 終極代謝激素 mRNA表達(dá)上調(diào) 放免水平升高 受體最大結(jié)合力增強(qiáng) 心肌缺血時(shí)ghrelin GHSR的變化 心功能增強(qiáng) 心肌損傷減輕 心肌氧耗改善 抗氧化 抑制內(nèi)皮素 抗炎癥 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家系新成員intermedin前體源的不同片段 HumanPrepro Intermedin Intermedin1 53的心肌含量和受體結(jié)合測(cè)定 Intermedin1 53的強(qiáng)降壓效應(yīng)inrats BBRC2005 327 713 9 intermedin1 53的正性變力作用和心臟保護(hù)效應(yīng) intermedin1 53的中樞血壓調(diào)節(jié)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 心肌鈣轉(zhuǎn)運(yùn) 心肌生長(zhǎng) 5 松弛素 Relaxin RLX 松弛素由兩條分別含有22和35個(gè)氨基酸殘基的肽鏈組成 鏈內(nèi)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(zhǎng)因子超家族的一員 RLX的基因在人及其他一些高等靈長(zhǎng)動(dòng)物體內(nèi)有3種類型 分別為H1 H2 H3 嚙齒動(dòng)物存在兩種RLX類型 分別為RLX 1 相當(dāng)于H2 和RLX 3 相當(dāng)于H3 413bp actin ISO誘導(dǎo)的心肌損傷時(shí)表達(dá)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 ConISO RLXLRLXH Peptide 26 1632 1639 3 血管鈣化發(fā)病的活性肽機(jī)制 血管鈣化的活性肽機(jī)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 最終導(dǎo)致血管壁細(xì)胞向成骨細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化以形成血管鈣化 血管壁細(xì)胞Adrenomedullin ADM ADMreceptor系統(tǒng)是抗血管鈣化形成的重要防御體系 其機(jī)制可能與cAMP PKA途徑和MAPKs途徑被激活有關(guān) 體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)都證實(shí)外源應(yīng)用ADM具有顯著防治血管鈣化的作用 vonKossastainingformyocardiumandaortaAandC control BandD calcifiedmyocardiumandaortarespectively A B C D Vasoactivesubstances Vasoactivepeptidesgastransmitter 血管鈣化 腎上腺髓質(zhì)素GhrelinNOCOH2S 抑制血管鈣化的血管活性物質(zhì) 促進(jìn)血管鈣化的血管活性物質(zhì) 內(nèi)皮素血管緊張素IIUrotensinII 心血管局部的旁 自分泌物質(zhì)在血管平滑肌細(xì)胞向成骨樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換過(guò)程中具有重要的調(diào)節(jié)作用 維持循環(huán)系統(tǒng)的功能穩(wěn)態(tài) 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 一種基因可以編碼多種活性多肽實(shí)現(xiàn)不同的功能 2 活性多肽分子內(nèi)調(diào)控 第一種表現(xiàn) 活性肽以大分子無(wú)或低活性的前體肽原 prepropeptide 生成 在體內(nèi)酶解成多個(gè)肽段 不同肽段具有相對(duì)獨(dú)立的生物學(xué)活性 彼此間相互作用共同參與生理調(diào)節(jié) 強(qiáng)效利鈉利尿擴(kuò)血管 延長(zhǎng)心鈉素作用 抑制其降解 強(qiáng)舒張血管 增強(qiáng)心鈉素利鉀利尿作用 更強(qiáng)利尿作用 延長(zhǎng)ANP半衰期 增加細(xì)胞內(nèi)Ca2 濃度 拮抗 心鈉素作用 心鈉素 1 126 尿鈉素 5 126 微弱生物學(xué)活性 1 2122 4145 9295 146153 185SignalPAMPPreproADMADMADTpeptide45 92 5 3 Ex1Ex2Ex3Ex4 腎上腺髓質(zhì)素原前體及其演繹的肽段示意圖 活性多肽功能多樣性和分子內(nèi)調(diào)控 Adrenomedullin ADM 冠心病 高血壓 急性心肌梗塞和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 心臟和血管proADM源肽段含量的變化 MCSHRMCSHR 510bp404bp331bp ProADM源不同肽段間的相互作用 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 第二種表現(xiàn) 活性肽分子在體內(nèi)酶解程度不同 形成了多種不同功能的分子中間產(chǎn)物 并且在功能上相互影響 活性多肽分子內(nèi)調(diào)控 Ang前體原 447aa 生理意義 機(jī)體生理功能調(diào)節(jié)是以這種 同來(lái)源 的分子 家系 形式的網(wǎng)絡(luò)樣的整合方式實(shí)現(xiàn)時(shí)空上更完善更精細(xì)更周密的調(diào)節(jié) 分子內(nèi)調(diào)控的生理和病理學(xué)意義 氨基端ANP多肽的含量遠(yuǎn)高于ANP99 126 ANP31 67和ANP1 30的血漿含量是ANP99 126的10 24倍 而ANP79 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(zhǎng)許多 疾病發(fā)生時(shí) 生物活性肽分子本身不僅會(huì)出現(xiàn)質(zhì) 量和功能的改變 其代謝或者酶解的各片段之間的分子比例和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系也會(huì)發(fā)生改變 后者更有意義 陣發(fā)房顫時(shí) 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(shí)的5 11降為3 95高血壓時(shí)ADM升高而ADT降低 兩者比例升高 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(shí)可達(dá)3 12 同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著心衰程度加重 ADM升高趨勢(shì)漸緩而ADT出現(xiàn)明顯升高 ADM ADT下降 在II級(jí)心衰時(shí)為3 44 而IV級(jí)心衰時(shí)為2 5 3 ADM的多功能性與其對(duì)受體 表型 的多選擇性有關(guān) ADM特異受體L 1受體RDC 1受體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 新的心血管氣體信號(hào)分子 H2S 內(nèi)源性 代謝性 氣體信號(hào)分子L Arg NOS NOpathwayHeme HO COpathway L Met L Cys CBS CSE H2SpathwayNO2 NH3 SO2 內(nèi)源性H2S代謝途徑 H2S CNS的遞質(zhì) ResponsivetoneuronalexcitationbyCa2 andcalmodulin mediatedpathwayEnhancingtheNMDAreceptor mediatedresponsesbyinducedcAMPmodifyinglong termpotentiation LTP modulatinghypothalamus pituitary adrenalaxisfunction 大鼠心血管組織中存在內(nèi)源性CSE H2SPathway 心血管CSE表達(dá)和活性內(nèi)源性H2S含量Ratserumconcentration 45 6 14 2 mM不同血管產(chǎn)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心肌組織產(chǎn)量18 64 4 49nmol min gprotein HeartandVessels 2004 19 75 80 H2S的心血管效應(yīng)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 內(nèi)源性H2S CSE途徑與SHR 下調(diào)H2S CSE途徑BBRC 313 2004 22 27 2 與NOS抑制性高血壓 JHypertens 21 2003 1879 1885WitheditorialsHypertens 2003 21 10 1819 20 3 內(nèi)源性H2S CSE途徑與肺動(dòng)脈高壓 下調(diào)H2S CSE途徑BBRC 2003 302 810 816 上調(diào)H2S CSE途徑JInfect 2003 47 155 160 4 內(nèi)源性H2S CSE途徑與感染性休克 5 內(nèi)源H2S CSE通路與大鼠ISO誘導(dǎo)的心肌損傷 6 內(nèi)源H2S CSE通路與大鼠血管鈣化 ActaPharmacolSin 2005 Inpress BBRC 318 2004 756 763 7 內(nèi)源H2S CSE通路與高同型半胱氨酸血癥 8 H2SandHO 1in缺氧誘導(dǎo)的肺動(dòng)脈高壓 NO COandH2S相互作用 BBRC2005 inpress BBRC 2004 317 30 37 9 H2S抑制動(dòng)脈L Arg NOS NO通路 臨床數(shù)據(jù) 1 H2S在冠心病患者中的臨床研究 AmJPhysiol 2005 r