（体育教育训练学专业论文）耐力训练过程中心肌组织心钠素和脑钠素基因的表达.pdf

耐力可i i 练过程中心钠裘和腑钠素基渊的表达 摘要 运动心脏作为特有的高功能、高储备、大心脏，在竞技运动中的作用早已为 人们所重视。而运动心动性心肌肥大一直都是运动心脏研究领域不断探索的问 题。心钠素和脑钠素作为心肌细胞分泌的心血管调节肽，它们是否都参与了运动 性心肌肥大的发生发展过程? 国内尚未见报道。因此，本研究通过观察耐力训练 过程中心肌心钠素与脑钠素基因表达的变化，试图阐明a n p m r n a ，b n p m r n a 表达 在心肌肥大发生发展过程中的变化特征及其意义，以进一步为探讨运动性心肌肥 大发生的分子机制提供实验依据。 本实验采用定量反转录聚合酶链式反应技术，观察大鼠在进行1 1 周中等强 度耐力训练过程中心脏心钠素( a n p ) 和脑钠素( b n p ) 基因表达的变化。实验分 别对训练过程中第3 天，第1 0 天，第2 4 天，第3 8 天，第7 7 天大鼠心房心室 a n p m r n a 、b n p m r n a 的表达情况与安静对照组进行比较。结果显示，耐力训练2 4 天后，心系数增加十分显著( p o 0 1 ) ，表明已出现心肌肥大。在耐力训练过程 中心肌a n p m r n a 、b n p r a r n a 的表达均上调。其中心室b n p m r n a 的表达在训练第2 4 天后显著增强( p o 0 1 ) ，第3 8 天后进一步增强，第7 7 天后表达有所下调但还 是显著高于对照组。心房b n p r a r n a 的表达较对照组变化不明显，但也略有上调。 而心室a n p m r n a 的表达只在训练第3 8 天后显著增强( p 0 0 1 ) ，其余各时相较对 照组变化不明显，但也略有增强的趋势。心房a n p m r n a 的表达只在训练第3 天后 罹著增强( p o 0 1 ) ，其余各时相较对照组变化不明显，同样也有增强的趋势。 因此可以得出以下结论：在耐力训练过程中，心肌组织心钠素基因表达无明显 时相性和规律性，并且心肌肥大的发展过程与心肌心钠素基因表达不一致。而心 房心钠素在运动第3 天后出现十分显著性上调，提示了心钠素可能在运动早期就 发生了作用，但本实验未观察到，有待于进一步研究。耐力训练后以心塞脑钠 素表达增强为主，而且心室脑钠素基因表达上调随着训练时间的延长有逐渐升高 又下降的趋势，即存在时相性。这不仅提示了脑钠素在运动性心肌肥大发展过程 中一直都起作用，同时也反映了在此过程中，心脏部位不同，功能结构不同，发 展结果不同，发生机制也各有差异。 关键词运动性心肌肥大心钠素脑钠素基因表达 耐力训练过程中心钠索和腑钠荣某岗的表达 a b s t r a c t + h i g he f f i c i e n c y , h i g hr e s e r v a t i o na n db i gh e a r to fa t h l e t e sh e a r th a v e b e e np a i d a t t e n t i o ni nc o m p e t i t i v es p o r t s f u r t h e r m o r ee x e r c i s e i n d u c e dc a r d i a c h y p e r t r o p h y 。h a sb e e nr e s e a r c h e df o rl o n gt i m e a t r i a ln a t r i u r e t i cp e p t i d e ( a n p ) a n db r a i n n a t r i u r e t i cp e p t i d e ( b n p ) a sc a r d i o v a s c u l a rr e g u l a t i n gf a c t o m ，w h e t h e rt h e yp a r t i c i p a t e i np r o c e s so fe x e r c i s e i n d u c e dc a r d i a ch y p e r t r o p h yo rn o t w h i c hi s n tr e p o r t e , di n c h i n a t h ep u r p o s eo ft h i ss t u d yw a st oe x p l o r et h em o l e c u l a rm e c h a n i s mo fa t h l e t e s m y o c a r d i a lh y p e r t r o p h yb yo b s e r v a t i o no ft h ec h a n g eo fr a tg e n ee x p r e s s i o no fa t r i a l n a t r i u r e t i cp e p t i d e ( a n p ) b r a i nn a t r i u r e t i cp e p t i d e ( b n p ) d u r i n gt h ep r o c e s so f e x e a ：i s e i n d u c e dc a r d i a ch y p e r t r o p h y t h i ss t u d ya d o p t e dr t - p c rt e c h n i q u et oo b s e r v et h ec h a n g eo fe x p r e s so f g e n eo fr a t s a n pa n db n pd u d n g11w e e k sm o d e r a t ei n t e n s i t ye n d u r a n c et r a i n i n g ； i nt h et r a i n i n gp r o c e s so f3 r dd a y ，l o t hd a y ；2 4 t hd a y ，3 8 t hd a ya n d7 7 t hd a y , t h e e x p r e s s i o n s i t u a t i o no fa t r i a la n dv e n t r i c l ea n pm r n aa n d b n p 。m r n ao f e x p e r i m e n t a lg r o u pw a sc a r r i e do nt h ec o m p a r i n ga g a i n s t 耐mp e a c e f u lc o n t r o lg r o u p ； t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec a r d i a cc o e f f i c e n ti n c r e a s e dr e m a r k a b l y ( p 0 0 1 ) m c r2 4 d a y st r a i n i n g ，w h i c hs u g g e s t sm y o c a r d i u mh y p e r t r o p h yh a p p e n e d m y o c a r d i u ma n p m r n aa n db n pm r n au p r e g u l a t e dd u r i n gt h ee n d u r a n c e ，v e n t r i c l eb n pm r n a u p - r e g u l a t e dv e r ys i g n i f i c a n t l y ( p o 叭) i nt h e2 4 t hd a y , u p - r e g u l a t e df u r t h e ri n3 8 t h d a y ，a n ds l o w t o u p r e g u l a t e ds o m e w h a ta f t e r w a r d s 7 7 t hd a y , n e v e r t h e l e s s ， r e m a r k a b l yb em o r et h a nt h ec o n f f o lg r o u p c o m p a r e d w i t hc o n t r o lg r o u p ，i ti s u n o b v i o u st h a ta t r i u mb n pm r n au p - r e g u l a t i o n ，y e t a l s o ：p o s s e s s e st e n d e n c yt o p r o m o t e v e n t r i c l ea n pm r n am e r e l ys h o w su p - r e g u l a t i o ns i g n i f i c a n t l yi nt h e3 r d d a y , a n d t h e r e i sn or e m a r k a b l y d i f f e r e n c ec o m p a r e dw i t hc o n t r o lg r o u pd u r i n go t h e r d a y s ，b u ta l s op o s s e s s e st h et e n d e n c yt oh e i g h t e n i nc o n c l u t i o n , t h ee x p r e s s i o no f g e n eo fr a t s m y o c a r d i u ma n ps h o w sn oc h r o n o - p h a s ea n dr e g u l a r i t yd u r i n gt h e e n d u r a n c et r a i n i n g ，m o r e o v e r , t h e r e i s d i s c r e p a n c y b e t w e e ne x p r e s s i o no f m y o c a r d i u ma n pa n d c a r d i a ch y p e r t r o p h y a t r i a la n pm r n au p r e g u l a t e d s i g n i f i c a n t l y ( p 0 0 1 ) i nt h e3 r dd a yd u r i n gt h et r a i n i n g w h i c hs u g g e s t sa n p h a s 2 耐力目i i 练过程中心钠索和脑钠豢螭斟的表达 w o r k e dd u r i n gt h ee a r l y - p e r i o do ft r a i n i n g ，b u tt h i se x p e r i m e n th a sn o tf o u n dt h e c h a n g e ，f u r t h e rs t u d yi s s t i l ln e e d e d v e n t r i c l eb n pm r n ae x p r e s s i o np r o m o t e d d u r i n gt h ee n d u r a n c et r a i n i n g ，a n dt h eu p r e g u l a t i o no fv e n t r i c l eb n pm r n ai n c r e a s e g r a d u a l l ya n dt h e nd e c r e a s ew i t ht h ep r o l o n g e dt r a i n i n g w h i c hs u g g e s t e dt h ec h a n g e o fb n pm r n ah a sc h m n o - p h a s e ，a sn o to n l ys u g g e s t sb n ph a sw o r k e dd u r i n gt h e p r o c e s so fm y o c a r d i u mh y p e r t r o p h yb u ta l s os u g g e s t e dt h em e c h a n i s mo fm y o c a r d i a c h y p e r t r o p h yi sd i f f e r e n ta c c o r d i n gt od i f f e r e n tp a r t s ，d i f f e r e n tf u n c t i o n a ls t r u c t u r e sa n d d i f f e r e n td e v e l o p i n gp e r i o d sd u r i n gt h ep r o c e s so f c a r d i a cr e m o d e l i n g k e yw o r d s ：e x e r c i s e i n d u c e dm y o e a r d i a ch y p e r t r o p h ya n pb n pg e n e e x p r e s s i o n 耐力训练过程中心钠素和脑钠索毕的表达 1 前言 。1 8 9 9 年h e n s h e n 通过叩诊发现越野滑雪运动员心脏肥大，提出“最大的心脏 能在竞赛中取胜”的著名理论，并定义“运动员心脏”。此后。有关运动员心脏 的研究就一直成为国内外学者研究的热点。2 0 世纪8 0 年代心脏内分泌功能的发 现，以及分子生物技术在运动医学领域的运用，又使运动心脏的研究进入了一个 全新的领域。这些研究已从心脏形态功能的宏观特征研究，深入到了心肌组织、 细胞、亚细胞以及分子基因水平。研究表明，作为运动心脏的最重要表现运 动性心肌肥大不仅仅是心脏对急慢性血流动力学超负荷的一种适应性反应，而且 它还受神经和体液因素的调节。心肌纽胞上存在大量神经递质和体液因素的受体 以及心肌局部和循环系统活性物质的受体，这些受体与相应的配体结合，通过细 胞信号传导通路和信使的作用，导致心肌细胞即刻早期基因( 如原癌基因) 出现 迅速而短暂的表达，最终通过心肌结构蛋白基因的表达引起心肌收缩蛋白合成的 增加。因此，运动性心肌的肥大是受基因调控的，它的发生是一个不同类型的多 基因，多家族表达的变化过程“7 ”。 心钠素( a n p ) 和脑钠素( b n p ) 作为心肌细胞分泌的心血管活性调节肽，同 属利钠多肽家族。它们具有利钠利尿的效应，同时能够舒张血管，降低血压，抑 制肾索一血管紧张素一醛固酮系统的活性。它们在病理性心肌肥大过程中均有表 达，临床上通过测定血浆a n p 与b n p 水平柬帮助诊断心肌肥大与心力衰竭。那么 夼运动性心肌肥人过程小基因表达水甲如何? 是否有特征性的变化? 是否都参 与了运动心脏的发生发展过程? 目前国内对此尚未见报道。因此，本实验通过建 立运动心脏动物模型，采用定量反转录聚合酶链式反应( q r t - p c r ) 技术，观察 a n p m r n a ，b n p m r n a 在运动心脏重塑过程中不同时相的表达情况，旨在阐明 州b m r n a ，b n p m r n a 表达在心肌肥大发尘发展过程中的变化特征及意义，为进一 劣揭示利钠多肽家族在运动性心肌肥大过程中的作用机制提供实验依据。 本研究分两部分：第一部分为心钠素和脑钠素研究综述；第二部分为心钠索 和脑钠素实验研究。 耐力训练过程中心钠素和腑钠索赫闪的表达 2 心钠素与脑钠素研究综述 利钠利尿肽系统( n p s ) 是近年来在心血管研究中最为活跃的领域之一。该 系统成员具有强烈利尿、利钠、扩张血管及降低血压等作用。可见n p s 与肾素一 血管紧张素系统在功能上是相互拮抗的，它们共同参与体液稳态，血压的调节和 心血管组织的生长发育。“1 其中心钠素( a n p ) 是最早发现的n p s 的一个主要成 员。除此之外，在体内还分离纯化出其他的一些活性多肽，在结构上与a n p 相似， 或是a n p 阿体中的活性片段，主要包括脑钠素( b n p ) ，c 型利钠肽( c n p ) ，n - , 0 钠素，醛固酮分泌抑制因子，异心钠素和尿钠素等，部属于利钠多肽家族。而 a n p ，b n p ，c n p 是该家族中三个最主要的成员。由于a n p 与b n p 主要是由心肌产 生和分泌，c n p 的主要产生部位是脑和血管内皮细胞，尿钠素的主要产生部位是 肾脏，因此本文就只对a n p 和b n p 做一介绍，阐述它们的结构、合成和分泌、生 理作用以及在病理心脏和运动心脏中的变化，由此来反映它们在机体调节中既相 互关联，又体现着各自的独特性，在许多生理和病理过程中扮演着十分重要的角 色。 2 1 二心钠素的概述 心钠素又称心房肽和心房利钠多肽，是心肌细胞分泌的一种活性多肽。早在 1 9 5 6 年，德国解剖学家k i s c h “”首次发现豚鼠的心房肌细胞内含有一些类似内分 泌颗粒的特殊颗粒。同年h e n r y “1 等发现，扩张左心房可以引起利钠，利尿的反 应。此后影i ：多学者从不同的角度对此进行了大量的研究“”。发现含有这种特殊 颗粒的心肌细胞内肌原纤维少，特殊颗粒呈圆形，直径约为0 2 o 5um ，外包有 一层单位膜，主要分布在细胞核周围，肌原纤维间和肌膜下相对较少。在核周附近， 高尔基复合体、粗磁内质网丰富。现已证明这种特殊颗粒是心钠素在心肌细胞中 的贮存部位”。“一。后来在1 9 7 9 年加拿大病理学家d e b o l d 观察到豚鼠心房内的 这种特殊颗粒的密度与水、盐代谢有关。随后在1 9 8 0 年d e b o l d 进一步研究发现 用心房提取物对大鼠进行静脉注射后，可引起强烈的利尿和降压作用，于是a n p 的生理作用首次得到了证实。1 9 8 1 年d e b o l d 等发现心房提取物具有舒张血管的 作用“”。1 9 8 3 年底d e b o l d 等从大鼠的心房组织中提取、分离和纯化出心钠素。 1 9 8 4 年初美国的c u r r i e 和同本的m i s o n o 实验室又从人的心房组织中提取、分 离和纯化心钠素。1 9 8 5 年美国的l u v a q u e 等人又成功地克隆出心钠素的c d n a 。 耐力讨1 1 练过程中心钠索和l i i i 钠索幂洲的表达 并建立了心钠素d n a 文库。 a n p 的发现使人们对心脏的认识发生了一次新的飞跃，心脏由一个传统的循 、 环动力器官成为了重要的内分泌器官、这一心脏新概念的提出吸引了不少国内外 学者在此领域进行广泛深入的研究。 2 1 1 心钠素的结构3 ” a n p 是由氨基酸组成的多肽，具有一个由二硫键连接两个半胱氨酸组成的含 有1 7 个氨基酸残基的环状中心结构，它的活性主要取决于中心结构。若环状结构 被打开，其活性则消失。人的a n p 基因定位于第l 号染色体( 1 p 3 6 ) ，而小鼠和 大鼠的a n p 基因分别位于第4 和第5 号染色体上。人，大鼠，小鼠和牛的a n p 基 因结构基本相同。人的a n i ，基因艮约2 5 k b ，其中有3 个外显子和2 个内含子。 第1 个外显子长约2 0 0 b p ，它主要表达信号肽；第2 个外显子长约2 5 0 b p ，主要 表达a n p 的前体( p r o a n p 。) ，其末端可以编码成一个酪氨酸；第3 个外显子 长约2 5 0 b p 。第1 个外显子前是“帽子结构”，为m r n a 转录的起始部位。不同种 属的a n p 基因的外显子有高度的同源性( 8 0 ) ，但信号肽和内含子部分的同源性 较低。a n p 基因的5 端侧翼长约6 0 0 b p ，其中含有一个“t a t ab o x ”和一个增 强予序列( c t t c t c a c a c c ) ，此外，在5 端侧翼还有组织特异性转录调节片段和 a p 一1 结合部位等。 a n p 是由a n p 的静体原水解而形成的，人的a n p 前体原( p e r p r oa n p ) 分子 含有1 5 1 个氨基酸，切除n 端的由2 5 个氨基酸组成的信号肽而转变为含有1 2 6 个氨基酸的a n p 的前体。依种属不同，a n p 前体分子分别出1 2 6 1 2 8 个氨基酸组 成。在心房肌细胞的分泌颗粒中存在的主要是a n p 前体，经酶解形成c 端2 8 个 氨基酸组成的成熟的a n p 分子，同时产生另一个由9 8 个氨基酸组成的片段，也 可同时分泌入血。 目| j 人体内的a n p 有三种存在形式，分别是：a h a n p 、b h a n p 和y h a n p 。 其分予量分别为3 0 0 0 d a ，6 0 0 0 d a ，8 0 0 0 d a 。y h a n p 由1 2 6 个氨基酸组成，它是 a n p 前体原脱去信号肽的产物，是一h a n p 的前体。b h a n p 是由两条相互倒置 的d - h a n p 经两个二硫键并联而成，也可裂解成- h a n p 。q - h a n p 是由2 8 个氨 基酸组成的多肽，是a n p 的主要存在形式。无论是在心房中，还是在循环血液中， a n p 都是以小分子量的形式为主，也含有少量的大分子量的y h a n p 。有学者研 6 耐力训练过程中一1 5 钠素和舣钠豢皋的表达 究发现，正常人血液中有8 0 的n h a n p 和2 0 b - h a n p 。 2 1 ：2 心钠素的分布、合成与分泌 心钠素在体内分布广泛，肺、脑、甲状腺、肾上腺、垂体、消化系统和生殖 系统都含幸手心钠素免疫活性物质，但含量最高的器官是心脏。心钠素在心脏中的 分布是不均匀的，心房含量高于心室，右心房含量高于左心房，右心室的含量高于 友心室，室间隔含量最低。早在a n p 发现之前，曾有人认为，心室组织细胞不含 a n p ，但后来应用特异性很高的微量放射免疫测定技术和分子杂交技术证实，心 室组织细胞中含少量a n p 和a n p m r n a 。在心血管系统中，心钠素不仅存在于心肌 细胞，在内皮细胞、主动脉弓、冠状窦壁也含有心钠素。血浆中的心钠素主要由 心房肌细胞分泌。 心钠素与一般肽类激素一样，在内质网中合成，通过高尔基复合体加工，在特 殊颗粒内贮存。这种心房特殊颗粒是a n p 在心肌细胞中的储存形式。在每个心房 肌细胞中约有4 0 0 个这样的a n p 分泌颗粒。心钠素的释放是多途径的，既可通过 胞吐及膜溶解方式释放，也可能通过横管系统及内质网的快速传递输送到细胞 外。”。1 影响a n p 释放的因素是多方面的。大量研究已证实：第一，心房扩张和心房 压的魏高是促进a n p 释放的有效刺激。：l 9 8 6 年g o e t z 等分别应用清醒和麻醉的 狗，在。1 3 房内放入水球囊，证明左心室压力增加可使血浆a n p 水平增加l 一3 俘“。 随后m e t z l e r 等也进一步证明了血浆a n p 与左右心房内压力成正相关o ( 1 0 3 还有不 少文献报道，人体体位的改变( 由立位变为卧位) 或进行运动以及给大鼠注射生 理盐水都可以导致血浆a n p 水平的显著升高“”。这都是由于回，o f f n 量的增加 与心房压的升高密切相关。以上研究进一步说明了无论是扩容，还是直接牵拉心 房，都可以引起a n p 的释放，心房压的增加是刺激a n p 分泌与释放增加的重要因 素之一。第二，渗透压的改变也是引起a n p 释放的有效刺激。我国学者汤健曾报 道过，给大鼠高盐负衙可降低心房内a n p 的含量，低盐负荷则增加心房内a n p 的 含量“3 1 。还有人在给动物注射不同渗透压的高渗溶液时发现，渗透压越高，血 浆a n p 水平升高越显著“。第三，血流动力学的变化也会影响a n p l 的释放。研 究发现高血压患者血浆a n p 的水平与高血压的程度呈e 相关，血压越高，血浆 a n p 水平越高。心动过速的患者a n p 的释放也增加。等让受试者做等长运动，发 耐力训练过程中心钠索和腑钠索捧州的表达 现心率越快血浆a n p 水平也越高。可见心率和血压都会影响a n p 的释放。有人认 为这也可能是心肌缺氧的一种代偿反应。第四，a n p 的产生与释放还受到神经体 液的影响。交感神经活动、血管紧张素、抗利尿激素、肾上腺皮质激素、内皮素 等激素的调节都会影响a n p 的释放。“1 6 1 。1 9 8 7 年提出a n p 与肾素一血管紧张 素一醛固酮系统及交感神经之间有着密切的关系。肾素一血管紧张素一醛固酮系统 可通过直接和问接的作用促进a n p 的分泌释放，并激活交感神经米梢，释放儿茶 酚胺。交感神经可通过1 3 受体促进a n p 释放，促进肾素和醛固酮的分泌。随后又 有报道“，内皮素是目前所知的刺激a n p 释放最强有力的体液因子，它能明显增 强a n p 的基因表达，直接引起a n p 的快速释放，并且这种作用与细胞外c a ”内流 雨lc a m i ，密切相关。第i ，缺氧也会刺激a n p 的释放。有报道，在机体缺氧的情 况下，血浆a n p 的浓度会明显升高。“”1 2 1 3 心钠素的受体与代谢 a n p 通过与靶细胞上特异性a n p 受体结合来调节机体水盐代谢和心血管活 动。目前已证实存在a ，b ，c 三种代谢特性完全不同的a n p 受体，它们在体内的 含量不同，c 受体含量远高于a ，b 受体，在肺脏c 受体占7 0 ，而在肾皮质和血 管平滑肌组织中则占9 5 以上。a ，b 受体可与颗粒性鸟苷酸环化酶偶联，使胞浆 晦邸帅水平增高，通过第二信使c g m p 再激活相应的蛋白激酶，介导a n p 的生物 功能。c 爱体誉髓与颗粒性鸟苷酸环化酶偶联，但可以调节血浆a n p 水平，降低 ? a n p 的代谢清除攀矗镩瞎黑被穆为：? 清除受体”。在不同的生理状态下这些受体 的含量和结合特性霹能发生零毽；霉i 凄博馥蹇箨内螂公剃；乎拳要影响q 爨 体密度，盐负荷可导致c 受体数目蔫麟”誊孽荤事簸商蚕受影峨弧君鹾闽接增加 啤 与a 受体的结合丽增强利尿功能m kf r a j e w i c k i 等“”报道急性血容量不足时， c 受体减少，a 受体密度不变，从而减少了a n p 的清除，使得严重失血后血浆a n p 水平升高。 、 a n p 在体内代谢很快，其血浆半衰期仅为2 5 分钟。目前关于a n p 的代谢清 除机制已被阐明，一是a n p 与c 受体结合后，受体一配体迅速内在化，随后a n p 被溶酶体水解，c 受体再循环到细胞膜上，这样a n p 的清除便不断循环进行。二 是a n p 被酶降解，其中肽链内切酶被认为是起主要作用的降解酶。它通过打开 a n p 中心环状结构，使其丧失活性。同时这条途径为a n p 的主要清除途径。因此 耐力训练过程中心钠素和脑铀素蕞l 矧的表达 应用降解酶抑制剂可延缓其清除，延长其半衰期，增强其活性。s e y m o u r 等给自 发性高血压太鼠注射降解酶抑制剂后，发现增强了a n p 的降压效应“。1 。 n o r t h r i d g e 等给心衰患者注射降解酶抑制剂后，患者心功能改善，平均动脉压， 右房压，肺毛细血管楔压下降，血浆a n p 和c g m p 增高k 2 0 | 。 2 i 4 心钠素的生理作用“1 a n p 作为一种心肌分泌的循环激素，具有多种生理作用，尤其在调节心血管系 统功能和稳定内环境等方面起着重要作用。首先，a n p 在作用于心脏和血管方面， 它具有很强的舒张血管、降低血压、改善心肌供氧的作用。a n p 可对抗去甲肾上 腺素、血管紧张素、5 一羟色胺和组织胺引起的缩血管效应。并已证明心钠素的舒 张m 臀作用既不通过儿茶酚胺，也不通过乙酰胆碱发挥作用，即与q 、0 和m 受 体无关。心钠素舒张血管的作用与c a 2 + 内流有关，主要机制是抑制钙通道，减少 c a ”内流，抑制肌浆网内c f 的释放，减少细胞内游离c a “浓度，使血管平滑肌松 弛。但a n p 扩张血管是有选择性的，对不同部位的血管作用不一样。一般来说 a n p 对动脉，大血管以及对重要脏器血管作用强，对静脉，小血管以及非重要脏 器血管作用差。a n p 可以舒张冠状动脉，增加冠状动脉血流量实现改善心肌供氧 的作用，有利于心肌的营养。a n p 降血压的原因是多方面的，有人认为静脉回流 量的减少和前负荷的降低可能是其主要原因。其次，心钠素还具有很强的利钠利 尿作用，在体内水电解质平衡的调节上具有重要的地位。心钠素的排钠利尿机制 主要是增加。肾小球的滤过率，增加。肾髓质的血流量，改变球管平衡和抑制近曲小 管和集合管对钠的重吸收，抑制肾素、血管紧张素和醛固酮的分泌抑制抗利尿激 素的分泌。此外，a n p 可提高肺泡表面活性物质的含量，缓解支气管平滑肌痉挛， 调节肠道水、电解质的吸收和分泌，增强细胞免疫功能。 a n p 生物学效应的产生是诖i 予a n p 与其受体结合，并通过多种途径进行信息 传递的结果。鸟营酸环化酶和腺苷酸环化酶系统；a n p 可以激活细胞上颗粒性 i 弓。曲：酸环化酶，抑制腺督酸环化酶，从而使细胞内c g m p 增高，导致g 激酶被激 活，继而促使细胞膜上钙泵的转运，使细胞内钙离子外流，从而发挥其生理效应。 磷酸肌醇系统；a n p 可以通过激活g 激酶，促进三磷酸肌醇的生成，从而使细 胞内钙库中钙离子释放减少。 2 2 脑钠素 9 耐力训练过程中心钠素和脯钠棠綦闵的表达 脑钠素是继心钠素之后由日本学者s u d o h 等人于1 9 8 8 年首次从猪脑中分离 出并因此被命名的汹1 ，于是利钠多肽家族又添了一位新成员。但实际上心脏中 它的含量是最高的。b n p 与a n p 结构相似，也具有利钠利尿的效应，同时能够舒 张血管，降低血压，抑制肾素一血管紧张素一醛固酮系统的活性。同a n p 一样 是人体抵御心脏容量负荷过重的重要工具。但b n p 的分泌，代谢以及在机体中的 调节等与a n p 相比既有关联，又体现着自己的独特性。 2 2 1 脑钠素的结构d ”“ b n p 与其他利钠多肽不同，具有明显的种族结构差异。大鼠的b n p 由4 5 个氨 基酸组成，而猪含2 6 或3 2 个氨基酸，人类成熟的b n p 由3 2 个氨基酸组成，因此 榆测不同种属血浆b n p 水甲时需用种属特异性抗m 清。b n p 同a n p 一样具有一个 由二硫键连接两个半胱氨酸组成的含有1 7 个氨基酸残基的环状中心结构，n 端和 c 端尾链的长短和氨基酸组成各不相同。b n p 的活性主要也取决其中心结构。若 环状结构被打丌，则其活性消失。其活性特别依赖与前体p r o b n p c 一末端结构， 从p r o - b n p 的加工到成熟与a n p 不同，a n p 的酶切点位于p r o a r g 后，而b n p 位 于a r g x x - a r g 之后。人类b n p 基因片段位于l 号染色体短臂的远端，与其上游 的a n p 基因片段相连，b n p 的基因也含有3 个外显子和2 个内食子，其c d n a 长 约1 9 0 0 b p ，在5 端和3 端各含有一个4 8 8 b p 和2 4 7 b p 的非翻译区。b n p 与a n p 不同，不含有 t a t ab o x ”，而含有2 个“g a t a a ab o x ”，其转录起始位点在a t g 上游3 0 b p 一6 0 b p 处，有多个a g c 重复序列。3 端终止密码后7 0 b p 一1 0 0 b p 处， 有3 个i a t t q a t 重复序列。此外，它亦不含a n p 基因中存在的组织特异性调节片 段。这说明b n p 和a n p 在转录水平上的基因表达调控机制有所不同。 b n p 的m r n a 由9 0 0 1 0 0 0 个核苷酸组成，它可表达成b n p 前体原，脱去n 端的 信号肽成为含1 0 8 个氨基酸的b n p 前体( p r o b n p ) ，但并不储存于分泌颗粒，主要从 心室分泌，在其分泌过程中或进入血液后分解为具生物活性的b n p ( 含3 2 个氨基 酸的c 端片段) 及n t b n p ( n 端片段) 。现在对人体血浆中b n p 的分子形式的报道 差异很大，有认为完全是b n p 一3 2 ，有认为以p r o - b n p 为主或以b n p 一3 2 ( 含3 2 个氨 基酸) 为主，这些观察绝大部分来自有心脏病的对象，但有一例报道正常人的血清 中大分子p r o b n p 占主要成分。出现这种情况可能与不同研究对象的生理性差异 和或抗血清的特异性及提取方法的不同有关。一般认为，b n p 一3 2 是生物活性分 1 0 ：。堕尘型堡型堡! ：堂塑鲞婴墅塑鲞兰塑堕墨些 一， 予，但众多报道均证明血清中台有高浓度的p r o b n p ，亦提示p r o b n p 可能有其潜 在的生物活性。心房贮存的b n p 主要为b n p 一3 2 ，少量为大分子的p r o - b n p ( 含1 0 8 个氨基酸) 。 2 2 2 脑钠素的分布，合成与分泌 b n p 广泛分布于脑、脊髓、心肺等组织，其中以心脏含量最高。脑内以延髓含 量最高，其次为尾核与豆状核，海马与垂体含量最低，此外在下丘脑外侧区、视旁 核、视上核、三叉神经节等处亦含有较丰富的b n p ，中枢神经系统的b n p 含量高 于a n p ，脑与脊髓内b n p 含量约较a n p 高1 3 倍。在房间隔、房室瓣、主动脉、肝 动脉与肺静脉壁内亦含有少量b n p 。也有人发现只是在猪和狗的脑部存在b n p 的 i 岛水1 免疫活性，m 存人，猴，大鼠脑内却检测不出b n p 免疫活性或活性极低。 f 常人的心房以颗粒形式贮存b n p ，其中右心房含量为左心房的3 倍多，心室 的含量只有心房的1 一2 ，但心房分泌b n p 的能力并不与其含有的高浓度相当。 o g a w a ”等的研究证明鼠心室b n p m r n a 的总量相当于心房。在小鼠灌注实验中， 鼠整个心脏的b n p 分泌量为5 0 0 + 1 9 p m o l m i n ，去除心房后，心脏分泌的b n p 仍 可保留诈常分泌量的6 0 ，而a n p 则降为正常分泌量5 以下，说明b n p 与a n p 的合 成分泌部位不同，a n p 主要由心房分泌，b n p 则主要来自心室，这可能与心室b n p 的储存能力小，分泌速度快且分泌量大有关。对于正常人血浆b n p 浓度的正常值 也有些报道，但都随研究室不同而不同，而且报道的正常值范围很大。y a n d 1 e 等详细描述了血浆b n p 检测方法及其合理性，并测得f 常人休息时平均血浆b n p 免疫活性为6 3 p m o l 1 ，显著小于a n p ( 8 4 p m o l 1 ) 州。 b n p 与a n p 都是由心肌细胞的分泌颗粒所分泌的心脏激素。正常人的心房和 心室具有两种这样的颗粒，一种含有a n p ，另一种同时含有a n p 和b n p 。所以低 分子量b n p 与a n p 是共分泌的，其中b n p 的分泌包括心房的调节性分泌和心室的 结构性分泌。但与a n p 相比，刺激b n p 分泌的条件也迥然不同。有报道说，进行 急性运动，或静脉输盐对b n p 的影响都较小或没有“+ “”。这与b n p 在心房 储量大而释放量少一致，同时表明急性血容量的改变对b n p 分泌的影响远小于 a n p 以及心房压力的增加并不是促进b n p 释放的有效刺激。通过m a t s u m o t o 等人 的进一步研究，他们选择了7 名扩张型心肌病及9 名二尖瓣狭窄合并心功能不全 的病人为研究对象，结果运动引起扩张型心肌病患者的血浆b n p 的升高程度显著 一 型丝型蔓整堡! ：堂塑鲞塑墅塑堂苎型堕要竺 大于二尖瓣狭窄组。认为是运动加重扩张型心肌病左室负荷，引起心室分泌b n p 进一步增加。研究还发现充血性心衰病人的血浆b n p 浓度与心房压不相关，而与 左室舒张术压里正相关”。还有报道，伴有左室肥大的足球运动员血浆b n p 浓 度明显高于无左室肥大的足球运动员及安静对照组，而无左室肥大的足球运动员 血浆b n p 浓度与安静对照组无差别“1 。这些研究都进一步提示了左心房压增加 不是刺激b n p 分泌的条件，而容量负荷增加引起的心室压力改变以及室壁张力的 增加才是促进b n p 分泌的有效刺激。关于心脏后负荷对b n p 分泌的影响也有研究。 在高血压病人中，血浆b n p 水平与左室质量指数及相关室壁厚度密切相关，而与 收缩压、舒张压、平均压无关，故b n p 升高与心肌肥厚程度有关，丽与高血压程度 无关。而a n p 则与m 压斗t 1 荚与心室厚度无关。另外最近还有报道b n p 水平与年龄， 性别也有关。k o c h 和s i n g e r 对婴儿、几章和青年人血浆b n p 水平进行研究，发 现刚出生的婴儿血浆b n p 水平很高，1 周后快速下降，2 周后低于成年人，而且 1 0 岁后女子的b n p 水平明显高于男子= ”1 。而成年人b n p 水平则随着年龄的增加 和钠摄入量的增加而上升。与a n p 一样，缺氧也能刺激b n p 的分泌，使血浆b n p 水平显著升高。”还有文献报道多种激素也可影响b n p 的合成和分泌。i l - ib 通 过r a s 、r a c 依赖途径激活h b n p 启动子转录，i l 一10 的p 3 8 激酶活性是调节h b n p 启动子的部分原因。一种新型促肾上腺皮质激素释放因子ur o c o r t i n 可刺激 新生鼠心肌细胞分泌a n p 、b n p 。e t i 和c a r d i o t r o p h i n ( 与i l - 6 有关的细胞素) 通过不同途径诱导b n p 基因表达。还有材料显示蛋白激酶c 的活化使b n p 分泌增 加，但与a n p 不同的是这一过程不依赖胞内c 矿+ 浓度。 2 。2 3 脑钠素的受体与代谢 脑钠素的受体与心钠素的相同，即为已发现的利钠肽系统中的三种受体： n p r - a 、n p r b 、n p r c ，它们都是跨膜蛋白。其中a 、b 两种受体结构相似，均具 有鸟苷酸环化酶活性，c g m p 为第二信使介导利钠素生物学作用，而c 型受体作为 清除受体存在。a 型受体可与a n p 、b n p 结合，对a n p 的亲和力更强：b 型受体主要 与c 型利钠素( c t y p e n a t r i u r e t i c p i p t i d e ，c n p ) 结合：c 型受体对三种利钠素均 具有亲和力。三型受体广泛分布于肾脏、心脏、血管内皮、肾上腺及中枢神经系 统，大血管中主要为a 型受体，b 型受体主要存在于脑组织，c 型受体则主要在肾脏 及血管。 耐力训练过程中心钠索和脑钠索璀岗的表达 b n p 的代谢清除主要通过两条途径：第一，通过c 型受体介导将b n p 内吞入胞 内，荐由溶酶体酶降解：第二，由中性肽链内切酶2 4 1 l 对b n p 降解，此酶可以打开 b n p 中心环状结构，使其徙失活性。其中第二种途径仍为b n p 代谢的主要途径。 由于a n p 较b n p 对中性肽链内切酶的亲和力要大得多，而且c 受体对a n p 的亲和 力亦高于b n p ，所以b n p 的生物半衰期( 2 0 分钟) 长于a n p ( 2 5 分钟) 。而这神半衰 期的差异也提示了b n p 与a n p 在生理作用中存在的差异。 2 2 4 脑钠索生理作用“”1 b n p 对动物和人都具有利钠利尿效应。注射低剂量的b n pa - f 使正常人和高血 压病及心力衰竭患者尿中钠的排泄量显著增加，尿量增多。其机制是：b n p 影 响肾小球功能，使肾小球系膜细胞中c g m p 累积，抑制精氨酸加压素，使内皮激 素i 的产尘减少，系膜细胞松弛，增加肾小球滤过表面积。b n p 对内髓集合小 管细胞具有高度亲和性，抑制这些细胞对钠的重吸收，并抑制近曲小管对钠的转 运。b n p 与其他神经激素相互作用，强烈抑制肾上腺皮质激素刺激肾上腺细胞 分泌醛固酮，使肾上腺细跑丧失对血管紧张索i i 以及a c t b 的反应性，间接导致 利钠，利尿作用。 b n p 也有扩张血管，降低血压的作用。其机制是：通过作用于下丘脑，使 血管紧张素及血管加压素对下匠脑的调控改变，间接引起血压改变；作用于自 主神经系统，对压力反射有复杂的影响。影响肾神经活性，引起肾素的分泌改 变，间接调控血压。 b n p 还具有神经激素特征，能作用于心血管内环境平衡的控制中杳区和内分泌 系统。例如给大鼠不同脊髓位点注射b n p ，可引起心率和平均心房压显著下降， 而在脑室内注射b n p 能减弱精氨酸加压素对内皮素i 的刺激。细胞培养实验研究 发现了b n p 与内皮素之间可以相互作用，内皮素i 的分泌能被b n p 强烈抑制，但 内皮素i 又能刺激b n p 释放，说明上述物质参与负反馈系统，调节血管紧张性。 2 3 临床医学上关于a n p 、b n p 的研究 对于病理心脏的研究一直都是医学界十分重视的研究领域之一，它与运动心 脏最本质的区别就在于，它的发展与转归是进行性的，不可逆的，而后者具有可 复性；其中关于心血管调节因子在病理心脏中的研究也有不少报道。a n p 和b n p 一直以来都被认为参与了病理性心肌肥大，它们作为舒血管因子在病