心血管活性物质与心血管疾病

1、心血管活性物质与心血管疾病(jbng)Role of Cardiovascular Bioactive Substances in Cardiovascular Diseases 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共五十八页一. 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(zzh)，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.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)共五十八页二. 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(xioyng) 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”共五十八页1. 孤儿G蛋白(

3、dnbi)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(xiju)、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。共五十八页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(fnx)，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%。共五十八页

4、共五十八页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/orphanin FQ （1994）4)HNFAG09配体为过敏毒素C3a （1996）5)GHSR (growth hormone secretagogues receptor）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(shfng)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

5、(cl)的应用 共五十八页 8)Orexin l及Orexin 2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、HG 55）和CysLT2(HG57) 的配体均为过敏性反应中生成的有生物(shngw)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Urotensin II

6、（1999）15)Edg1、Edg3、Edg5和Edg8配体为鞘氨醇-1-磷酸（2000）共五十八页16)Edg2、Edg4和Edg7配体为溶血(rn xu)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）2

7、1)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） 共五十八页2. 几种新发现(fxin)的心血管活性肽(1) Urotensin II （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。 共五十八页促进(cjn)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(xugun)外膜L-Arg/NO系统共五十

8、八页 与其它(qt)活性物质的相互作用促进(cjn)内皮素表达升高ADM水平抑制eNOS表达和活性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.共五十八页(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

9、脂肪(zhfng)利用促进肥胖，被称为“终极代谢激素” 。 mRNA表达(biod)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的变化共五十八页心功能增强(zngqing)心肌损伤(snshng)减轻心肌氧耗改善 抗氧化抑制内皮素抗炎症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. 共五十八页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(b tn)片段Human Prepro-Intermedin共五十八页Intermedin1-53的心肌(xnj)含量和受体结合测定Intermedin1-53的强降压(jin y)效应 in ratsPAPmmHgHRbpmMAPmmHg20020060

11、0002001 minBilateralbaro-xIMDS (9 nmol/kg i.v.)IMDS (9nmol/kg i.v.)BBRC 2005,327:713-9.共五十八页intermedin1-53 的正性变力作用和心脏保护(boh)效应 intermedin1-53 的中枢(zhngsh)血压调节作用Peptides 2005, 26: 501507. Peptides. 2005,26:1640-6.Peptides. 2005 Jul 13; Epub共五十八页(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)钙转运心肌生长共五十八页（5）松弛(sn ch)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(godng)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-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

13、 Con ISO RLX L RLXHPeptide. 26; 1632-1639共五十八页3。血管钙化(gihu)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(zu zhn)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）/ADM receptor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。共五十八页von Kossa staining for myocardium and

14、 aortaA and C: control; B and D: calcified myocardium and aorta respectivelyABCD共五十八页Vasoactive substances:Vasoactive peptidesgastransmitter?共五十八页血管(xugun)钙化肾上腺髓质素GhrelinNOCOH2S抑制血管钙化(gihu)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IIUrotensin II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.共五十八页三. 活性多肽的多功能性.1. 一种(y zhn)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共五十八页2. 活性多肽(du ti)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(xingdu)独立的生物学活性，彼此间相

17、互作用共同参与生理调节 共五十八页强效利钠利尿(l nio)扩血管130长效利钠刺激因子延长心钠素作用(zuyng)，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，拮抗心钠素作用心钠素1126尿钠素5126心钠素99126微弱生物学活性共五十八页1-21 22-41 45-92 95-146 153-185 Signal PAMP PreproADM ADM ADT peptide 45-9253Ex1 Ex2 Ex3 Ex4肾上腺髓质素原前体及其演绎(yny)的肽段示意图活性多肽功能多样性和分子(f

18、nz)内调控Adrenomedullin (ADM)共五十八页 冠心病，高血压，急性心肌梗塞(xn j n s)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(xujing)、心脏和血管proADM源肽段含量的变化M C SHR M C SHR510bp404bp331bp共五十八页ProADM源不同(b tn)肽段间的相互作用(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共五十八页(3) On the NO production and NOS activity in the rat aorta(4) On the cardiac function共五十八页(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 共五十八页第二种表现：活性肽分子在体内酶解程度不同，形成(xngchng)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(du ti)分子内调控共五十八页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 :

21、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）肾素活性很低共五十八页 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(fngsh)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(shngl)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A

22、NP79-98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长许多共五十八页 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(gibin)，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(gibin) ，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(bl)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，A

23、DM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 共五十八页3. ADM 的多功能性与其(yq)对受体（表型）的多选择性有关ADM特异(ty)受体L-1受体RDC-1受体CRLRADMAMBP其它ADM片段CGRPCRPRAMPs1,2,3Amylin CalcitoninIntermedin/ADM2共五十八页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共五十八页ISO-induced myocardial injury共五十八页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共五十八页四. 新的心血管气体(qt)信号分子H2S 内源性（代谢性）气体(qt)信号分子L-Arg/NOS/NO pathwayHeme/HO/CO pathway(L-Met)L-Cys/CBS,CSE/H2S pathwayNO2, NH3, SO2?共五十八页内源性H2S代谢(dixi)途径硫醚半胱氨酸+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-半胱氨酸氨基转移酶酮酸氨基酸3-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共五十八页H2S-CNS的递质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共五十八页大鼠心血管组织(zzh)中存在内源性CSE / H2S Pathway心血管CSE表达和活性内源性H2S含量Rat serum concentration:45.6 14.2 mM不同血管产量(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心肌组织产量18.64 4.49 nmol/min/g proteinHeart and Vessels, 2004, 19:75-80共五十八页H2S的心血管效应(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 )共五十八页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)共五十八页（1）内源性H2S/CSE途径(tjng)与SHR下调(xi dio)H2S/CSE 途径BBRC. 313 (2004) 22-27 (2)与NOS抑制性高血压J Hypertens.21 (2003) 1879-1885 With editorials Hypertens. 2003; 21(10):1819-20共五十八页(3)内源性H

33、2S/CSE 途径(tjng)与肺动脉高压下调(xi dio)H2S/CSE途径BBRC. 2003, 302: 810-816上调H2S/CSE途径J Infect.，2003, 47:155-160(4)内源性H2S/CSE 途径与感染性休克共五十八页(5) 内源H2S/CSE 通路(tngl)与大鼠ISO诱导的心肌损伤400bp-actinControl ISO(6) 内源H2S/CSE 通路与大鼠血管(xugun)钙化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共五十八页(7)内源H2S/CSE 通路(tngl)与高同型半胱氨酸血症(8)

35、H2S and HO-1 in 缺氧(qu yn)诱导的肺动脉高压NO, CO and H2S相互作用BBRC 2005, in pressBBRC. 2004, 317:30-37共五十八页(9) H2S抑制动脉(dngmi) L-Arg/NOS/NO 通路临床(ln chun)数据 (1) H2S在冠心病患者中的临床研究 Am J Physiol, 2005 (revised)共五十八页(2) H2S在介入治疗的冠心病患者中的临床(ln chun)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72HH2Smol/L26.0114.0825.4312.8816.519.3325.6213.0026.2814.68(3) H2S与高原(goyun)高血压病 血浆 NO H2S (mol/l)高血压组 52 38.4715.16* 66 51.0914.97*高收缩压组 17 39.8913.30* 22 52.0114.39*高舒张压组 20 41.8615.87 * 27 50.0212.98*正常血压组 22 29.9611.73 38 37.989.60共五十八页(4) H2S与原发性高血压病收缩压mmHg 114.1310.45 146.7915.13 148.3725.44舒张压mmHg 71.0410.51 9