華明明(綜述),李竹琴,王嵐峰(審校)
(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科,哈爾濱150001)
腎上腺髓質(zhì)素(adrenomedullin,ADM)是1993年由日本學(xué)者從腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤組織中分離提取出來的一種血管活性多肽[1]。目前研究表明,在高血壓、急性心肌梗死、心力衰竭、嚴(yán)重感染時血漿腎上腺髓質(zhì)素代償性地升高。由于其具有擴(kuò)張血管、降壓、排鈉、利尿、減少氧化應(yīng)激及血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和抑制血管平滑肌細(xì)胞遷移等多種生物學(xué)作用,從而減少血管損傷,延緩動脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展,抑制血管重構(gòu),在多種心血管疾病中發(fā)揮重要的代償性保護(hù)作用。現(xiàn)就ADM對心血管疾病作用的研究進(jìn)展予以綜述。
研究發(fā)現(xiàn)ADM前體(prepro-adrenomedullin,preproADM)由185個氨基酸組成,在體內(nèi)降解后產(chǎn)生ADM(preproADM95~146)腎上腺髓質(zhì)原前體肽段(22~41)、腎上腺髓質(zhì)素前體中段肽(45~92),均具有與ADM相似的作用,而preproADM(153~185)具有升壓、促進(jìn)血管平滑肌增生的作用。ADM由52個氨基酸組成,其基因位于人的第11號染色體上[2]。健康成年人在靜息狀態(tài)下以及握力運(yùn)動情況下,年齡不同血漿ADM水平不同,年老患者血漿ADM水平高于年輕患者,可能與ADM維持年老患者血管緊張度有關(guān)[3]。ADM及其受體廣泛分布在外周組織(腎上腺、腎臟、心臟、肺、胃腸道、生殖系統(tǒng)等)﹑中樞神經(jīng)系統(tǒng)和血液中。除腎上腺髓質(zhì)外,心肌細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞是ADM的主要來源。ADM可通過自分泌和旁分泌的方式分泌。研究發(fā)現(xiàn)ADM在血管剪切力比較低的部位分泌,受多種因素調(diào)節(jié):①血管剪切力的調(diào)節(jié)[1-2];②氧化應(yīng)激及缺氧促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞ADM的分泌[3-4];③研究發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ、內(nèi)皮素1、醛固酮、白細(xì)胞介素1β、腫瘤壞死因子α促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞分泌ADM[5-7];④醛固酮可以促進(jìn)血管外膜成纖維細(xì)胞分泌ADM[5];⑤巨噬細(xì)胞也分泌ADM[8]。
2.1 ADM與高血壓 研究發(fā)現(xiàn),高血壓患者的血漿ADM水平隨血壓的升高及高血壓靶器官損害嚴(yán)重程度而增加[9-10]。ADM的釋放可能是對抗血管阻力的保護(hù)反應(yīng),然而服用有效的藥物治療高血壓患者,血漿ADM水平仍然很高[10]。已被證明ADM通過一氧化氮(nitric oxide,NO)依賴機(jī)制擴(kuò)張腎臟血管,利尿排鈉,降低血壓。動物研究轉(zhuǎn)基因小鼠過度表達(dá)ADM和剔除ADM基因的雜合子小鼠,為ADM調(diào)節(jié)血壓的作用提供了證據(jù)。雜合子小鼠由于抑制了NO的產(chǎn)生而使血壓升高,ADM過度表達(dá)的小鼠則血壓降低[11]。據(jù)報道[12],對原發(fā)性醛固酮增多繼發(fā)高血壓的大鼠,給予外源性ADM可以降低還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶活性,減少纖維粘連蛋白及Ⅰ型、Ⅲ型膠原的沉積,表明ADM對原發(fā)性醛固酮增多繼發(fā)的高血壓引起的心肌肥厚和心肌重構(gòu)有一定的抑制作用。美國非洲高血壓患者的研究表明,MR-proADM與脈壓、左心室體積指數(shù)、尿蛋白肌酐比率呈正相關(guān)。這種相關(guān)性與性別、年齡、腎小球?yàn)V過率、常規(guī)的心血管危險因素及藥物治療無關(guān),表明MR-proADM和脈壓可以評估高血壓患者靶器官損害程度[5]。
2.2 ADM與肺動脈高壓 以往研究發(fā)現(xiàn),低氧性肺動脈高壓時ADM基因表達(dá)和合成分泌上調(diào),并且與肺動脈高壓的程度呈正比,先天性心臟病合并肺動脈高壓患者血漿ADM水平升高[13]。動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)均顯示,靜脈注射ADM和霧化吸入ADM都能夠降低肺動脈壓力[14]。研究表明[15-16],通過皮下埋放微量滲透泵,恒速持續(xù)給予低氧大鼠ADM,長期應(yīng)用外源性ADM緩解了低氧性肺動脈高壓,抑制了肺血管結(jié)構(gòu)重構(gòu)的形成,但是對大鼠體循環(huán)壓力沒有影響。肺組織中有多種ADM受體表達(dá),并有與ADM高親和力的特異性結(jié)合位點(diǎn)。動物實(shí)驗(yàn)表明[6],對野百合堿誘導(dǎo)的肺動脈高壓鼠利用放射性核素成像技術(shù),觀察到肺組織對ADM的攝取減少,將來可將此技術(shù)應(yīng)用于肺動脈高壓及其他肺循環(huán)障礙疾病的診斷。目前已有動物實(shí)驗(yàn)應(yīng)用ADM轉(zhuǎn)基因治療肺動脈高壓[7]。ADM緩解低氧性肺動脈高壓和抑制肺血管結(jié)構(gòu)重構(gòu),但作用機(jī)制尚不清楚??赡苁茄獫{ADM含量的增加對抗由于缺氧引起的肺血管收縮,起到對抗肺動脈高壓的作用。
2.3 ADM與心肌梗死后左心室重構(gòu) 血漿ADM水平在急性心肌梗死之后即刻升高,1周內(nèi)恢復(fù)至基線水平。急性心肌梗死后往往會出現(xiàn)非梗死心肌擴(kuò)張、肥厚、膠原沉積,這種變化最終導(dǎo)致左心室重構(gòu),心功能障礙。研究表明,在急性心肌梗死早期給予ADM注射可以減少非梗死心肌的氧化應(yīng)激和血管緊張素轉(zhuǎn)化酶mRNA的表達(dá)[17]。動物實(shí)驗(yàn)表明,心肌梗死前及心肌梗死再灌注時給予ADM可以減少心肌梗死面積[18]。ADM對心肌梗死后左心室重構(gòu)和血流動力學(xué)有益。左心室重構(gòu)的部分機(jī)制為心臟血流動力學(xué)的壓力激活神經(jīng)內(nèi)分泌因子,包括腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、氧化應(yīng)激等。文獻(xiàn)報道,對于腎血管性高血壓的大鼠,連續(xù)靜脈注射ADM 2周可以降低血漿腎素活性和醛固酮濃度[19]。另外,研究發(fā)現(xiàn),注射ADM可以降低非梗死心肌p22-phox的表達(dá),p22-phox是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸/還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶的主要成分。在心肌細(xì)胞中煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸/還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶是過氧化物陰離子產(chǎn)生的主要來源,在急性心肌梗死大鼠中ADM不僅減少全身的氧化應(yīng)激,也減少局部的氧化應(yīng)激,改善左心室重構(gòu)[10]。
2.4 ADM與心力衰竭 慢性心力衰竭的患者血漿ADM水平升高,并隨著病情加重而升高,經(jīng)過藥物治療后會下降。MR-proADM是慢性心力衰竭患者病死率的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo)[11],對于急性心肌梗死后心力衰竭患者的病死率和發(fā)病率,MR-proADM與腦鈉肽和N末端腦鈉肽前體相比有更強(qiáng)的預(yù)測價值[12]。ADM有直接的心血管保護(hù)作用,如抗感染、抑制細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)血管發(fā)生、促進(jìn)新生血管的形成、減少心肌肥厚,還可以減少內(nèi)皮的通透性,從而減少心肌凋亡、感染、水腫;減少單核細(xì)胞趨化蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶2、腫瘤生長因子β;增加毛細(xì)血管密度使血管再生;改善心功能。ADM通過減少心肌水腫降低室壁厚度,導(dǎo)致左心室內(nèi)徑的輕微增加,增加射血分?jǐn)?shù)。對于急性心力衰竭患者短期靜脈給予ADM可以降低動脈壓力,增加心排血量。給予失代償心力衰竭患者ADM和人心房利鈉肽可以顯著降低平均動脈壓、肺動脈壓、肺毛細(xì)血管契壓;降低體循環(huán)和肺循環(huán)血管阻力,增加心排血量,利尿并增加尿鈉排泄;減少醛固酮、腦鈉肽和自由基的代謝[20]。研究表明,ADM明顯減少鹽敏感心力衰竭鼠循環(huán)和心肌組織中增加的腎素-醛固酮和心房利鈉肽水平,同時改善心排血量和全身血管抵抗[14]。
ADM在心力衰竭中的作用機(jī)制為擴(kuò)張動脈,降低血壓,減輕心臟后負(fù)荷,擴(kuò)張冠狀動脈,加強(qiáng)心肌灌注;排鈉、利尿,減輕心臟前負(fù)荷;抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)以及交感神經(jīng)系統(tǒng)的過度激活及抑制心室重構(gòu),保護(hù)心臟功能,延緩心力衰竭的進(jìn)展。
3.1 ADM擴(kuò)張血管的作用機(jī)制 研究表明,ADM通過內(nèi)皮依賴或非內(nèi)皮依賴途徑擴(kuò)張全身及肺循環(huán)血管。①內(nèi)皮依賴途徑:研究證明大鼠的大動脈、腎臟、臀部的血管床,嚙齒動物的腎臟,ADM通過NO-環(huán)磷酸鳥苷(c-GMP)途徑發(fā)揮內(nèi)皮依賴性的血管舒張作用[21-22]。進(jìn)一步研究表明,ADM通過激活磷脂酰肌醇3激酶及鈣調(diào)節(jié)蛋白使內(nèi)皮的NO合酶磷酸化增加NO的生成,擴(kuò)張大鼠的大動脈[23]。在培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),ADM可以促進(jìn)磷脂酶C的激活和肌醇1,4,5-三磷酸鹽的生成,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平升高,從而激活NO合酶,發(fā)揮內(nèi)皮依賴性的血管舒張作用[24]。②非內(nèi)皮依賴途徑:在人的冠狀動脈,ADM誘導(dǎo)的血管舒張依賴NO的產(chǎn)生及鉀離子通道的激活,并不依賴于鳥苷酸或腺苷酸環(huán)化酶[19]。有文獻(xiàn)報道,ADM也擴(kuò)張靜脈據(jù)報道,嚙齒類動物股靜脈血管擴(kuò)張是內(nèi)皮介導(dǎo)的并不依賴于環(huán)磷酸鳥苷和環(huán)磷酸腺苷[20]。
3.2 ADM的抗動脈粥樣硬化作用機(jī)制 血管平滑肌細(xì)胞增殖、向內(nèi)膜下遷移是動脈粥樣硬化斑塊病變發(fā)生和發(fā)展的重要步驟。①ADM可阻斷溶血磷脂酸、血管緊張素Ⅱ、內(nèi)皮素、血小板源性生長因子誘導(dǎo)的有絲分裂原激活蛋白激酶的激活,從而抑制血管平滑肌細(xì)胞過度增殖;ADM以劑量依賴方式抑制溶血卵磷脂引起的人冠狀動脈平滑肌細(xì)胞遷移。②有研究表明[21]ADM通過NO依賴機(jī)制可抑制剝脫誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡;ADM通過環(huán)磷酸腺苷及磷脂酰肌醇3激酶途徑促進(jìn)損傷的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞再內(nèi)皮化[25],ADM對內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用可以對抗血管的損傷和粥樣硬化。③ADM通過增量調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶2的活性及蛋白表達(dá),通過環(huán)磷酸腺苷-蛋白-A途徑減少成纖維細(xì)胞分泌膠原及彈力蛋白,抑制血管硬化[26]。
3.3 ADM促進(jìn)新生血管的形成 研究發(fā)現(xiàn)ADM通過促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移使血管再生。ADM通過環(huán)磷酸腺苷及磷脂酰肌醇3激酶途徑,促進(jìn)損傷的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞再內(nèi)皮化;ADM通過依賴蛋白激酶A和磷脂酰肌醇3激酶信號途徑,促進(jìn)血管源性祖細(xì)胞增殖,發(fā)揮類似血管生長因子的作用,促進(jìn)新生血管的形成[27]。研究發(fā)現(xiàn),ADM可以增加小鼠缺血四肢的側(cè)支毛細(xì)血管密度,促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)。缺氧可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌ADM及其受體降鈣素相關(guān)肽的表達(dá),表明在缺氧的情況下ADM對新生血管的形成有重要的意義[28]。
ADM這一首先從嗜鉻細(xì)胞瘤中提取的血管活性肽參與了許多心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展過程,其診療價值已得到充分重視。
ADM保護(hù)心血管病理性重構(gòu)的確切機(jī)制有待于進(jìn)一步探討。進(jìn)一步研究ADM與各種炎性因子、生長因子在心血管疾病中的相互關(guān)系,開發(fā)新的降壓、抗動脈粥樣硬化藥物,尤其是ADM在細(xì)胞外基質(zhì)合成與降解中的作用,將進(jìn)一步明確ADM抗心血管重構(gòu)的作用機(jī)制,為臨床上預(yù)防和治療心血管重構(gòu)提供新思路。
[1]Chun TH,Itoh H,Ogawa Y,et al.Shear stress augments expression of C-type natriuretic peptide and adrenomedullin[J].Hypertension,1997,29(6):1296-1302.
[2]Shinoki N,Kawasaki T,Minamino N,et al.Shear stress downregulates gene transcription and production of adrenomedullin in human aortic endothelial cells[J].Cell Biochem,1998,71(1):109-115.
[3]Chun TH,Itoh H,Saito T,et al.Oxidative stress augments secretion of endothelium-derived relaxing peptides,C-type natriuretic peptide and adrenomedullin[J].J Hypertens,2000,18(5):575-580.
[4]Nakayama M,Takahashi K,Murakami O,et al.Induction of adrenomedullin by hypoxia in cultured human coronary artery endothelial cells[J].Peptides,1999,20(6):769-772.
[5]Uemura T,Kato J,Kuwasako K,et al.Aldosterone augments adrenomedullin production without stimulating pro-adrenomedullin N-terminal 20 peptide secretion in vascular smooth muscle cells[J].J Hypertens,2002,20(6):1209-1214.
[6]Sugo S,Minamino N,Shoji H,et al.Interleukin-1,tumor necrosis factor and lipopolysaccharide additively stimulate production of adrenomedullin in vascular smooth muscle cells[J].Biochem Biophys Res Commun,1995,207(1):25-32.
[7]Sugo S,Minamino N,Shoji H,et al.Effects of vasoactive substances and cAMP related compounds on adrenomedullin production in cultured vascular smooth muscle cells[J].FEBS Lett,1995,369(2/3):311-314.
[8]Marutsuka K,Hatakeyama K,Sato Y,et al.Immunohistological localization and possible functions of adrenomedullin[J].Hypertens Res,2003,26 Suppl:S33-S40.
[9]Ishimitsu T,Nishikimi T,Saito Y,et al.Plasma levels of adrenomedullin,a newly identified hypotensive peptide,in patients with hypertension and renal failure[J].J Clin Invest,1994,94(5):2158-2161.
[10]Kohno M,Hanehira T,Kano H,et al.Plasma adrenomedullin concentrations in essential hypertension[J].Hypertension,1996,27(1):102-107.
[11]Shindo T,Kurihara Y,Nishimatsu H,et al.Vascular abnormalities and elevated blood pressure in mice lacking adrenomedullin gene[J].Circulation,2001,104(16):1964-1971.
[12]Rahman M,Nishiyama A,Guo P,et al.Effects of adrenomedullin on cardiac oxidative stress and collagen accumulation in aldosterone-dependent malignant hypertensive rats[J].JPET,2006,318(3):1323-1329.
[13]Dschietzig T,Richter C,Asswad L.Hypoxic induction of receptor activity-modifying protein 2 alters regulation of pulmonary endothelin-1 by adrenomedullin:induction under normoxia versus inhibition under hypoxia[J].JPET,2007,321(1):409-419.
[14]Nagaya N,Okumura H,Uematsu M,et al.Repeated inhalation of adrenomedullin ameliorates pulmonary hypertension and survival in monocrotaline rats[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2003,285(5):H2125-H2131.
[15]Tjen AL,Ekman R,Lippton H,et al.CGRP and somatostatin modulate chronic hypoxic pulmonary hypertension[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,1992,263(3 Pt 2):H681-H690.
[16]Tjen AL,Kraiczi H,Ekman R,et al.Sensory CGRP depletion by capsaicin exacerbates hypoxia-induced pulmonary hypertension in rats[J].Regul Pept,1998,74(1):1-10.
[17]Nakamura R,Kato J,Kitamura K,et al.Adrenomedullin administration immediately after myocardial infarction ameliorates progression of heart failure in rat[J].Circulation,2004,110(4):426-431.
[18]Nishida H,Sato T,Miyazaki M,et al.Infarct size limitation by adrenomedullin:protein kinase A but not PI3-kinase is linked to mitochondrialKCachannels[J].CardiovascularResearch,2008,77(2):398-405.
[19]Fukui T,Yoshiyama M,Hanatani A,et al.Expression of p22-phox and gq91-phox,essential components of NADPH oxidase,increases after myocardial infarction[J].Biochem Biophys Res Commun,2001,281(5):1200-1206.
[20]Nishikimi T,Karasawa T,Inaba C,et al.Effects of Long-Term Intravenous Administration of Adrenomedullin(AM)Plus hANP Therapy in Acute Decompensated Heart Failure[J].Circ J,2009,73(5):892-898.
[21]Matsunaga K,Iwasaki T,Yonetani Y,et al.Nitric oxide-associated relaxing effects of adrenomedullin in rat aorta[J].Drug Dev Res,1996,38:62-66.
[22]Hayakawa H,Hirata Y,Kakoki M,et al.Role of nitric oxide-cGMP pathway in adrenomedullin induced vasodilation in the rat[J].Hypertension,1999,33(2):689-693.
[23]Nishimatsu H,Suzuki E,Nagata D,et al.Adrenomedullin induces endothelium-dependent vasorelaxation via the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt-dependent pathway in rat aorta[J].Circ Res,2001,89(1):63-70.
[24]Shimekake Y,Nagata K,Ohta S,et al.Adrenomedullin stimulates two signal transduction pathways,cAMP accumulation and Ca2_mobilization,in bovine aortic endothelial cells[J].J Biol Chem,1995,270(9):4412-4417.
[25]Miyashita K,Itoh H,Sawada N,et al.Adrenomedullin provokes endothelial Akt activation and promotes vascular regeneration both in vitro and in vivo[J].FEBS Lett,2003,544(1/3):86-92.
[26]Tsuruda T,Kato J,Cao YN,et al.Adrenomedullin induces matrix metalloproteinase-2 activity in rat aortic adventitial fibroblasts[J].Biochem Biophys Res Commun,2004,325(1):80-84.
[27]Hermansen SE,Lund T,Kalstad T,et al.Adrenomedullin augments the angiogenic potential of late outgrowth endothelial progenitor cells[J].Am J Physiol Cell Physiol,2011,300(4):C783-C791.
[28]Nagaya N,Mori H,Murakami S,et al.Adrenomedullin:angiogenesis and gene therapy[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2005,288(6):R1432-R1437.