李鶴 吳丹 蔣維 朱玲△

(1.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室； 2. 四川大學(xué)生物治療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041)

降鈣素是1962年發(fā)現(xiàn)的一種具有降血鈣作用的氨基酸多肽[1-3]，與之后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)相似物，如α-降鈣素基因相關(guān)肽(α-Calcitonin gene related peptide，α-CGRP)、β-降鈣素基因相關(guān)肽(β-Calcitonin gene related peptide，β-CGRP)、腎上腺髓質(zhì)素(Adrenomedullin，ADM)和胰島來(lái)源的淀粉樣多肽(Amylin)，共稱(chēng)降鈣素/降鈣素基因相關(guān)肽(Calcitonin gene related peptide，CGRP)家族[1,3]。在CGRP的37個(gè)氨基酸序列中，N末端二硫鍵相連的2位與7位，C末端的苯丙氨酸殘基，此兩個(gè)結(jié)構(gòu)為CGRP家族各成員所共有，是結(jié)合受體和發(fā)揮生物活性所必需的[1]。

垂體中葉素(Intermedin，IMD)是2004年由Hsu等人通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)化分析法，在魚(yú)類(lèi)中發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)物質(zhì)，具有降鈣素基因相關(guān)肽家族成員的基本特征，而IMD本身結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性使其具有特殊的生理功能，尤其是在心血管系統(tǒng)中的特殊作用逐步引起大家的重視[2,4]。

1 IMD的生物學(xué)特征及結(jié)構(gòu)

IMD基因定位于人染色體22q13的遠(yuǎn)臂端及大鼠15號(hào)染色體，而降鈣素/降鈣素基因相關(guān)肽家族其他成員的基因簇卻定位于人第11和12號(hào)染色體[1-4]。IMD具有該家族所有成員共有的兩個(gè)特殊空間結(jié)構(gòu)，但其前體與降鈣素/降鈣素基因相關(guān)肽家族其他成員的前體之間序列相似性低于15%，而不同形式的IMD序列卻高度保守，成熟的IMD在人與魚(yú)之間的相似性為60%，在人與嚙齒類(lèi)動(dòng)物之間為87%，而在大、小鼠之間的差別僅為一個(gè)氨基酸，進(jìn)一步說(shuō)明在此家族中IMD的獨(dú)特性[1,2,4]。IMD的定向進(jìn)化同源分析表明，人及其他種屬來(lái)源的成熟IMD應(yīng)該至少由40個(gè)氨基酸殘基組成[2,4]。目前經(jīng)IMD前體氨基酸殘基序列中的蛋白酶裂解位點(diǎn)預(yù)測(cè)，認(rèn)為成熟的IMD可能存在三種形式，即Arg93-Arg94的裂解產(chǎn)物(Prepro-intermedin 95-147，IMD1-53)、Arg99-Arg100的裂解產(chǎn)物(Prepro-intermedin 101-147，IMDL)以及Arg107的裂解產(chǎn)物(Prepro-intermedin 108-147，IMDS)[2]?，F(xiàn)在用于實(shí)驗(yàn)研究的有IMD的不同片段，如IMD1-53，IMD1-47與IMD8-47等，不同的IMD片段對(duì)正常大鼠的心臟功能的作用不同[5]。

2 IMD對(duì)心血管系統(tǒng)的作用

IMD高表達(dá)于人和嚙齒類(lèi)動(dòng)物的心血管系統(tǒng)、腎臟、胃腸道(特別是胃粘膜和空腸)、腦(特別是下丘腦)以及皮膚等部位，而未見(jiàn)于睪丸和腎上腺[6,7]。在小鼠體內(nèi)，IMD定位于心臟冠狀動(dòng)脈和冠狀靜脈的內(nèi)皮細(xì)胞以及腎臟的腎小球和直小血管內(nèi)皮細(xì)胞[6]。在人體內(nèi)，IMD定位于心肌細(xì)胞，心周脂肪組織和心臟血管，而未見(jiàn)于心內(nèi)膜；IMD也見(jiàn)于皮質(zhì)和髓質(zhì)的腎小管細(xì)胞，但未見(jiàn)于腎小球或腎血管[8]。與ADM相似，大鼠血漿IMD水平比人略高或與人相似[8]。

降鈣素/降鈣素基因相關(guān)肽家族肽類(lèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與兩種II型G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor，GPCR)有關(guān)，即降鈣素受體(Calcitonin receptor)及降鈣素受體樣受體(Calcitonin receptor like receptor，CRLR)，主要與腺苷酸環(huán)化酶偶聯(lián)，通過(guò)cAMP途徑實(shí)現(xiàn)多種生理功能[2-4]。除降鈣素外，其他的成員需借助受體活性修飾蛋白(Receptor activity-modifying proteins，RAMPs)與受體形成復(fù)合物才能完成信號(hào)傳導(dǎo)。RAMPs分為RAMP1、2和3型，均與心血管有密切的關(guān)系，RAMPs的存在決定了CRLR獨(dú)特的生理學(xué)特性，RAMPs的改變直接導(dǎo)致RAMP-CRLR受體復(fù)合物的功能發(fā)生變化，并影響降鈣素基因相關(guān)肽信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，是調(diào)節(jié)GPCR-配體特異性結(jié)合的新型機(jī)制[9,10]。而IMD是CRLR/RAMP1和CRLR/RAMP3受體的選擇性激動(dòng)劑[2-4]。在心血管系統(tǒng)中IMD與CRLR/RAMP結(jié)合的復(fù)合物高表達(dá)，提示IMD在心血管系統(tǒng)中具有重要作用[7]，且研究發(fā)現(xiàn)，IMD的生理和藥理學(xué)作用與ADM相似，IMD通過(guò)與ADM相似的受體和信號(hào)傳導(dǎo)通路起效[2-4,6]。

2.1 IMD對(duì)心率的影響

Taylor[11]和任永生等[12]觀察到無(wú)論是經(jīng)過(guò)腦室或側(cè)腦室注入，還是經(jīng)外周途徑給藥，IMD均可引起大鼠心率加快。中樞給予大鼠IMD后表現(xiàn)為持續(xù)性心率加快，外周途徑給大鼠IMD后，有一過(guò)性的心率加快或劑量依賴(lài)性的心率加快等表現(xiàn)。

2.2 IMD對(duì)心肌收縮功能的影響

IMD可以調(diào)節(jié)心臟功能，離體試驗(yàn)表明，IMD可以強(qiáng)烈地增加心肌細(xì)胞的收縮功能，這種效應(yīng)與蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)和蛋白激酶A(Protein kinase A，PKA)依賴(lài)的通路有關(guān)[13]。不同的IMD片段對(duì)正常大鼠的心臟功能的作用不同，其中，IMD1-47與IMD8-47經(jīng)靜脈給予大鼠或灌流離體大鼠心臟，均抑制心臟功能，而IMD1-53則增強(qiáng)離體大鼠心臟功能[13]。

2.3 IMD對(duì)冠脈血流的影響

IMD對(duì)離體和在體的冠狀動(dòng)脈均有明顯擴(kuò)張的擴(kuò)張作用，這種作用可以增加心肌局部血流，且不受心臟功能改變的影響。Grossini等[14]將IMD1-47注入豬的冠脈左前降支發(fā)現(xiàn)，在心率和動(dòng)脈血壓相對(duì)恒定的情況下，冠脈流量和心臟功能明顯增加；而且IMD、ADM和CGRP可以在不改變動(dòng)脈壓、心輸出量和心臟指數(shù)的情況下，分別呈劑量依賴(lài)性增加冠狀動(dòng)脈血流量，以IMD的擴(kuò)血管作用最強(qiáng)。這些研究表明IMD可增強(qiáng)心臟本身的血液灌注，對(duì)心臟具有一定的保護(hù)作用[14]。

2.4 IMD對(duì)血壓的影響

IMD經(jīng)大鼠側(cè)腦室注入可升高平均動(dòng)脈血壓，加快心率，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，該效應(yīng)與ADM和CGRP的作用相似，但更強(qiáng)，此升壓作用可被靜脈注射的-腎上腺素受體拮抗劑酚妥拉明所阻斷，表明IMD可能激活交感神經(jīng)系統(tǒng)[11]。研究發(fā)現(xiàn)，不同片段的IMD的中樞性作用不同，如IMD1-53的中樞升壓作用強(qiáng)于相同劑量的IMD1-47[12]。

同時(shí)IMD具有外周降壓作用，大鼠IMD靜脈注射20分鐘后即產(chǎn)生與CGRP和ADM相似的降血壓效應(yīng)，但增加心率、腎臟交感神經(jīng)活性和腎血流量[15]。Fujisawa等[16]經(jīng)大鼠腎動(dòng)脈灌注IMD，發(fā)現(xiàn)在一定濃度范圍內(nèi)，血壓降低及腎血流量增加均呈劑量依賴(lài)性。

2.5 IMD與心臟重塑

Yang等研究[17]發(fā)現(xiàn)血管緊張素II(AngiotensinII，Ang II)處理心臟成纖維細(xì)胞(Cardiac fibroblasts，CFs)后，IMD的合成和分泌減少，而CRLR/RAMP2和CRLR/RAMP3 mRNA表達(dá)水平增加。給予IMD1-53后的最終效應(yīng)與相同劑量ADM相似或略強(qiáng)，有抗心臟纖維化的作用；IMD可劑量依賴(lài)性的增加CFs的cAMP生成，且能被PKA抑制劑H89所抑制[17]?？梢?jiàn)，IMD可能通過(guò)CGRP和ADM的受體，活化cAMP/PKA通路，從而產(chǎn)生抗心臟纖維化、抑制心臟重塑的保護(hù)作用[17]。

2.6 IMD與血管通透性

Chen等[18]體外培養(yǎng)大腦內(nèi)皮細(xì)胞(Cerebral endothelial cells，CECs)和星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，IMD通過(guò)促CECs生成cAMP和一氧化氮，增加跨內(nèi)皮電阻，對(duì)抗過(guò)氧化氫氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的CECs死亡、跨內(nèi)皮電阻降低及血-腦屏障通透性的增加，表明IMD具有對(duì)抗氧化應(yīng)激，保護(hù)CECs，從而維持正常的血管通透性的作用。

2.7 IMD與血管新生

Smith等[19]通過(guò)建立大鼠后肢缺血模型研究IMD對(duì)血管生成的調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)IMD基因治療可以增加缺血區(qū)血流和毛細(xì)血管、小動(dòng)脈密度，這種作用具有時(shí)間依賴(lài)性；采用體外內(nèi)皮細(xì)胞成管實(shí)驗(yàn)證實(shí)IMD具有促血管生成作用，IMD可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和成管，此作用可被細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases，ERK)、蛋白激酶B(Protein kinase B，又稱(chēng)Akt)、一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase，NOS)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-2(Vascular endothelial growth factor-2，VEGFR-2)抑制劑和抗IMD抗體所阻斷；并且IMD可增加ERK、Akt和內(nèi)皮NOS的活性，促進(jìn)VEGF和VEGFR-2的合成，研究證明IMD可通過(guò)ERK、Akt/NOS/NO和VEGF/VEGFR-2信號(hào)通路增強(qiáng)血管的新生效應(yīng)[19]。

綜上所述，IMD對(duì)于心血管系統(tǒng)有多重作用，如加快心率，擴(kuò)張冠脈血管，影響血供，加強(qiáng)心肌收縮力，增加腎血流等，同時(shí)也具有抗心臟纖維化，抑制心臟重塑，維持血管正常通透性，促血管新生等作用，對(duì)心血管系統(tǒng)具有抗損傷保護(hù)的作用[11-19]。

3 IMD對(duì)心血管系統(tǒng)疾病的影響

3.1 IMD與血管鈣化

Chang等[7]發(fā)現(xiàn)5/6腎切除方法誘導(dǎo)大鼠血管鈣化的模型中，大鼠鈣化血管的IMD含量降低，而其受體系統(tǒng)CRLR/RAMPs均表達(dá)上調(diào)。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中滲透壓泵持續(xù)給腎切大鼠IMD(100 ng·kg-1·h-1)4周；并在體外實(shí)驗(yàn)中采用鈣離子造模鈣化血管平滑肌細(xì)胞的經(jīng)典模型，給予IMD治療干預(yù)，發(fā)現(xiàn)IMD均可以有效減輕大鼠血管鈣化。多篇文獻(xiàn)證實(shí)內(nèi)源性IMD的下調(diào)伴有血管鈣化的加重，外源性給予IMD可抑制血管鈣化的進(jìn)展，IMD可能是血管鈣化的內(nèi)源性保護(hù)因子[7,20]。

3.2 IMD與高血壓疾病

Zhao[21]和Bell[18,25]等在L-硝基精氨酸甲酯處理的大鼠高血壓模型中，觀察到高血壓大鼠左心室心肌細(xì)胞中的膜蛋白氧化作用增強(qiáng)，說(shuō)明氧化應(yīng)激水平增加，同時(shí)ADM和IMD前體、CRLR、RAMP1、RAMP2和RAMP3的mRNA表達(dá)均增高[20]。肼苯噠嗪/氫氯噻嗪治療的高血壓大鼠組，收縮壓恢復(fù)正常，原來(lái)升高的心肌肥大指標(biāo)，以及ADM前體、CRLR/RAMP2和RAMP3的mRNA表達(dá)均下調(diào)，但血壓降低并不影響已經(jīng)上調(diào)的心肌細(xì)胞的寬度、IMD前體和RAMP1的mRNA表達(dá)水平[17]。維生素C加另一種抗氧化劑Tempol對(duì)高血壓伴心臟肥大模型進(jìn)行治療后，觀察到血漿IMD水平降低，而ADM的濃度無(wú)顯著變化差異，收縮壓不降低[25]。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明IMD與高血壓疾病相關(guān)，并且只有當(dāng)氧化應(yīng)激增加時(shí)，IMD表達(dá)增加，IMD的升壓作用與氧化應(yīng)激密切相關(guān)[17,18,20,25]。心肌細(xì)胞IMD前體和RAMP1的表達(dá)增加，而ADM前體、RAMP2和 RAMP3的表達(dá)無(wú)變化，說(shuō)明氧化應(yīng)激導(dǎo)致的升壓作用中，RAMP1受體可能起到了重要作用，氧化應(yīng)激促進(jìn)心肌細(xì)胞的肥大，而IMD和RAMP1表達(dá)上調(diào)表明IMD可能通過(guò)CGRP受體起效，IMD-CRLR/RAMP1通路的活化可能通過(guò)升高氧化應(yīng)激來(lái)實(shí)現(xiàn)升壓，說(shuō)明IMD在壓力過(guò)載的疾病中有重要的作用[17,18,25]。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在伴心臟肥大的老年自發(fā)性高血壓大鼠模型中，IMD對(duì)高血壓進(jìn)行性加重時(shí)的負(fù)調(diào)節(jié)適應(yīng)過(guò)程發(fā)揮重要的作用[19]。

3.3 IMD與心力衰竭

Xu等[20]通過(guò)心肌梗死實(shí)驗(yàn)獲得心力衰竭大鼠，與對(duì)照組相比，長(zhǎng)期應(yīng)用IMD可顯著改善大鼠心功能、降低血漿B型鈉尿肽水平、減輕交感神經(jīng)重構(gòu)、增加室性顫動(dòng)閾值以及抑制氧化應(yīng)激，研究提示IMD可以防止心室重構(gòu)，提高衰竭心臟的功能[20]。

4 展望

目前，已有的大量文獻(xiàn)已證實(shí)IMD及其受體系統(tǒng)在多種心血管疾病，如高血壓、心力衰竭、血管鈣化時(shí)表達(dá)發(fā)生變化，從而對(duì)心血管系統(tǒng)起著重要的保護(hù)作用。闡明IMD及其受體后信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在疾病狀態(tài)下的改變已成為CGRP家族研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。大多數(shù)情況下，IMD具有升高平均動(dòng)脈血壓，降低外周血壓，擴(kuò)張血管，排鈉利尿，正性心力的作用，同時(shí)也具有抗心臟纖維化，抑制心臟重塑，維持血管正常通透性，促血管新生，減少血管鈣化等抗損傷作用。在這些過(guò)程中，IMD的CRLR/RAMP受體系統(tǒng)起到了重要作用，該受體系統(tǒng)常伴隨IMD的表達(dá)上調(diào)而表達(dá)增加，并接受IMD的信號(hào)發(fā)揮作用。鑒于IMD及其受體系統(tǒng)的保護(hù)作用，其藥理學(xué)性質(zhì)可能在臨床高血壓、心力衰竭和血管鈣化等心血管疾病的治療中有重要的意義。