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一种新的心血管活性肽:Salusins

2011-02-09婧综述冷吉燕审校

中国实验诊断学 2011年5期
关键词:离体心肌细胞心血管

张 婧综述 冷吉燕审校

(吉林大学第一医院干部病房,吉林长春 130021)

心血管系统合成和分泌多种小分子的生物活性物质,如血管活性多肽、生物活性氨基酸、细胞因子、生长因子和一氧化碳、硫化氢等气体信号分子。这些生物活性分子具有分子量小、种类繁多、分布广泛、调节灵活和生物活性复杂等特点,对循环系统功能进行复杂调节,以维持心血管稳态,在心血管疾病的发生发展中具有重要意义。随着分子生物学、免疫细胞化学和放射性核素免疫微量测定等技术的发展,越来越多的心血管活性肽及其重要功能被发现,作为血管稳态调节的新机制和心血管疾病防治的新靶点,受到学术界高度关注。

2003年,Shichiri等[1]利用PSOR T及SignalP等生物信息学方法对人类cDNA文库进行分析,根据表达序列标记(express sequence tag,EsT)的开发阅读框架预测的肽类物质中筛选出了新的心血管或神经内分泌多肽,Salusins。Salusins由 28个氨基酸的salusinα和20个氨基酸的salusinβ两种活性单体组成。本文拟就salusins的生物合成及分布、生物学效应等做一综述。

1 Salusins的生物合成和分布

salusinα和salusinβ均系编码人类扭转应力障碍基因(torsion dystonia)-TOR2A的选择性剪接(alternative splicing)产物。TOR2A有5个外显子和4个内含子,经RNA重排表达后形成242个氨基酸残基组成的前salusin原(preprosalusin),去除其N末端前26个氨基酸残基的信号肽后,从细胞分泌出由216个氨基酸残基组成的前salusin(prosalusin),其中第192~212氨基酸残基组成salusinβ,第 213~241氨基酸残基组成salusinα[1]。

通过荧光定量PCR和免疫组化技术检测表明,preprosalusin和TOR 2A的mRNA共同分布于人和大鼠的大多数组织。在人血浆、尿液及大多数组织中均可检测到salusinα和salusinβ[1]。Salusins在人类和大鼠的骨髓组织分布最为广泛,在肾上腺、胰腺、甲状腺、睾丸和垂体等内分泌腺和脑组织分布次之,在心脏和骨骼肌几乎检测不到。Salusins可能通过内分泌或旁分泌的方式作用于心脏,产生心血管效应[1]。在中枢神经系统,salusins分布于人[1]和大鼠的下丘脑-垂体神经系统内具有分泌血管加压素功能的神经元[2],表明salusins可能对血管加压素的分泌有调节作用。在人体内和大鼠体内,salusins的分布状况并不相同,例如:大鼠的胃肠道表达较多的salusins,而大鼠的睾丸表达的salusins相对较少。这和人类的胃肠道表达较少的salusins,而睾丸表达相对较多的salusins的结果不一致。

Salusinβ在大鼠的造血系统、免疫系统和消化系统都有丰富的表达[3]。在造血系统,salusinβ主要分布在脾脏、胸腺、淋巴结和骨髓。在消化系统,salusinβ主要分布在胃和小肠的腺体组织。这些组织内大部分salusinβ阳性的细胞为造血系统起源的细胞(如巨噬细胞)或者内分泌系统起源的细胞,而不是内皮细胞[3]。在大鼠的肝脏组织,salusinβ主要分布在肝脏的Kupffer细胞[3]。在大鼠的体内没有检测到salusinα,可能大鼠体内不存在合成salusinα的酶系统。通过酶联免疫方法也可检测到salusinα存在于人类的尿液、血浆和内皮细胞培养上清液中[4]。其他动物,如猴、狗和小鼠等体内是否存在salusins目前尚未见文献报道。

在人工培养的细胞株内,通过荧光定量PCR能够检测到preprosalusin表达于HeLa、人肺小细胞癌细胞(DMS79)、胰腺肿瘤细胞(KP21N)、单核母细胞白血病细胞(THP21)和低分化胃癌细胞(MKN45)等多种细胞株内,但通过放射免疫的方法仅在HeLa细胞内检测到明显的salusinα的存在,表明salusinα的合成取决于细胞株的来源[5]。

2 Salusins的生物学效应

Salusins是一种新发现的心血管活性肽,主要通过旁分泌或内分泌方式发挥作用。目前的研究证明,salusins能够产生以下生物学效应。

2.1 血流动力学效应

根据目前研究报道,其血流动力学效应指降低血压和减慢心率作用。静脉注射salusinβ或salusinα均能显著降低麻醉大鼠血压,减慢HR,并呈现一定的剂量依赖性[1]。大鼠血压在salusins注射后1min开始降低,持续15-30min。静脉注射salusinβ(0.1-1 nmol/kg)降低大鼠血压的效应比salusinα(1.0-10 nmol/kg)强。

Salusins降低麻醉大鼠血压和舒张大血管没有关系。Salusinα或salusinβ对离体灌流的完整或去内皮的大鼠胸主动脉条均无任何效应[1]。Salusins也不拮抗苯肾上腺素引起的大鼠胸主动脉条的收缩效应,表明salusins降低麻醉大鼠血压的效应可能不是通过直接作用于血管平滑肌产生的舒血管效应[1]。Salusins不刺激内皮细胞产生一氧化氮(nitric oxide,NO),NG单甲基L精氨酸(10mg/kg)预处理不能逆转salusins降低麻醉大鼠血压的效应[1],进一步支持salusins的降血压效应不是通过刺激内皮细胞释放NO产生的舒血管效应的结论。但在大鼠肠系膜上采用活体显微录像技术首次证实[6],salusinα可以使大鼠肠系膜细动脉舒张,并明显舒张去甲肾上腺素致收缩的细动脉,药效持续时间为1-3 min,与文献[1]报道的静脉用药后药效作用时间15-30min有差异,考虑与该实验为肠系膜局部滴加用药有关。由于参与血压调节的主要血管床为小动脉和细动脉等阻力型血管,结合文献报道,我们分析salusinα降低平均动脉压可能是通过舒张细动脉,减小外周阻力实现的。其导致细动脉管壁向外隆起、增厚及舒张细动脉的机制尚不清楚。

静脉注射salusins能显著降麻醉大鼠心脏心输出量(cardiac output,CO)和胸主动脉流量,并减慢HR[1,7],这可能是salusins降低麻醉大鼠血压的主要原因。静脉注射salusinα在5 min内使麻醉大鼠CO降低约80%。通过离体灌流大鼠心脏研究进一步证实了这个结论[7]。在离体灌流的大鼠心脏,salusinβ能显著降低胸主动脉流量和CO,并呈剂量效应关系[7]。Salusins显著减低CO的效应和大鼠心脏缺血没有关系,因为salusinβ不影响离体灌流的大鼠心脏冠状动脉流量。Salusinβ对离体大鼠心脏产生的负性肌力作用可能由胆碱能受体介导,胆碱能受体阻断剂阿托品预处理能抵消salusinβ对离体大鼠心脏产生的负性肌力作用,表明salusinβ的降血压效应可能是由M受体介导的负性肌力产生的结果[7]。

2.2 促有丝分裂作用

Salusinα和salusinβ可以刺激静止期的血管平滑肌细胞和成纤维细胞增殖,通过刺激细胞外钙进入细胞而增加细胞内钙离子水平。salusinβ升高[Ca2+]的效应强于内皮素、血管紧张素 Ⅱ和salusinα,此效应能被二氢吡啶类敏感性钙离子通道阻断剂尼卡地平显著减弱,并可被乙二醇四乙酸酯(EGTA)完全阻断[1]。salusinα对salusinβ升高血管平滑肌[Ca2+]的作用具有累加效应。表明salusinβ升高大鼠平滑肌[Ca2+]的效应可能和salusinα不是由相同的受体介导。其机制可能为:salusins通过ED50激活血管平滑肌细胞和成纤维细胞的增殖,诱发其从G1/G0到S相转变[7]。作为有丝分裂激活物,salusins诱导增加细胞外钙进入细胞内的活性物质相关的基因表达,诱导如c-myc和c-fos等生长相关基因表达,salusinβ激活静止的血管平滑肌细胞(VSMC)和成纤维细胞,而salusinα影响较小[8]。其促生长作用为剂量依赖性和具备细胞特异性,是独特、未知的细胞表面受体偶合有丝分裂信号。Salusins促有丝分裂作用通过信号通路Ca2+/CaN、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、蛋白激酶C(PKC),在细胞内共同作用[8]。Salusins对培养的内皮细胞没有上述效应。

冠状动脉内皮产生的salusins通过旁分泌作用促进心肌生长和引起心肌肥大[6,9,10]。这方面的研究有待进一步深入。

2.3 心肌细胞调节作用

于芳等[9]在salusins对心脏功能的影响研究中将相应剂量salusins注射于小鼠或灌注离体小鼠心脏,两者心脏功能未受影响,但发现10-12mol/L以上浓度salusinα和salusinβ均显著促进[3H]-亮氨酸掺入,表明细胞内蛋白合成增加,提示salusins可能具有调节心肌细胞生长作用。而钙调神经磷酸酶(carcineurin,CaN)抑制剂FK506、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein Kinase,MAPK)阻断剂PD98059及蛋白激酶C(protein KinaseC,PKC)阻断剂chelerthine chloride可不同程度抑制salusins对心肌细胞[3H]-亮氨酸掺入。钙调神经磷酸酶(carcineurin,CaN)是Ca2+依赖性的磷酸酶,其活化后参与心肌肥大基因的表达。证明salusins有促心肌细胞蛋白合成的效应,其效应与已知参与心肌细胞生长、肥大的细胞信号通路如:细胞钙通道、钙调神经磷酸酶、MAPK和PKC等有关。故推测salusins很可能是心肌生长和肥大的重要调节肽。

Yan等[11]研究表明,salusinα和 salusinβ均能显著提高剥夺血清培养的心肌细胞的生存能力,降低心肌细胞凋亡率。Salusins降低心肌细胞凋亡率、提高剥夺血清培养的心肌细胞生存的效应可能和salusins诱导细胞保护因子GRP78的表达有关。

任安经等[12]研究表明,salusinsβ(10-8mol/L)能够显著改善离体心脏缺血灌注后冠脉流量、左室发展压、左室舒张末压、左室室内压发展变化最大速率等指标,具有抗心肌缺血再灌注损伤、改善缺血再灌注后心功能的作用,该保护作用可能主要或至少部分与减轻心肌细胞钙超载有关,其离子通道电流机制可能与其抑制钠钙交换电流、L型钙通道电流(直接减少钙内流)和增加瞬时外向钾电流、缩短动作电位(间接减少钙内流)的作用有关[13]。

2.4 促进下丘脑分泌和维持血浆晶体渗透压

Shichiri等[1]研究表明,salusinβ显著促进下丘脑分泌血管加压素(arginine-vasopressin,AVP),其效应呈剂量依赖性,表明salusinβ可能通过调节AVP的释放调节水的平衡。Yan等[11]证实 100 nmol/L salusinβ能引起神经垂体血管加压素和催产素释放增加,但不能刺激视上核血管加压素和催产素的释放增加,提示salusinβ可能主要通过刺激神经垂体释放血管加压素维持正常晶体渗透压梯度和体液平衡。Saito等[13]研究表明,慢性长期的高晶体渗透压和干渴能刺激大鼠视上核、室旁核和神经垂体salusinβ免疫阳性神经元和神经纤维显著增加,表明晶体渗透压梯度的改变可能会影响视上核、室旁核大细胞部分和神经垂体salusinβ的释放。

2.5 抗动脉粥样硬化作用

Shichiri等[1]研究表明,Salusins具有促进血管平滑肌细胞和成纤维细胞增殖及参与细胞内钙信号转导的效益,表明salusins可能参与动脉粥样硬化或高血压等多种心血管疾病的发病过程。Watanabe[14]等研究表明,在培养的人巨噬细胞,salusinα通过下调胆固醇酰基转移酶1和脂酰辅酶A表达,抑制泡沫细胞形成,发挥抗动脉粥样硬化作用。而Salusinβ则通过上调胆固醇酰基转移酶1和脂酰辅酶A表达,促进巨噬细胞摄取胆固醇酯,促使巨噬细胞形成泡沫细胞,具有致动脉粥样硬化作用。临床研究也证实,在原发性高血压颈动脉粥样硬化的患者,血浆salusinα水平降低,与动脉粥样硬化呈负相关[15]。血浆salusinα水平与冠状动脉粥样硬化斑块厚度呈负相关,可以间接反映了急性冠脉综合征的严重程度。

3 结语

对Salusins最早的认识是其促有丝分裂和血流动力学效应,深入研究我们对salusins有了新认识。作为一种心血管活性肽,salusins对心肌细胞具有调节作用,与动脉粥样硬化(AS)的关系密切,可能成为AS和预防AS的生物标记物。但目前对该活性肽的认识还相当有限,如salusins介导的信号转导途径,与AS传统危险因子、危险因素的关系,心血管风险预测价值,是否参与代谢综合征、心脏功能衰竭、脑动脉硬化等心脑血管疾病的发病过程,与PTCA术后再狭窄关系等问题都值得进一步研究探讨。

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