郑晓军 崔翰斌

●综 述

利钠肽系统基因变异与高血压病的研究进展

郑晓军 崔翰斌

近30年来，对利钠肽系统及其相关基因的研究日益丰富，发现利钠肽具有多重生物学效应，包括利尿、利钠、扩血管、维持血容量平衡和抑制交感神经系统与肾素-血管紧张素系统，以及影响线粒体能量代谢、内皮细胞功能和抗心肌重塑等作用；涉及高血压病、冠心病、心力衰竭、心房颤动、肺动脉高压和左心室肥厚等心血管疾病的病理生理机制。近年来，以利钠肽系统基因研究为主，尤其是通过全基因组扫描方法来测定相关基因单核苷酸多肽性与心血管病的关系日益增多，本文旨在阐述利钠肽系统基因变异与高血压病的研究进展。

1 利钠肽系统的生物学特征和对血压的调节

1.1 利钠肽家族 包括心房利钠肽（ANP）、脑钠肽（BNP）和C型利钠肽（CNP），分别由NPPA、NPPB和NPPC基因编码；以及新近在树眼镜蛇中发现的利钠肽和由肾脏分泌的尿钠素。ANP、BNP和CNP的羧基末端均含有一个环形氨基酸序列，由两个半胱氨酸提供残基通过二硫键连接起来（图1）。ANP、BNP和CNP前体分别主要由心房肌、心室肌和内皮细胞合成，其他部位亦合成少量利钠肽前体。利钠肽前体的激活主要通过酶切降解，包括中性肽链内切酶、双肽蛋白水解酶Ⅳ、胰岛素降解酶、丝氨酸蛋白酶和成对碱性氨基蛋白酶等，其作用位置各不相同（图1）[1]。

1.2 利钠肽受体的生物学特征 利钠肽受体包括利钠肽受体（NPRA）、利钠肽受体B（NPRB）和利钠肽受体C（NPRC），又分别称为鸟苷酸环化酶A（GC-A）、鸟苷酸环化酶B（GC-B）和利钠肽清除受体。NPRA、NPRB结构相似，具有一个胞外配体结合结构域、单次跨膜结构域和胞内GC结构域，胞内还有一个激酶同源结构域，用于调节GC结构域的活性。NPRC包含细胞外域和一个含37个氨基酸的细胞内域。利钠肽与利钠肽受体的亲和力并非一一对应，在不同部位结合能力也是不同的。ANP、BNP可与NPRA结合，CNP与NPRB结合发挥作用；NPRC则可结合ANP、BNP和CNP，通过细胞内化，经胞内溶酶体水解受体配体复合物而清除利钠肽。

图1 利钠肽家族前体的结构示意图（NEP：中性肽链内切酶；DPPIV：双肽蛋白水解酶Ⅳ；IDE：胰岛素降解酶；Corin：丝氨酸蛋白酶；Furin：成对碱性氨基蛋白酶）

1.3 利钠肽系统对血压的调节 利钠肽系统对血压的调节是比较复杂的，当前还不是十分清楚。利钠肽的生成受到血液动力学和神经体液的双重调节。参与调节血压的信号通路主要为环磷酸鸟苷（cGMP）、环磷酸腺苷（cAMP）和磷酸二酯酶（PDE）信号通路，并经靶蛋白蛋白蛋白激酶G（PKG）、蛋白激酶C（PKC）和三磷酸肌醇（IP3）等对血管的舒缩、心肌舒缩和利钠、利尿的影响而调节血压（图2）[1-3]。

2 利钠肽系统基因变异与高血压病

2.1 NPPA、NPPB、NPR1基因 人类NPPA、NPPB、NPR1基因均位于1号染色体,NPPA/NPPB基因位于p36.1, NPPA/NPPB基因间隔9.7kb，染色体空间上串联相接；NPR1基因位于q21→q22；三者分别编码Pre-ANP、Pre-BNP和NPRA。

对NPPA/NPR1基因敲除小鼠模型的研究，为证实利钠肽系统调节血压提供了充足的依据。NPPA基因敲除小鼠纯合子突变型（NPPA-/-），血液循环和心房细胞中无ANP，通过喂以0.5%氯化钠或2%氯化钠的饮食，发现血压升高8～23mmHg。杂合子突变型（NPPA+/-），血液ANP浓度和血压在正常范围，给标准盐饮食喂养，血压正常；但以含8%NaCl饮食喂养后，血压升高27mmHg。这些结果表明NPPA基因缺陷，引起ANP表达减少，导致盐敏感性高血压，其机制是合成pre-ANP能力的障碍[4]。另外，NPR1基因敲除小鼠以正常盐饮食喂养，可出现慢性血压升高；而且这个血压升高水平继续升高或保持不变，与低盐或高盐饮食有关。故NPR1基因突变表明参与盐敏感性高血压。其机制一方面与NPRA信号通路调控，增加肾球旁细胞合成和释放肾素，引起外周血管阻力增加有关；另一方面，可能是肾上腺素、肾素mRNA水平升高和ANGⅡ与醛固酮聚集导致高血压[5-6]。相反地，转基因小鼠ANP的过表达，可造成持续性低血压，较非转基因小鼠低25～30mmHg[7]，其机制可能是根据NPR1基因拷贝数决定肾血流量、肾小球率过滤、尿量和钠的分泌[8]。因此，亦有对自发性高血压小鼠给予外源性ANP研究，导致收缩压持续下降，这为ANP治疗人高血压病提供了依据。

图2 利钠肽系统对血压调节的示意图

近期有关人类基因的基础和临床研究表明，NPPA、NPPB、NPR1基因多态性与高血压病有关。研究发现，NPPA/NPPB基因rs5068、rs198358涉及增加血液利钠肽浓度，与降低收缩压、舒张压有关，且降低患高血压病的风险；在NPPA/NPPB基因位点的突变影响血液ANP和BNP浓度；顺式作用基因突变影响利钠肽水平，并因此成为个体间产生血压增高和高血压病差异的原因[9]。Katrina等[10]通过对1 810例血压正常的急性冠状动脉综合征患者进行2.8年的跟踪研究发现，NPPA rs 5068、rs5065、rs198358等位基因为纯合子者患高血压病的病程更短。另外，在对18 437例无高血压病的白种人妇女进行前瞻性研究，随访到48个月时，47.4%的纳入者血压升高；随访到9.8年时，29.6%发展为高血压病。该研究发现NPPA基因rs5063、rs5065分布者减少血压升高和降低随之发展为高血压病的风险，尤其是rs5063 AA型和rs5065最小C等位基因型具有更好的保护作用[11-12]。其可能的机制是NPPA rs5063、rs5065均可使pro-ANP活性增加，血ANP水平增高，通过舒张血管平滑肌，降低血管对内皮素1和血管紧张素受体Ⅱ（ATⅡ）的缩血管反应，选择性的舒张入球小动脉和抑制肾集合管钠重吸收，直接抑制中枢神经系统（SNS）和肾素-血管紧张素系统（RAAS）轴，直接抑制肾素释放，减弱ATⅡ在肾小管和心肌的作用，使球状带丧失合成和释放醛固酮功能，从而有效降压[13-14]。有意思的是，Artur Fedorowski等[15]从反向角度出发，对38 970例欧洲人群进行荟萃研究以了解血压相关基因与低血压的关系发现，NPPA/NPPB基因多态性rs17367504、rs198358和rs5068与血压降低有关，并增加患低血压的风险。在对210例高血压患者与210例对照组的病例对照研究发现，NPR1 M341I C/C纯合子基因型与原发性高血压病有关[16]。此外，胰岛素抵抗是高血压病的发病机制之一。NPPA T2238C携带者与胰岛素抵抗有关，推测NPPA T2238C有可能引起高血压病[17]。然而，Rahmutula等[18]在对233例高血压患者与213例对照组研究发现，NPPA T2238C多态性与原发性高血压无关，需进一步的研究来证实。

近期观察到利钠肽基因多态性与使用常规抗高血压药物降血压疗效之间存在着联系。Amy等入选38 462例来自ALLHAT研究的高血压患者，对其进行随机分组，并分别接受利尿剂、钙拮抗剂、血管紧张素转化酶抑制剂和α受体阻滞剂治疗，发现NPPA T2238C变异影响抗高血压药物疗效，最小C等位基因携带者接受利尿剂和TT等位基因型接受钙拮抗剂治疗时，对心血管疾病获益更大。在对其进一步按基因型分组治疗，发现NPPA rs5065变异在接受氨氯地平片治疗时，心血管疾病预后更好，这也是抗高血压药治疗的真正目的[19-20]。当然，需要更大样本来证实按利钠肽基因来指导抗高血压药物的疗效。

2.2 NPPC、NPR2基因 人类NPPC基因，位于2号染色体q24-qter，NPR2基因位于9号染色体p12→p21，分别编码CNP和NPRB。对人类NPR2基因结构研究发现，在第2个内含子内的GT重复与高血压病有密切联系，并对该重复结构研究，提示NPR2基因或附近基因在该位点上可能存在着连锁不平衡遗传现象。该延续研究发现，NPR2 N端第11个外显子C-T碱基发生替换，第18个内含子中有9个碱基插入/缺失，前者与高血压病有关，后者则无关。总之，这两个基因多态性为以后研究NPR2基因与心血管疾病的关系提供了为数不多的线索[21-22]。临床研究表明NPPC基因3＇端非编码区G2628A基因型与血压有关，高血压患者G2628A多态性出现AG和AA基因型频率更高，而且对＜65岁的高血压病患者意义更大[23]。综合利钠肽基因的研究显示，NPPA rs5068和rs198358与高血压有关，而NPPC和NPR2与血压无关；但NPPC rs1107928、rs479651与血CNP、NTPro-BNP高浓度有关，NPPC rs479651与左心室末压有关；NPR2 rs10758325变异发生左心室心肌梗死更少[10]。2.3NPR3基因 人类NPR3基因位于5号染色体p13→p14，编码NPRC。对NRR3基因敲除小鼠研究显示，减少利钠肽的清除引起血压降低[24]。在新近的两项全基因组扫描研究中发现，NPR3-C5orf23为新的血压调节位点，证实东亚人群和白种人人群NPR3-C5orf23多态性与调节血压有关。其中，东亚人群NPR3 rs1173766收缩压降0.63mmHg，P=1.98×10-8；白种人人群中NPR3 rs1173771收缩压降 0.504 mmHg，P=1.8×10-16，舒张压降0.261 mmHg，P=9.1×10-12[25-26]。最新发现NPR3-C5orf 23 rs1173771变异，由于调节血压下降，使发生体位性低血压的风险增加[15]。当前，NPR3基因变异引起血压降低的机制尚不完全清楚。NPR3基因非同义转换可引起NPRC蛋白表达减少，导致利钠肽清除的减少，诱发低血压。研究发现，与野生型比较，NPR3 Arg146异构体酶在翻译过程中引起NPRC的错位折叠并失去稳定性，诱导细胞自噬，造成利钠肽降解，这种变异影响利钠肽的代谢[27]。另外，在高血压患者和具有高血压家族史者中，发现NPR3启动子区域NPR3-55C＞A基因突变可减少脂肪组织利钠肽清除受体表达，利钠肽清除减少，导致血清利钠肽浓度升高；并在高血压病人群中证实，NPR3-55 AA基因型血清利钠肽浓度亦更高，与早发型缺血性卒中有关联[28]。期待更多相关研究来进一步阐释NPR3基因变异与高血压发病机制。

高血压病主要由遗传因素和环境因素决定的，且其遗传机制是由多基因遗传因素参与。通过对利钠肽系统基因变异的研究发现，其参与多个途径的血压调节，包括通过cGMP、cAMP和磷酸二酯酶信号通路等，调节血液利钠肽浓度，从而发挥其利尿、利钠、维持容量平衡和血管舒张等作用，对高血压病的发生、发展起到保护作用。并且，已涌现利用利钠肽基因变异来指导高血压病的个体化治疗。总之，通过对利钠肽系统基因变异的研究进展分析发现，对高血压病的早期诊断和基因靶向的个体化治疗，并对心血管疾病预后的判断具有一定意义。

[1]Massimo Volpe,Speranza Rubattu,John Burnett．Natriuretic peptides in cardiovascular diseases:urrent use and perspectives[J]．Eur Heart J,2014 Feb,35(7):419-425．

[2]Madhu,Srivastava．Natriuretic peptide receptor-C signaling and regulation[J]．Peptides,2005,26(6):1044-1059．

[3]Kailash N．Pandey,Guanylyl Cyclase．Atrial Natriuretic Peptide Receptor-A:Role in the Pathophysiology of Cardiovascular Regulation[J]．Can J Physiol Pharmacol,2011,89(8):557-573．

[4]John S W,Krege J H,Oliver P M,et al．Genetic decreases in atrial natriuretic peptide and salt-sensitive hypertension[J]．Science, 1995,267:679-681．

[5]Lopez M J,Wong S K,kishimoto I,et al．Salt-resistant hypertension in mice lacking the guanylyl cyclase-A receptor for atrial natriuretic peptide[J]．Nature,1995,378(6552):65-68．

[6]Zhao D,Vellaichamy E,Somanna N K,et al．Guanylyl cyclase/natriuretic peptide receptor-A gene disruption causes increased adrenal angiotensin II and aldosterone levels[J]．Am J Physiol Renal Physiol,2007,293(1):F121-F127．

[7]Steinhelper M E,Cochran K L,Field L J．Hypotension in transgenic mice expressing atrial natriuretic factor fusion genes[J]．Hypertension,1990,16:301-307．

[8]Shi S J,Vellaichamy E,Chin S Y,et al．Natriuretic peptide receptor A mediates renal sodium excretory responses to blood volume expansion[J]．Am J Physiol Renal Physiol,2003,285(4):F694-F702．

[9]Newton-Cheh C l,Larson M G,Vasan R S,et al．Association of common variants in NPPA and NPPB with circulating natriuretic peptides and blood pressure[J]．Nat Genet,2009,41(3):348-353．

[10]Ellis K L,Newton-Cheh C,Wang T J,et al．Association of genetic variation in the natriureAtrial natriuretic peptide in patients with cardiovascular outcomes[J]．J Mol Cell Cardiol,2011,50(4): 695-701．

[11]David Conen,Suzanne Cheng,Steiner,et al．Association of 77 Polymorphisms in 52 Candidate Genes with Blood Pressure Progression and Incident Hypertension:The Women's Genome Health Study[J]．J Hypertens,2009,27(3):476-483．

[12]David C,Robert J G,Julie E B,et al．Natriuretic Peptide Precursor A Gene Polymorphisms and Risk of Blood Pressure Progression andIncidentHypertension[J]．Hypertension,2007,50(6):1114-1119．

[13]Potter L R,Yoder A R,Flora D R,et al．Natriuretic peptides：their structures,recptors,physiologic functions add therapeutic applications[J]．Handb Exp Pharmacol,2009,191:341-366．

[14]Kurt J S,Sophia Y T,George E T,et al．Regulatable atrial natriuretic peptide gene therapy for hypertension[J]．Proc Natl Acad Sci U S A,2005,102(39):13789-13794．

[15]Artur Fedorowski,Nora Franceschini,Jennifer Brody,et al．Orthostatic hypotension and novel blood pressure-associated gene variants:Genetics of Postural Hemodynamics(GPH)Con-sortium[J]．Eur Heart J,2012,33(18):2331-2341．

[16]Nakayama T,Soma M,Mizutani Y,et al．A novel missense mutation of exon 3 in the type A human natriuretic peptide receptor gene: possible association with essential hypertension[J]．Hypertens Res,2002,25(3):395-401．

[17]Xiuqing Guo,Suzanne Cheng,Kent D,et al．Taylor Hypertension Genes Are Genetic Markers for Insulin Sensitivity and Resistance[J]．Hypertension,2005,45(part2):799-803．

[18]Rahmutula D l,Nakayama T,Soma M,et al．Association study between the variants of the human ANP gene and essential hypertension[J]．Hypertens Res．2001,24(3):291-294．

[19]Amy I L,Eric B,Barry R D,et al．Pharmacogenetic Association of the NPPA T2238C Genetic Variant With Cardiovascular Disease Outcomes in Patients With Hypertension[J]．JAMA,2008,299(3): 296-307．

[20]Amy I L,John H E,Barry R D,et al．Gene panels to help identify subgroups at high and low risk of CHD among those randomized to antihypertensive treatment:The GenHAT Study[J]．Pharmacogenet Genomics,2012,22(5):355-366．

[21]Duolikun R,Tomohiro N,Masayoshi S,et al．Structure of the Type B Human Natriuretic Peptide Receptor Gene and Association of a Novel Microsatellite Polymorphism With Essential Hypertension[J]．Circ Res,1999,84:605-610．

[22]Rahmutula D,Nakayama T,Soma M,et al．Systematic screening of type B human natriuretic peptide receptor gene polymorphisms and association with essential hypertension[J]．J Hum Hypertens,2001,15(7):471-474．

[23]Ono K,Mannami T,Baba S,et al．A Single-Nucleotide Polymorphism in C-Type Natriuretic Peptide Gene May Be Associated with Hypertension[J]．Hypertens,2002,25:727-730．

[24]Matsukawa N l,Grzesik W J,Takahashi N,et al．The natriuretic peptide clearance receptor locally modulates the physiological effects of the natriuretic peptide system[J]．Proc Natl Acad Sci U S A,1999,96(13):7403-7408．

[25]Norihiro Kato,Fumihiko Takeuchi,Yasuharu Tabara,et al．Metaanalysis of genome-wide association studies identifies common variants associated with blood pressure variation in East Asians [J]．Nat Genet,2011,43(6):531-538．

[26]Georg B E,Patricia B M,Kenneth M R,et al．Genetic Variants in Novel Pathways Influence Blood Pressure and Cardiovascular Disease Risk[J]．Nature,2011,478(7367):103-109．

[27]Naveen L P,Dong Lin,Linda Pelleymounter,et al．Peptide Receptor-3 Gene (NPR3)Nonsynonymous Polymorphism Results in Significant Reduction in Protein Expression Because of AcceleratedDegradation[J]．CircCardiovascGenet,2013,6(2):201-210．

[28]Speranza Rubattu,Betti Giusti,Luca Andrea Lotta,et al．Association of a single nucleotide polymorphism of the NPR3 gene promoter with early onset ischemic stroke in an Italian cohort[J]．Eur J Intern Med,2013,24(1):80-82．

2014-07-01）

（本文编辑：杨丽）

315211 宁波大学医学院（郑晓军）；宁波市第一医院心内科（崔翰斌）