垂體中葉素與心血管疾病相關性研究進展*

李鶴 吳丹 蔣維 朱玲△

(1.四川大學華西基礎醫學與法醫學院藥理學教研室； 2. 四川大學生物治療國家重點實驗室，四川 成都 610041)

降鈣素是1962年發現的一種具有降血鈣作用的氨基酸多肽[1-3]，與之后陸續發現的結構相似物，如α-降鈣素基因相關肽(α-Calcitonin gene related peptide，α-CGRP)、β-降鈣素基因相關肽(β-Calcitonin gene related peptide，β-CGRP)、腎上腺髓質素(Adrenomedullin，ADM)和胰島來源的淀粉樣多肽(Amylin)，共稱降鈣素/降鈣素基因相關肽(Calcitonin gene related peptide，CGRP)家族[1,3]。在CGRP的37個氨基酸序列中，N末端二硫鍵相連的2位與7位，C末端的苯丙氨酸殘基，此兩個結構為CGRP家族各成員所共有，是結合受體和發揮生物活性所必需的[1]。

垂體中葉素(Intermedin，IMD)是2004年由Hsu等人通過系統進化分析法，在魚類中發現的一類物質，具有降鈣素基因相關肽家族成員的基本特征，而IMD本身結構的獨特性使其具有特殊的生理功能，尤其是在心血管系統中的特殊作用逐步引起大家的重視[2,4]。

1 IMD的生物學特征及結構

IMD基因定位于人染色體22q13的遠臂端及大鼠15號染色體，而降鈣素/降鈣素基因相關肽家族其他成員的基因簇卻定位于人第11和12號染色體[1-4]。IMD具有該家族所有成員共有的兩個特殊空間結構，但其前體與降鈣素/降鈣素基因相關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在人與魚之間的相似性為60%，在人與嚙齒類動物之間為87%，而在大、小鼠之間的差別僅為一個氨基酸，進一步說明在此家族中IMD的獨特性[1,2,4]。IMD的定向進化同源分析表明，人及其他種屬來源的成熟IMD應該至少由40個氨基酸殘基組成[2,4]。目前經IMD前體氨基酸殘基序列中的蛋白酶裂解位點預測，認為成熟的IMD可能存在三種形式，即Arg93-Arg94的裂解產物(Prepro-intermedin 95-147，IMD1-53)、Arg99-Arg100的裂解產物(Prepro-intermedin 101-147，IMDL)以及Arg107的裂解產物(Prepro-intermedin 108-147，IMDS)[2]。現在用于實驗研究的有IMD的不同片段，如IMD1-53，IMD1-47與IMD8-47等，不同的IMD片段對正常大鼠的心臟功能的作用不同[5]。

2 IMD對心血管系統的作用

IMD高表達于人和嚙齒類動物的心血管系統、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，而未見于睪丸和腎上腺[6,7]。在小鼠體內，IMD定位于心臟冠狀動脈和冠狀靜脈的內皮細胞以及腎臟的腎小球和直小血管內皮細胞[6]。在人體內，IMD定位于心肌細胞，心周脂肪組織和心臟血管，而未見于心內膜；IMD也見于皮質和髓質的腎小管細胞，但未見于腎小球或腎血管[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/降鈣素基因相關肽家族肽類的信號轉導與兩種II型G蛋白偶聯受體(G protein-coupled receptor，GPCR)有關，即降鈣素受體(Calcitonin receptor)及降鈣素受體樣受體(Calcitonin receptor like receptor，CRLR)，主要與腺苷酸環化酶偶聯，通過cAMP途徑實現多種生理功能[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)與受體形成復合物才能完成信號傳導。RAMPs分為RAMP1、2和3型，均與心血管有密切的關系，RAMPs的存在決定了CRLR獨特的生理學特性，RAMPs的改變直接導致RAMP-CRLR受體復合物的功能發生變化，并影響降鈣素基因相關肽信號的轉導，是調節GPCR-配體特異性結合的新型機制[9,10]。而IMD是CRLR/RAMP1和CRLR/RAMP3受體的選擇性激動劑[2-4]。在心血管系統中IMD與CRLR/RAMP結合的復合物高表達，提示IMD在心血管系統中具有重要作用[7]，且研究發現，IMD的生理和藥理學作用與ADM相似，IMD通過與ADM相似的受體和信號傳導通路起效[2-4,6]。

2.1 IMD對心率的影響

Taylor[11]和任永生等[12]觀察到無論是經過腦室或側腦室注入，還是經外周途徑給藥，IMD均可引起大鼠心率加快。中樞給予大鼠IMD后表現為持續性心率加快，外周途徑給大鼠IMD后，有一過性的心率加快或劑量依賴性的心率加快等表現。

2.2 IMD對心肌收縮功能的影響

IMD可以調節心臟功能，離體試驗表明，IMD可以強烈地增加心肌細胞的收縮功能，這種效應與蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)和蛋白激酶A(Protein kinase A，PKA)依賴的通路有關[13]。不同的IMD片段對正常大鼠的心臟功能的作用不同，其中，IMD1-47與IMD8-47經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則增強離體大鼠心臟功能[13]。

2.3 IMD對冠脈血流的影響

IMD對離體和在體的冠狀動脈均有明顯擴張的擴張作用，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現，在心率和動脈血壓相對恒定的情況下，冠脈流量和心臟功能明顯增加；而且IMD、ADM和CGRP可以在不改變動脈壓、心輸出量和心臟指數的情況下，分別呈劑量依賴性增加冠狀動脈血流量，以IMD的擴血管作用最強。這些研究表明IMD可增強心臟本身的血液灌注，對心臟具有一定的保護作用[14]。

2.4 IMD對血壓的影響

IMD經大鼠側腦室注入可升高平均動脈血壓，加快心率，且持續時間長，該效應與ADM和CGRP的作用相似，但更強，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可能激活交感神經系統[11]。研究發現，不同片段的IMD的中樞性作用不同，如IMD1-53的中樞升壓作用強于相同劑量的IMD1-47[12]。

同時IMD具有外周降壓作用，大鼠IMD靜脈注射20分鐘后即產生與CGRP和ADM相似的降血壓效應，但增加心率、腎臟交感神經活性和腎血流量[15]。Fujisawa等[16]經大鼠腎動脈灌注IMD，發現在一定濃度范圍內，血壓降低及腎血流量增加均呈劑量依賴性。

2.5 IMD與心臟重塑

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

2.6 IMD與血管通透性

Chen等[18]體外培養大腦內皮細胞(Cerebral endothelial cells，CECs)和星形膠質細胞發現，IMD通過促CECs生成cAMP和一氧化氮，增加跨內皮電阻，對抗過氧化氫氧化應激誘導的CECs死亡、跨內皮電阻降低及血-腦屏障通透性的增加，表明IMD具有對抗氧化應激，保護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]通過建立大鼠后肢缺血模型研究IMD對血管生成的調節作用，發現IMD基因治療可以增加缺血區血流和毛細血管、小動脈密度，這種作用具有時間依賴性；采用體外內皮細胞成管實驗證實IMD具有促血管生成作用，IMD可誘導內皮細胞遷移和成管，此作用可被細胞外調節蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases，ERK)、蛋白激酶B(Protein kinase B，又稱Akt)、一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase，NOS)、血管內皮生長因子受體-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和內皮NOS的活性，促進VEGF和VEGFR-2的合成，研究證明IMD可通過ERK、Akt/NOS/NO和VEGF/VEGFR-2信號通路增強血管的新生效應[19]。

綜上所述，IMD對于心血管系統有多重作用，如加快心率，擴張冠脈血管，影響血供，加強心肌收縮力，增加腎血流等，同時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，對心血管系統具有抗損傷保護的作用[11-19]。

3 IMD對心血管系統疾病的影響

3.1 IMD與血管鈣化

Chang等[7]發現5/6腎切除方法誘導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CRLR/RAMPs均表達上調。在體內實驗中滲透壓泵持續給腎切大鼠IMD(100 ng·kg-1·h-1)4周；并在體外實驗中采用鈣離子造模鈣化血管平滑肌細胞的經典模型，給予IMD治療干預，發現IMD均可以有效減輕大鼠血管鈣化。多篇文獻證實內源性IMD的下調伴有血管鈣化的加重，外源性給予IMD可抑制血管鈣化的進展，IMD可能是血管鈣化的內源性保護因子[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胞中的膜蛋白氧化作用增強，說明氧化應激水平增加，同時ADM和IMD前體、CRLR、RAMP1、RAMP2和RAMP3的mRNA表達均增高[20]。肼苯噠嗪/氫氯噻嗪治療的高血壓大鼠組，收縮壓恢復正常，原來升高的心肌肥大指標，以及ADM前體、CRLR/RAMP2和RAMP3的mRNA表達均下調，但血壓降低并不影響已經上調的心肌細胞的寬度、IMD前體和RAMP1的mRNA表達水平[17]。維生素C加另一種抗氧化劑Tempol對高血壓伴心臟肥大模型進行治療后，觀察到血漿IMD水平降低，而ADM的濃度無顯著變化差異，收縮壓不降低[25]。這三個實驗說明IMD與高血壓疾病相關，并且只有當氧化應激增加時，IMD表達增加，IMD的升壓作用與氧化應激密切相關[17,18,20,25]。心肌細胞IMD前體和RAMP1的表達增加，而ADM前體、RAMP2和 RAMP3的表達無變化，說明氧化應激導致的升壓作用中，RAMP1受體可能起到了重要作用，氧化應激促進心肌細胞的肥大，而IMD和RAMP1表達上調表明IMD可能通過CGRP受體起效，IMD-CRLR/RAMP1通路的活化可能通過升高氧化應激來實現升壓，說明IMD在壓力過載的疾病中有重要的作用[17,18,25]。進一步發現在伴心臟肥大的老年自發性高血壓大鼠模型中，IMD對高血壓進行性加重時的負調節適應過程發揮重要的作用[19]。

3.3 IMD與心力衰竭

Xu等[20]通過心肌梗死實驗獲得心力衰竭大鼠，與對照組相比，長期應用IMD可顯著改善大鼠心功能、降低血漿B型鈉尿肽水平、減輕交感神經重構、增加室性顫動閾值以及抑制氧化應激，研究提示IMD可以防止心室重構，提高衰竭心臟的功能[20]。

4 展望

目前，已有的大量文獻已證實IMD及其受體系統在多種心血管疾病，如高血壓、心力衰竭、血管鈣化時表達發生變化，從而對心血管系統起著重要的保護作用。闡明IMD及其受體后信號轉導在疾病狀態下的改變已成為CGRP家族研究的熱點和難點。大多數情況下，IMD具有升高平均動脈血壓，降低外周血壓，擴張血管，排鈉利尿，正性心力的作用，同時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。在這些過程中，IMD的CRLR/RAMP受體系統起到了重要作用，該受體系統常伴隨IMD的表達上調而表達增加，并接受IMD的信號發揮作用。鑒于IMD及其受體系統的保護作用，其藥理學性質可能在臨床高血壓、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。