心血管活性物质与心血管疾病课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,心血管活性物质与心血管疾病,Role of Cardiovascular Bioactive Substances in Cardiovascular Diseases,北京大学医学部生理系北京大学第一医院心血管病所,唐朝枢,一.心脏和血管具有内分泌功能,心脏和血管的：内膜、中膜、外膜及心包各组织，,肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞、脂肪细胞、吞噬细胞等各种细胞。,Endocrine,Paracrine,Autocrine,Intracrine.,Homeostasis in cardiovascular system.,Renin-Angiotensin-Aldosterone system.,ANP,BNP and CNP system.,L-Arg/NOS/NO pathway,Heme/Heme oxygenase/CO pathway,Adrenomedullin,Calcitonin gene related peptide(CGRP),二.反向功能研究,(反向生物学,）,-发现新的心血管活性物质,传统生/药理学：疾病状态,内源活性物,受体,和/或生物学效应,药物,内源活性物,反向生/药理学（I）：疾病状态,生物学效应,药物,受体,反向生/药理学（II）：受体,内源活性物,生物学效应,疾病状态,药物,“一天一肽”,1.,孤儿G蛋白偶联受体策略,功能基因组研究的成功范例,所谓孤儿,G,蛋白偶联受体（,oGPCRs）,系指尚未找到天然配体的,GPCRs，,通常所说的,oGPCRs,不包括与各种嗅觉、味觉有关的和分布于梨骨鼻骨的受体，这类,oGPCRs,在小鼠中多达,1200,个左右。,目前已从公用数据库中分离出,300,个左右的完全开放式阅读框架，可编码已公认的,GPCR,超家族成员。其中,191,个归类于已知的受体，可被约,70,个已知的配体激活；,108,个为,oGPCRs。,对人类基因组核苷序列进行分析，预计可发现,200-500个,oGPCRs。,oGRCRs,与已知的,GPCRs,间氨基酸序列的相同性有限，一般低于,45%,。,16)Edg2、Edg4和Edg7配体为,溶血磷脂酸,（2000）,17).Allatostatin-样受体配体为Ser-Arg-Pro-Tyr-Ser-Phe-Gly-Leu-NH序列的八肽（1999）,18).GPCR97受体配体为组胺H3（1999）,19).CCR10（GPR2）配体为CC化学趋化因子ESKine和趋化因子CCL27（2000）,20).KIAA0001配体为UDP-葡萄糖，以及类似物UDP-半乳糖、UDP-葡萄糖醛酸、UDP-N-乙酰氨基葡萄糖（2000）,21)FM-3、FM-4或TGR-1受体配体为神经介素U（2000）,22).格卵巢癌G蛋白受体（oGR1）配体为鞘胺醇磷脂酰胆碱（2000）,23).HG31、NPGPCR、AF119815或EP884387配体为神经肽类FF（2000）,2.,几种新发现的心血管活性肽,(1)Urotensin II,（1999）,目前已知最强的内源性缩血管物质-,参与高血压心肌肥大的发病：心肌UII受体最大结合力及受体亲和力增强。,促进平滑肌增殖,UII可以通过Ca2+、PKC、MAPK等途径调节细胞调节细胞增殖,激活血管外膜L-Arg/NO系统,与其它活性物质的相互作用,促进内皮素表达,升高ADM水平,抑制eNOS表达和活性,Peptides.2004;25:1977-84.,Heart Vessels.2004;19:81-8.,Chin Med J.2004;117:37-41.,Chin Med Sci J.2001;16:231-5.,Peptides.2002 Sep;23:1631-5.,Heart Vessels.2002;16:64-8.,(2)生长素（,ghrelin,）,（1999）,28个氨基酸残基，是生长激素促分泌素受体的内源性配体，调节机体生长发育、刺激糖异生、增加摄食、减少脂肪利用促进肥胖，被称为“终极代谢激素”。,mRNA表达上调,Ghrelin,GHSR,放免水平升高,受体最大结合力增强,心肌缺血时ghrelin/GHSR的变化,心功能增强,心肌损伤减轻,心肌氧耗改善,抗氧化,抑制内皮素,抗炎症,Circulation.2004;109:2221-6.Regul Pept.2005;129:167-76.,Acta Pharmacol Sin.2004;25:1131-7.Eur J Pharmacol.2003;473:171-6.,Acta Pharmacol Sin.2003;24:45-9.,Prepro-IMD,(57-92)(Human),Prepro-IMD,(25-56)(Human),Prepro-IMD-53(95-147)-NH2(Human),IMDL/AM2 (Human),IMDS(Human),(3).Intermedin,（2004）,ADM 家系新成员intermedin前体源的不同片段,Human Prepro-Intermedin,Intermedin1-53的心肌含量和受体结合测定,Intermedin1-53的强降压效应 in rats,PAPmmHg,HRbpm,MAPmmHg,200,200,600,0,0,200,1 min,Bilateralbaro-x,IMDS(9 nmol/kg i.v.),IMDS(9nmol/kg i.v.),BBRC 2005,327:713-9.,intermedin1-53 的正性变力作用和心脏保护效应,intermedin1-53 的中枢血压调节作用,Peptides 2005,26:501507.Peptides.2005,26:1640-6.,Peptides.2005 Jul 13;Epub,(4).Salusin,(2003),Salusin-a(28 AA)and B(20AA),Regulatory Peptides 2004;122:191 197,正性心力作用,心肌钙转运,心肌生长,（5）,松弛素(Relaxin,RLX),松弛素由两条分别含有22和35个氨基酸残基的肽链组成，链内和链间为二硫键，其位置与胰岛素分子的二硫键相似，是胰岛素样生长因子超家族的一员。RLX的基因在人及其他一些高等灵长动物体内有3种类型，分别为H1，H2，H3；啮齿动物存在两种RLX类型，分别为RLX-1（相当于H2）和RLX-3（相当于H3）。,413bp,-actin,ISO诱导的心肌损伤时表达升高,心肌羟脯氨酸含量,外源性给予RLX改善心功能，改善心肌纤维化,Con ISO,RLX L RLXH,Peptide.26;1632-1639,3。,血管钙化发病的活性肽机制,血管钙化的活性肽机制,:,并不直接作用于钙磷代谢的血管组织局部的旁分泌/自分泌功能紊乱，最终导致血管壁细胞向成骨细胞表型转化以形成血管钙化。,血管壁细胞,Adrenomedullin（ADM）/ADM receptor系统,是抗血管钙化形成的重要防御体系，其机制可能与cAMP/PKA途径和MAPKs途径被激活有关,。,体内和体外实验都证实外源应用ADM具有显著防治血管钙化的作用。,von Kossa staining for myocardium and aorta,A and C:control;B and D:calcified myocardium and aorta respectively,A,B,C,D,Vasoactive substances:,Vasoactive peptides,gastransmitter,?,血管钙化,肾上腺髓质素,Ghrelin,NO,CO,H2S,抑制血管钙化的,血管活性物质,促进血管钙化的,血管活性物质,内皮,素,血管紧张素II,Urotensin,II,心血管局部的旁自分泌物质在血管平滑肌细胞向成骨样细胞表型转换过程中具有重要的调节作用，维持循环系统的功能稳态,Z Kardiol 2002;91:568-574.Life Sci 2003;72:1027-1037.,Peptides 2003;24:287-94 .J Cardiovasc Pharmacol.2003;42:89-97.,Life Sci.2003;74:451-461.Peptides.2003;24:1149-56.,Z Kardiol 2003;92:1-7.Z Kardiol.2004;93:109-15.,Peptides 2004;25:601-608.Heart Vessels.2004;19:125-31.,J Geriatric Cardiology 2004;1:108-113.Regul Peptides 2005;129:125-132.,Regul Peptides 2005;129:167-176.Life Sci 2005;77:966-979,.,三.活性多肽的多功能性,.,1.一种基因可以编码多种,活性多肽,实现不同的功能,CT/CGRP,CT,CGRP,调节血钙,舒血管,EX1,EX2,EX4,EX3,EX5,EX6,2.活性多肽分子内调控,第一种表现：活性肽以大分子无或低活性的前体肽原（prepropeptide）生成，在体内酶解成多个肽段，不同肽段具有相对独立的生物学活性，彼此间相互作用共同参与生理调节,强效利钠利尿,扩血管,1,30,长效利钠刺激因子,延长心钠素作用，抑制其降解,血管舒张因子,31,67,强舒张血管,利钾尿肽,79,98,增强心钠素利钾利尿作用,更强利尿作用，延长ANP半衰期,环状多肽,增加细胞内Ca2+浓度，,拮抗,心钠素作用,心钠素,1,126,尿钠素,5,126,心钠素,99,126,微弱生物学活性,1-21 22-41 45-92 95-146 153-185,Signal PAMP PreproADM ADM ADT,peptide 45-92,5,3,Ex1 Ex2 Ex3 Ex4,肾上腺髓质素原前体及其演绎的肽段示意图,活性多肽功能多样性和分子内调控Adrenomedullin(ADM),冠心病，高血压，急性心肌梗塞和PTCA患者血浆,proADM源肽段含量的变化,自发性高血压大鼠血浆、心脏和血管proADM源肽段含量的变化,M C SHR M C SHR,510bp,404bp,331bp,ProADM源不同肽段间的相互作用,(1)On PreproADM gene expression in VSMC.,M C ADM PAMP ADT,M C ADT ADM PAMP ADT+ADM,+ADT +ADT +PAMP,(2)On the ADM-induced vasodilation in the aortic rings,(3)On the NO production and NOS activity in the rat aorta,(4)On the cardiac function,(5)On in vivo vascular calcification in rat,Peptides 2002；23:1141-1147,Peptides 2003;24:463-468,Peptides 2003;24:1963-1969.,Peptides.2003;24:563-568,Hypertens Res.2004;27:109-17.,Regul Pept.2004;121:49-56,J Hypertens.2004;22:1953-1961.,Biochim Biophys Acta.2004;1690:265-75,Regulatory Peptides 2005;129:125-132,第二种表现：活性肽分子在体内酶解程度不同，形成了多种不同功能的分子中间产物，并且在功能上相互影响,活性多肽分子内调控,Ang前体原：447aa,proAng,信号肽,AngII：D-R-V-Y-I-H-P-F（1-8）,ACE,缩血管、升血压、促血管平滑肌增殖,Ang,1-7,:,D-R-V-Y-I-H-P,内肽酶,促前列腺素合成、分泌，强大利尿利钠、舒血管、降血压、拮抗,AngII,AngIII：R-V-Y-I-H-P-F（2-8）,氨基肽酶,AngIV：V-Y-I-H-P-F（3-8）,刺激醛固酮分泌、舒血管,AngI：D-R-V-Y-I-H-P-F-H-L（1-10）,肾素,活性很低,生理意义：机体生理功能调节是以这种同来源的分子家系形式的网络样的整合方式实现时空上更完善更精细更周密的调节,分子内调控的生理和病理学意义,氨基端ANP多肽的含量远高于ANP,99-126,，ANP,31-67,和ANP,1-30,的血浆含量是ANP,99-126,的10-24倍，而ANP,79-98,的含量也比ANP,99-126,高约3倍，并且氨基端各种ANP前体肽的生物半衰期也比ANP长许多,疾病发生时：生物活性肽分子本身不仅会出现质、量和功能的改变，其代谢或者酶解的各片段之间的分子比例和网络关系也会发生改变，后者更有意义,阵发房颤时，血浆ANP,79-98,和ANP,99-126,水平均增高，但ANP,79-98,/ANP,99-126,摩尔比降低，由正常时的5.11降为3.95,高血压时ADM升高而ADT降低，两者比例升高，ADM/ADT在正常人为0.68，而在高血压患者为1.77，在高血压伴心衰时可达3.12，同时发现随着心衰程度加重，ADM升高趋势渐缓而ADT出现明显升高，ADM/ADT下降，在II级心衰时为3.44，而IV级心衰时为2.5,3.,ADM 的多功能性与其对,受体（表型）的多选择性有关,ADM特异受体,L-1受体,RDC-1受体,CRLR,ADM,AMBP,其它ADM,片段,CGRP,CRP,RAMPs,1,2,3,Amylin,Calcitonin,Intermedin/ADM2,Adrenomedullin inhibits vascular calcification,CRLR mRNA,RAMP2 mRNA,RAMP3 mRNA,-actin mRNA,446 bp,416 bp,371 bp,291 bp,C CRLR C RAMP2 C RAMP3,Alterations of CRLR,RAMP2，RAMP3 mRNA in,Calcified VSMCs mRNA expression were determined,by semi-quantitative RT-PCR analysis.CRLR:calcitonin,receptor like receptor.RAMP:receptor activity modifying,protein.*,p,0.01,compared with control.,Von Kossa stainning,Increased ADM content and ADM mRNA in,calcified VSMC,ISO-induced myocardial injury,myocardium,aorta,aorta,Peptides.2003;24:287-294.,Peptides.2003;24:463-468.,Peptides.2004;25:601-608.,Regul peptides 2004;120:77-83.,Acta Physiol Sin 2001;53:396-400,Life Sci 2005 revised,BBA.2005 revised,Adrenomedullin receptors:pharmacological features and possible pathophysiological roles,PEPTIDES 25(11):2003-2012.2004,Hypertension induced by L-NNA,四.新的心血管气体信号分子H2S,内源性（代谢性）气体信号分子,L-Arg/NOS/NO pathway,Heme/HO/CO pathway,(L-Met)L-Cys/CBS,CSE/H,2,S pathway,NO,2,NH,3,SO,2,?,内源性H,2,S代谢途径,硫醚半胱氨酸+H,2,S,半胱氨酸,硫醇,胱氨酸,CBS,CSE,硫代半胱氨酸+丙酮酸+NH,2,半胱氨酸或硫醇,二硫化物+H,2,S,硫元素+半胱氨酸,H,2,S,半胱氨酸+SSO,3,2-,SO,3,2-,半胱氨酸氨基转移酶,酮酸,氨基酸,3-巯基丙酮酸,硫元素+丙酮酸,H,2,S,硫醇,硫前体物质,+,丙酮酸,硫醇,二硫化物+H,2,S,SO,3,2-,SSO,3,2-,+丙酮酸,SSO,3,2-,H,2,S,或,二硫化物,SO,4,2-,二硫化物+H,2,S,硫醇,硫代硫酸盐循环,蛋氨酸,H,2,S-CNS的递质,Responsive to neuronal excitation by Ca,2+,and calmodulin-mediated pathway,Enhancing the NMDA receptor-mediated responses by induced cAMP,modifying long-term potentiation(LTP),modulating hypothalamuspituitaryadrenal axis function,大鼠心血管组织中存在内源性CSE/H,2,S Pathway,心血管CSE表达和活性,内源性H2S含量,Rat serum concentration:,45.6,14.2,mM,不同血管产量,Thoracic aorta:33.7 2.2 nmol/min/g protein,Portal vein,:19.6 2.8 nmol/min/g protein,Pulmonary artery:5.31 0.7 pmol/min/mg wet tissue,Mesenteric artery:6.17 0.56 pmol/min/mg wet tissue,Tail artery:8.12 0.85 pmol/min/mg wet tissue,心肌组织产量,18.64 4.49 nmol/min/g protein,Heart and Vessels,2004,19:75-80,H,2,S,的心血管效应,Relax the VSMCs by opening the K,ATP,channel,in a independent endothelia manner and in synergy with NO,A transient hypotension effect by bolus injection H,2,S,Inhibit the VSMCs proliferation by MAPK pathway (,Heart and Vessels,2004,19:75-80,),A transient negative inotropic effect on myocardium mediated by the K,ATP,channel,Decrease the central venous pressure by bolus injection (,BBRC.2004,313:362-8,),Induced apoptosis of human aorta smooth muscle cells via the activation of mitogen-activated protein kinases and caspase-3,an endogenous peroxynitrite scavenger,an endogenous hydrogen peroxide as superoxide anion scavenger (,BBRC.2004,318:756-63),a novel inhibitor of hypochlorous acid-mediated oxidative damage,Inhibits MCP-1 and IL-8 release from macrophage(,BBRC.2005,in press,),（1）内源性H,2,S/CSE途径与SHR,下调H,2,S/CSE 途径,BBRC.313(2004)22-27,(2)与NOS抑制性高血压,J Hypertens.21(2003)1879-1885,With editorials,Hypertens.2003;21(10):1819-20,(3)内源性H,2,S/CSE 途径与肺动脉高压,下调H2S/CSE途径,BBRC.2003,302:810-816,上调H2S/CSE途径,J Infect.，2003,47:155-160,(4)内源性H,2,S/CSE 途径与感染性休克,(5),内源H,2,S/CSE 通路与大鼠ISO诱导的心肌损伤,400bp,-actin,Control ISO,(6)内源H,2,S/CSE 通路与大鼠血管钙化,control,VDN,VDN+LowNaHS,VDN+HighNaHS,weight（g）,3568,36811,36110,35915,SBP(mmHg),12111,14913*,1023*#,1049*#,Calcium content(mol/g.wt),6.072.33,41.1012.8*,26.812.98#,6.6121.02#,ALP activity(U/mg Pro),122.3230.57,229.2367.64*,83.7612.92#,123.2514.73#,45,Ca-uptake 10,3,CPM/mg.pro),7.081.49,10.062.32*,5.961.83#,6.261.44#,Acta Pharmacol Sin,2005,In press,BBRC.318(2004):756-763,(7),内源H,2,S/CSE 通路与高同型半胱氨酸血症,(8)H,2,S and HO-1 in 缺氧诱导的肺动脉高压,NO,CO,and,H2S,相互作用,BBRC 2005,in press,BBRC.2004,317:30-37,(9)H,2,S抑制动脉 L-Arg/NOS/NO 通路,临床数据,(1)H2S在冠心病患者中的临床研究,Am J Physiol,2005(revised),(2)H2S在介入治疗的冠心病患者中的临床研究,指标,手术前,冠脉造影后,支架植入术后即刻,术后24H,术后72H,H2S,mol/L,26.01,14.08,25.43,12.88,16.51,9.33,25.62,13.00,26.28,14.68,(3)H,2,S与高原高血压病,血浆,NO H2S,(mol/l),高血压,组,52 38.4715.16*66 51.0914.97*,高,收缩,压,组,17 39.8913.30*22 52.0114.39*,高舒张压,组,20 41.8615.87*27 50.0212.98*,正常,血压,组,22 29.9611.73 38 37.989.60,(4)H,2,S与原发性高血压,病,收缩压mmHg 114.1310.45 146.7915.13 148.3725.44,舒张压mmHg 71.0410.51 93.389.90 86.0813.83,NO浓度uml/L 49.7814.73 53.2910.18 51.8514.63,H2S浓度uml/L 55.22 9.36 54.89 8.41 51.87 8.07*,分组正常血压组初发高血压经治高血压,(5)H,2,S 和阻塞性肺部疾病,Chest.2005,In press,评论,Hydrogen sulfide:from the smell of the past to the mediator of the future?Trends in Pharmacol Sci.2003;24(12):609-11.,Hydrogen sulphide:not only foul smelling,but also pathophysiologically relevant.J Hypertens.2003;21(10):1819-20,综述,H2S Induces a Suspended Animation Like State in Mice.,(,Science.2005;308(5721):518,),小分子活性物质,家系,活性多肽分子家系,单氨基酸代谢分子家系,磷脂及脂肪酸代谢分子家系,各家系成员内部相互关系（平衡）,各不同家系之间相互调节(平衡）,简单的初级模式,复杂模式,系统生物学,五.小分子生物活性物质的初级“整合”研究,活性分子家系：结构同源、功能同源与代谢同源,小分子活性物质的代谢源分子家系作为机体调节复杂体系的组分，不仅探讨家系内各分子成员独自的生物学效应及作用机制，更注重 家系内,不同分子之间网络调节和动态平衡关系的研究，,建立这种初级的、相对简单的复杂体系模式，可能是认识蛋白质种类的多样性和功能的复杂性、进行生物复杂体系研究的一个切入点。,如何推进小分子活性物质的研究,持续发展的新支撑点,谢谢大家！,敬请批评指正！,