降钙素基因相关肽在心血管系统中作用的研究进展

许梦，杨旺综述 李文志审校

综述

降钙素基因相关肽在心血管系统中作用的研究进展

许梦，杨旺综述 李文志审校

降钙素基因相关肽；心血管系统；感觉神经；神经肽

循环系统中存在着由肽能神经末梢释放的许多生物活性多肽，如缓激肽(bradykinin, BK)、P物质(substance P, SP)、血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide, VIP)和降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)等，参与心血管系统的生理、病理过程，对心血管疾病的发生与发展有很大影响。尤其是CGRP，是目前已知的作用广泛的内源性舒血管物质，可以减少自由基产生、保护血管内皮细胞、调节免疫反应[1]、抑制交感神经活性等，对机体各系统尤其是心血管系统有非常重要的调节作用。现综述如下。

1 CGRP的概况

1.1 CGRP的概念与结构 CGRP是Rosenfeld等于1983年发现的一种由37个氨基酸组成的生物活性肽，相对分子量3 786.91 Da，具有多种生物功能。在CGRP的氨基酸序列中，N末端2位与7位之间由二硫键相连，C末端是苯丙氨酸残基，N末端和C末端是CGRP及其家族各成员结合受体发挥生物活性所必需的特异性结构。CGRP有α及β 2种亚型，α-CGRP存在于中枢神经系统和以背根神经节的感觉神经为代表的周围神经系统[2]；β-CGRP在特定神经元表达[3]，两者具有相似的生物学活性。

1.2 CGRP的分布 CGRP及其受体广泛分布于中枢和外周神经系统。在外周，主要存在于感觉神经元——小的无髓鞘的C神经纤维和大的有髓鞘的Aδ神经纤维。这些神经纤维同时包含其他的肽类，最常见的是速激肽类，尤其是SP和神经激肽K(NKA)，此外还有非肽类神经递质，如谷氨酸盐。感觉神经元在接受伤害刺激后，末梢释放神经肽对炎性反应产生应答。包含CGRP的神经纤维通常与血管紧密联系在一起， CGRP作为血管活性介质存在于动脉循环中：在脑循环中，起源于三叉神经节的感觉神经纤维释放CGRP，起到舒张脑血管作用；在肠中，CGRP由脊髓传入神经释放，舒张黏膜血管；含有CGRP的神经纤维亦支配心脏，但其密度低于血管，遍布心脏的所有区域，尤其是沿冠状动脉走行的部位及乳头肌、窦房结、房室结、室间隔、心房和心耳，这些位点能对血压的变化、心脏缺血和细胞毒作用等作出相应的反应[4]。

1.3 CGRP的受体 CGRP受体广泛分布于神经和心血管系统，有CGRP1和CGRP2 2种形式。CGRP1是CGRP产生心血管效应的最主要受体。CGRP受体属于G蛋白偶联受体(GPCR)，由3种蛋白组成共同发挥信号传导作用，分别为降钙素样受体(CLR)、受体活性修饰蛋白(RAMP1)和CGRP受体组成蛋白(RCP)。CGRP连接到由CLR和RAMP1组成的异质二聚体上，RAMP1是一种单跨膜蛋白，是发挥药理学特性的必需蛋白质，并且将RAMP1和CLR形成的复合物运送到细胞表面[5，6]，CGRP与其受体结合产生包括血管舒张等生物学作用。

2 CGRP的心血管效应及作用机制

CGRP对心血管系统作用有很多：心脏的正性变时变力作用——加快心率，增强心肌收缩力，增加心输出量；改善缺血心肌血液流变学，增加心肌血流量；保护心肌细胞、血管内皮细胞等。其对心血管系统保护作用的分子机制如下。

2.1 抑制细胞凋亡 CGRP可以抑制不同种类细胞的细胞凋亡。如CGRP通过刺激经典的Wnt信号通路抑制人成骨细胞凋亡，促进局部骨再生[7]。Zhou等[8]研究表明，CGRP可呈剂量依赖的加速人单层支气管上皮细胞(HBECs)创伤的恢复。在该研究中，CGRP增加了LPS诱导的HBECs中S期和G2/M期细胞的百分比。PKC通路抑制剂(H-7)和MAPK通路抑制剂(PD98059)能部分减弱CGRP的效应，表明CGRP通过PKC和/或MAPK通路，加速迁移、增殖和抑制凋亡，促进HBECs的创伤愈合。

在急性心肌缺血、心肌梗死、心律失常和心力衰竭等心血管系统疾病中，细胞凋亡为发病机制之一，其中Bcl-2家族发挥主要作用。凋亡前和抗凋亡蛋白共同存在于Bcl-2家族，表明这两种蛋白的比例决定细胞对致死信号的敏感性。过多的细胞凋亡能引起收缩细胞的缺失、心肌收缩力下降。去甲肾上腺素(norepinephrine, NE)的过度释放能够引起心室肌细胞的凋亡。在急性心肌缺血早期，CGRP和NE同时上调，证明CGRP和NE共同参与这一病理学过程。Zhao等[9]证明CGRP抑制NE引起的培育心肌细胞凋亡是由CGRP受体介导的，而非由蛋白激酶A(PKA)或蛋白激酶C(PKC)通路介导的。Ma等[10]通过对肌细胞的隔离、培育及鉴定，证明NE通过增加Bax、抑制Bcl-2导致心肌Bcl-2/Bax的比率下降，促进心肌细胞凋亡。CGRP能通过恢复Bcl-2的正常合成水平及Bcl-2/Bax的比率，抑制由NE引起的心肌细胞凋亡。用CGRP受体的特异性拮抗剂CGRP8-37则可以拮抗其作用。

2.2 保护内皮细胞、促进血管生成 有功能的、完整的内皮细胞对维持血管张力和结构起关键的作用，内皮损伤被认为是很多心血管疾病如动脉粥样硬化、高血压初始和进展的关键步骤。CGRP对内皮细胞有一定的保护调控作用，并且在内皮细胞的抗损伤方面可能起重要作用。CGRP水平的降低能加速内皮祖细胞的衰退，增加CGRP是抵抗其衰退的新途径[11]。巨噬细胞和炎性反应因子刺激血管平滑肌细胞增生和新生内膜过度增生，Yang等[12]证实，CGRP的缺乏能明显增强血管损伤后新生内膜的形成，尤其是血管平滑肌细胞；同时能够增加氧化应激反应和巨噬细胞浸润。CGRP明显抑制血管平滑肌细胞增殖、迁移以及ERK1/2活化水平。

缺血能够引起血管代偿性生成，引起CGRP的合成和释放。Zheng等[13]发现在大鼠后肢缺血组织中CGRP水平增高，外源性CGRP的表达增强缺血后肢血流量的恢复，增加毛细血管密度。CGRP通过活化内皮细胞AMPK-eNOS通路促进血管生成。Tuo等[14]通过检测人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中CGRP1受体的表达、血管内皮生长因子(VEGF)蛋白和mRNA水平、VEGF受体1(FLT1)和VEGF受体2(KDR)，最终得出CGRP是一种强烈的促血管生成因子，通过促进血管生成对骨的生长和重塑起很大的作用这一结论。CGRP通过增加VEGF的分泌增强HUVECs的增生和迁移[15]。

2.3 抗炎作用 外周神经系统通过感觉神经释放神经肽如CGRP和P物质影响免疫应答。CGRP由免疫细胞如单核巨噬细胞经炎性反应刺激后产生，是一种很强大的、在炎性反应和疼痛进展中起重要作用的前炎性因子[16]，可以抑制I型细胞因子如白介素12、干扰素γ的产生，增加白介素10的产生[17]。

抗炎性淋巴器官富含感觉神经，其对伤害或感染作出应答时，通过释放神经肽CGRP影响免疫应答，局部和全身的CGRP水平在炎性反应中快速增长，直接作用于巨噬细胞和树突状细胞，抑制这些细胞产生炎性细胞因子，并向T细胞提呈抗原[18，19]。Huang等[20]证实感觉神经肽CGRP抑制皮肤微血管内皮细胞产生炎性趋化因子，皮肤血管与含有CGRP的神经联系在一起，表明含有CGRP的神经能通过对血管产生影响来调控皮肤炎性反应。

3 CGRP与心血管疾病

3.1 CGRP与高血压 CGRP广泛分布于心血管系统中，对微血管舒张作用明显，降压作用比前列腺素强10倍，比血管舒张剂如乙酰胆碱和P物质强10～100倍，并可持续较长时间，是目前已知体内作用最强的内源性舒血管活性物质。CGRP还具有抗血管平滑肌细胞增殖作用，故在高血压的防治中占有十分重要的地位。研究证实，向血压正常者输注血管紧张素Ⅱ引起剂量依赖性血浆CGRP水平升高以及相同程度的血压升高[21]。CGRP基因敲除鼠表现出血压升高及交感神经系统的过度激活[22～24]。CGRP的血管舒张作用由CGRP受体介导，通过依赖NO和血管内皮细胞的机制或者cAMP介导依赖血管内皮细胞通路而起作用，其作用可以被CGRP拮抗剂CGRP8-37抑制。

3.2 CGRP与心肌缺血再灌注(ischemia-reperfusion, I/R)损伤 CGRP有心脏保护作用，体内和体外实验表明，感觉神经能通过释放CGRP明显减轻心脏I/R损伤，在心脏的预处理和远期预处理起重要作用[25～27]。它可抑制I/R损伤的心肌细胞、氧自由基的脂质过氧化反应，加强对自由基的清除能力。Huang等[28]通过用去除α-CGRP基因的遗传学方法，探讨了此神经肽对I/R损伤的严重程度是否有调节功能。其结果表明，通过心脏感觉神经传出功能，α-CGRP在I/R损伤的发生发展中对心脏具有保护作用。

3.3 CGRP与心律失常 CGRP可以明显减轻心脏I/R损伤，从而减少心律失常的发生。Baharvand等[29]证实低剂量的硝酸甘油有延迟的抗心律失常效应，这种效应与其抗心肌梗死效应的作用机制相同，包括CGRP释放和PKC及mK(ATP)活性。Hancock等[30]指出阻断CGRP受体能消除辣椒素诱发的心动过速和辣椒素引起的长期心动过缓，辣椒素引起的心动过缓是由CGRP的正性变时作用抑制的。CGRP对某些药物引起的心律失常有拮抗作用，对正常的心脏节律没有影响。

3.4 CGRP与心力衰竭 CGRP对心肌有正性变力、变时的作用，可以加快心率，增强心肌收缩力，增加心排出量。AI-Rubaiee等[31]应用CGRP拮抗剂CGRP8-37、磷脂酰肌醇3-激酶抑制剂(LY)-294002以及17β-雌二醇(E)和孕酮(P)来观察其作用，结果显示，CGRP1-37单独以及与E、P联合能够减小肌节缩短速率，增加缩短百分比，这一效应能被CGRP8-37拮抗，而不是LY。CGRP1-37增加静止细胞内钙离子浓度和钙离子流量这一效应也可被CGRP8-37和LY所拮抗。此实验证实，雌二醇和孕酮可增强CGRP的正性肌力作用，而LY却能抑制此作用。

Li等[4]用α-CGRP基因敲除鼠证明，α-CGRP对主动脉缩窄所致心力衰竭有保护作用，这一作用是由减少炎性反应、细胞死亡和纤维化所介导。野生型大鼠左心房α-CGRP含量的迅速增加、对后负荷增大的持续反应，使其与基因敲除鼠相比，存活率更高。在α-CGRP敲除鼠中，后负荷增大引起更严重的负面的心脏重构，包括明显增加的心脏肥大、炎性反应、细胞死亡、纤维化和减少微血管密度，最终导致心力衰竭。

4 结 论

综上所述，CGRP作为一种在中枢和外周广泛分布的神经肽，在神经和心血管系统中具有强大的效应，对某些疾病的发生、发展和治疗有重要的意义。通过动物实验证实了CGRP具有舒张血管、保护心血管系统的作用，但是对于CGRP其他作用的研究仍有很多，如CGRP可能参与气道慢性炎性反应，促进骨生长，对神经系统有保护作用，对胃黏膜血流量有调节作用等。然而，CGRP的其他功能、在疾病中的地位和作用以及有关临床应用等方面有待进一步研究。

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国家自然科学基金资助项目(No.81171076)

150086 哈尔滨医科大学附属第二医院麻醉科/黑龙江省麻醉与危重病学重点实验室/黑龙江省普通高等学校 麻醉基础理论与应用研究重点实验室

李文志，E-mail:wenzhili9@126.com

10.3969 / j.issn.1671-6450.2014.07.035

2014-01-14)