垂体中叶素与心血管疾病相关性研究进展*

李鹤 吴丹 蒋维 朱玲△

(1.四川大学华西基础医学与法医学院药理学教研室； 2. 四川大学生物治疗国家重点实验室，四川 成都 610041)

降钙素是1962年发现的一种具有降血钙作用的氨基酸多肽[1-3]，与之后陆续发现的结构相似物，如α-降钙素基因相关肽(α-Calcitonin gene related peptide，α-CGRP)、β-降钙素基因相关肽(β-Calcitonin gene related peptide，β-CGRP)、肾上腺髓质素(Adrenomedullin，ADM)和胰岛来源的淀粉样多肽(Amylin)，共称降钙素/降钙素基因相关肽(Calcitonin gene related peptide，CGRP)家族[1,3]。在CGRP的37个氨基酸序列中，N末端二硫键相连的2位与7位，C末端的苯丙氨酸残基，此两个结构为CGRP家族各成员所共有，是结合受体和发挥生物活性所必需的[1]。

垂体中叶素(Intermedin，IMD)是2004年由Hsu等人通过系统进化分析法，在鱼类中发现的一类物质，具有降钙素基因相关肽家族成员的基本特征，而IMD本身结构的独特性使其具有特殊的生理功能，尤其是在心血管系统中的特殊作用逐步引起大家的重视[2,4]。

1 IMD的生物学特征及结构

IMD基因定位于人染色体22q13的远臂端及大鼠15号染色体，而降钙素/降钙素基因相关肽家族其他成员的基因簇却定位于人第11和12号染色体[1-4]。IMD具有该家族所有成员共有的两个特殊空间结构，但其前体与降钙素/降钙素基因相关肽家族其他成员的前体之间序列相似性低于15%，而不同形式的IMD序列却高度保守，成熟的IMD在人与鱼之间的相似性为60%，在人与啮齿类动物之间为87%，而在大、小鼠之间的差别仅为一个氨基酸，进一步说明在此家族中IMD的独特性[1,2,4]。IMD的定向进化同源分析表明，人及其他种属来源的成熟IMD应该至少由40个氨基酸残基组成[2,4]。目前经IMD前体氨基酸残基序列中的蛋白酶裂解位点预测，认为成熟的IMD可能存在三种形式，即Arg93-Arg94的裂解产物(Prepro-intermedin 95-147，IMD1-53)、Arg99-Arg100的裂解产物(Prepro-intermedin 101-147，IMDL)以及Arg107的裂解产物(Prepro-intermedin 108-147，IMDS)[2]。现在用于实验研究的有IMD的不同片段，如IMD1-53，IMD1-47与IMD8-47等，不同的IMD片段对正常大鼠的心脏功能的作用不同[5]。

2 IMD对心血管系统的作用

IMD高表达于人和啮齿类动物的心血管系统、肾脏、胃肠道(特别是胃粘膜和空肠)、脑(特别是下丘脑)以及皮肤等部位，而未见于睾丸和肾上腺[6,7]。在小鼠体内，IMD定位于心脏冠状动脉和冠状静脉的内皮细胞以及肾脏的肾小球和直小血管内皮细胞[6]。在人体内，IMD定位于心肌细胞，心周脂肪组织和心脏血管，而未见于心内膜；IMD也见于皮质和髓质的肾小管细胞，但未见于肾小球或肾血管[8]。与ADM相似，大鼠血浆IMD水平比人略高或与人相似[8]。

降钙素/降钙素基因相关肽家族肽类的信号转导与两种II型G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor，GPCR)有关，即降钙素受体(Calcitonin receptor)及降钙素受体样受体(Calcitonin receptor like receptor，CRLR)，主要与腺苷酸环化酶偶联，通过cAMP途径实现多种生理功能[2-4]。除降钙素外，其他的成员需借助受体活性修饰蛋白(Receptor activity-modifying proteins，RAMPs)与受体形成复合物才能完成信号传导。RAMPs分为RAMP1、2和3型，均与心血管有密切的关系，RAMPs的存在决定了CRLR独特的生理学特性，RAMPs的改变直接导致RAMP-CRLR受体复合物的功能发生变化，并影响降钙素基因相关肽信号的转导，是调节GPCR-配体特异性结合的新型机制[9,10]。而IMD是CRLR/RAMP1和CRLR/RAMP3受体的选择性激动剂[2-4]。在心血管系统中IMD与CRLR/RAMP结合的复合物高表达，提示IMD在心血管系统中具有重要作用[7]，且研究发现，IMD的生理和药理学作用与ADM相似，IMD通过与ADM相似的受体和信号传导通路起效[2-4,6]。

2.1 IMD对心率的影响

Taylor[11]和任永生等[12]观察到无论是经过脑室或侧脑室注入，还是经外周途径给药，IMD均可引起大鼠心率加快。中枢给予大鼠IMD后表现为持续性心率加快，外周途径给大鼠IMD后，有一过性的心率加快或剂量依赖性的心率加快等表现。

2.2 IMD对心肌收缩功能的影响

IMD可以调节心脏功能，离体试验表明，IMD可以强烈地增加心肌细胞的收缩功能，这种效应与蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)和蛋白激酶A(Protein kinase A，PKA)依赖的通路有关[13]。不同的IMD片段对正常大鼠的心脏功能的作用不同，其中，IMD1-47与IMD8-47经静脉给予大鼠或灌流离体大鼠心脏，均抑制心脏功能，而IMD1-53则增强离体大鼠心脏功能[13]。

2.3 IMD对冠脉血流的影响

IMD对离体和在体的冠状动脉均有明显扩张的扩张作用，这种作用可以增加心肌局部血流，且不受心脏功能改变的影响。Grossini等[14]将IMD1-47注入猪的冠脉左前降支发现，在心率和动脉血压相对恒定的情况下，冠脉流量和心脏功能明显增加；而且IMD、ADM和CGRP可以在不改变动脉压、心输出量和心脏指数的情况下，分别呈剂量依赖性增加冠状动脉血流量，以IMD的扩血管作用最强。这些研究表明IMD可增强心脏本身的血液灌注，对心脏具有一定的保护作用[14]。

2.4 IMD对血压的影响

IMD经大鼠侧脑室注入可升高平均动脉血压，加快心率，且持续时间长，该效应与ADM和CGRP的作用相似，但更强，此升压作用可被静脉注射的-肾上腺素受体拮抗剂酚妥拉明所阻断，表明IMD可能激活交感神经系统[11]。研究发现，不同片段的IMD的中枢性作用不同，如IMD1-53的中枢升压作用强于相同剂量的IMD1-47[12]。

同时IMD具有外周降压作用，大鼠IMD静脉注射20分钟后即产生与CGRP和ADM相似的降血压效应，但增加心率、肾脏交感神经活性和肾血流量[15]。Fujisawa等[16]经大鼠肾动脉灌注IMD，发现在一定浓度范围内，血压降低及肾血流量增加均呈剂量依赖性。

2.5 IMD与心脏重塑

Yang等研究[17]发现血管紧张素II(AngiotensinII，Ang II)处理心脏成纤维细胞(Cardiac fibroblasts，CFs)后，IMD的合成和分泌减少，而CRLR/RAMP2和CRLR/RAMP3 mRNA表达水平增加。给予IMD1-53后的最终效应与相同剂量ADM相似或略强，有抗心脏纤维化的作用；IMD可剂量依赖性的增加CFs的cAMP生成，且能被PKA抑制剂H89所抑制[17]。可见，IMD可能通过CGRP和ADM的受体，活化cAMP/PKA通路，从而产生抗心脏纤维化、抑制心脏重塑的保护作用[17]。

2.6 IMD与血管通透性

Chen等[18]体外培养大脑内皮细胞(Cerebral endothelial cells，CECs)和星形胶质细胞发现，IMD通过促CECs生成cAMP和一氧化氮，增加跨内皮电阻，对抗过氧化氢氧化应激诱导的CECs死亡、跨内皮电阻降低及血-脑屏障通透性的增加，表明IMD具有对抗氧化应激，保护CECs，从而维持正常的血管通透性的作用。

2.7 IMD与血管新生

Smith等[19]通过建立大鼠后肢缺血模型研究IMD对血管生成的调节作用，发现IMD基因治疗可以增加缺血区血流和毛细血管、小动脉密度，这种作用具有时间依赖性；采用体外内皮细胞成管实验证实IMD具有促血管生成作用，IMD可诱导内皮细胞迁移和成管，此作用可被细胞外调节蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases，ERK)、蛋白激酶B(Protein kinase B，又称Akt)、一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase，NOS)、血管内皮生长因子受体-2(Vascular endothelial growth factor-2，VEGFR-2)抑制剂和抗IMD抗体所阻断；并且IMD可增加ERK、Akt和内皮NOS的活性，促进VEGF和VEGFR-2的合成，研究证明IMD可通过ERK、Akt/NOS/NO和VEGF/VEGFR-2信号通路增强血管的新生效应[19]。

综上所述，IMD对于心血管系统有多重作用，如加快心率，扩张冠脉血管，影响血供，加强心肌收缩力，增加肾血流等，同时也具有抗心脏纤维化，抑制心脏重塑，维持血管正常通透性，促血管新生等作用，对心血管系统具有抗损伤保护的作用[11-19]。

3 IMD对心血管系统疾病的影响

3.1 IMD与血管钙化

Chang等[7]发现5/6肾切除方法诱导大鼠血管钙化的模型中，大鼠钙化血管的IMD含量降低，而其受体系统CRLR/RAMPs均表达上调。在体内实验中渗透压泵持续给肾切大鼠IMD(100 ng·kg-1·h-1)4周；并在体外实验中采用钙离子造模钙化血管平滑肌细胞的经典模型，给予IMD治疗干预，发现IMD均可以有效减轻大鼠血管钙化。多篇文献证实内源性IMD的下调伴有血管钙化的加重，外源性给予IMD可抑制血管钙化的进展，IMD可能是血管钙化的内源性保护因子[7,20]。

3.2 IMD与高血压疾病

Zhao[21]和Bell[18,25]等在L-硝基精氨酸甲酯处理的大鼠高血压模型中，观察到高血压大鼠左心室心肌细胞中的膜蛋白氧化作用增强，说明氧化应激水平增加，同时ADM和IMD前体、CRLR、RAMP1、RAMP2和RAMP3的mRNA表达均增高[20]。肼苯哒嗪/氢氯噻嗪治疗的高血压大鼠组，收缩压恢复正常，原来升高的心肌肥大指标，以及ADM前体、CRLR/RAMP2和RAMP3的mRNA表达均下调，但血压降低并不影响已经上调的心肌细胞的宽度、IMD前体和RAMP1的mRNA表达水平[17]。维生素C加另一种抗氧化剂Tempol对高血压伴心脏肥大模型进行治疗后，观察到血浆IMD水平降低，而ADM的浓度无显著变化差异，收缩压不降低[25]。这三个实验说明IMD与高血压疾病相关，并且只有当氧化应激增加时，IMD表达增加，IMD的升压作用与氧化应激密切相关[17,18,20,25]。心肌细胞IMD前体和RAMP1的表达增加，而ADM前体、RAMP2和 RAMP3的表达无变化，说明氧化应激导致的升压作用中，RAMP1受体可能起到了重要作用，氧化应激促进心肌细胞的肥大，而IMD和RAMP1表达上调表明IMD可能通过CGRP受体起效，IMD-CRLR/RAMP1通路的活化可能通过升高氧化应激来实现升压，说明IMD在压力过载的疾病中有重要的作用[17,18,25]。进一步发现在伴心脏肥大的老年自发性高血压大鼠模型中，IMD对高血压进行性加重时的负调节适应过程发挥重要的作用[19]。

3.3 IMD与心力衰竭

Xu等[20]通过心肌梗死实验获得心力衰竭大鼠，与对照组相比，长期应用IMD可显著改善大鼠心功能、降低血浆B型钠尿肽水平、减轻交感神经重构、增加室性颤动阈值以及抑制氧化应激，研究提示IMD可以防止心室重构，提高衰竭心脏的功能[20]。

4 展望

目前，已有的大量文献已证实IMD及其受体系统在多种心血管疾病，如高血压、心力衰竭、血管钙化时表达发生变化，从而对心血管系统起着重要的保护作用。阐明IMD及其受体后信号转导在疾病状态下的改变已成为CGRP家族研究的热点和难点。大多数情况下，IMD具有升高平均动脉血压，降低外周血压，扩张血管，排钠利尿，正性心力的作用，同时也具有抗心脏纤维化，抑制心脏重塑，维持血管正常通透性，促血管新生，减少血管钙化等抗损伤作用。在这些过程中，IMD的CRLR/RAMP受体系统起到了重要作用，该受体系统常伴随IMD的表达上调而表达增加，并接受IMD的信号发挥作用。鉴于IMD及其受体系统的保护作用，其药理学性质可能在临床高血压、心力衰竭和血管钙化等心血管疾病的治疗中有重要的意义。