降钙素基因相关肽的胃黏膜保护机制的研究进展

罗双慧 刘 巍 曾志琴 胡楚鹏 许宁银 黄 安 奚 涛 邢莹莹

中国药科大学生命科学与技术学院，江苏南京 211198

胃溃疡是全球普遍的胃肠道疾病之一。胃溃疡的病理生理学涉及胃黏膜的攻击性和保护性因素之间的不平衡[1]。频繁暴露于各种有害的刺激很容易导致胃黏膜损伤，这些有害刺激包括外在因素（如乙醇、非甾体类抗炎药、幽门螺杆菌和缺血再灌注损伤）和内在因素（如胃酸、胃蛋白酶和炎症趋化因子）[2-3]。加强胃黏膜的保护机制有助于预防胃溃疡。在正常生理条件下，胃黏膜依赖多种保护机制维持结构的完整性，并通过黏膜防御系统抵御外来有害刺激[4]。除了胃黏膜屏障外，许多内源性物质（包括神经递质和局部自体活性物质等）有助于保护胃黏膜免受炎症、氧化应激和细胞凋亡的影响。其中，降钙素基因相关肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）是辣椒素敏感性感觉神经的主要传递物，是公认的胃黏膜保护物质[5]。本文论述CGRP 对胃黏膜保护的相关作用机制，重点阐述通过刺激CGRP 释放减少胃黏膜损伤的最新研究进展。

1 降钙素基因相关肽的生物特性

CGRP 是人类用基因重组技术发现的第一个活性多肽[6]，通过选择性剪接降钙素基因（CALCA）产生。它含有37 个氨基酸，分子量约为3800 D（图1）[7]，主要有2 个亚型：α-CGRP 和β-CGRP。α-CGRP 主要分布在外周神经系统，而胃肠神经的内在神经元主要表达β-CGRP。2 种亚型由不同的基因编码，但具有较高的序列相似性，因此生物学功能相似[8]。CGRP 主要的合成部位是背根神经节（DRG），在感觉神经细胞胞体合成，以轴浆运输方式运送到神经末梢，与P 物质、神经激肽共同存储在突触小体内。在感觉神经末梢或胞体胞膜上存在的辣椒素受体（TRPV1），是调节CGRP合成与释放的关键受体（图2）[9]。

图1 CGRP 肽的剪接和翻译后加工

TRPV1 是主要在感觉神经中表达的非选择性阳离子通道，它们在CGRP 阳性纤维中高度共表达[10]。当该通道受到刺激开放时，细胞外的阳离子（主要包括钠离子和钙离子）内流，导致胞质内钙离子浓度增加，钙离子作为第二信使，促使P 物质和CGRP 释放，引发一系列重要的生物学反应（图2）。尽管人们已经充分认识到CGRP 的合成受TRPV1 激活的调节，但确切的机制仍然未知。

由于外周辣椒素敏感感觉神经的存在，CGRP 广泛分布于心血管、胃肠道和呼吸系统并发挥多种功能。CGRP 是迄今为止发现的最有效的血管扩张器，它的药效比其他血管舒张药（如腺苷、P 物质或乙酰胆碱）的效力高约1000 倍[11]。除此之外，CGRP 还具有抗凋亡、抗血小板聚集、抗氧化、抗增殖和抗衰老的特性，可以保护机体内的多种系统，使其能够抵御相关疾病的高危因素。

图2 TRPV1 通道的调节作用

2 降钙素基因相关肽对胃黏膜的生物影响

2.1 CGRP 与胃酸分泌

早期的研究表明，CGRP 是一种有效的胃酸分泌抑制剂[5]。胃黏膜损伤与胃酸的分泌增加密切相关，动物实验和临床观察均证实颅脑损伤和烧伤后，胃液中氢离子浓度增加，应用抗酸剂及抑酸剂可有效地预防和治疗应激性胃溃疡。胃酸分泌的增加与神经中枢和下丘脑损伤引起的神经内分泌失调、血清胃泌素增高、CGRP 减少有关[13]。在小鼠模型中，五肽胃泌素或脑池内促甲状腺素释放激素外源地刺激小鼠的胃酸分泌，而CGRP 能减少63%～78%的胃酸分泌[14]。CGRP受体在胃黏膜细胞中普遍表达，静脉注射CGRP 受体拮抗剂，CGRP8-37 或CGRP 抗体能完全阻止CGRP对胃酸分泌抑制的影响[15]。CGRP 能够减少基础泌酸量，降低胃蛋白酶活性和胃液消化活动度，可用于消化性溃疡的治疗。

2.2 CGRP 与胃黏膜血流

CGRP 是一种广谱扩血管物质。使用氢气清除技术控制大鼠的基础胃黏膜血流量在35～50 mL/（min·100 g）范围内，用大鼠α-CGRP（15、75 pmoL/min）以剂量依赖方式灌注能显著增加胃黏膜血流量，但对平均动脉血压的影响很小[16]。CGRP 增加血流量主要分为两种机制：一种是CGRP 与内皮细胞上的受体结合，上调一氧化氮合酶（NOS）产生一氧化氮（NO）[10]。NO穿过细胞膜，活化平滑肌内可溶性鸟苷酸环化酶，经cGMP 通路活化蛋白激酶G，后者可作用于Ca2+-ATP酶，使细胞内游离钙离子浓度下降，舒张平滑肌[17]。CGRP 也可通过前列环素活化cAMP/PKA 途径，发挥舒张血管的作用，cAMP 升高的程度与血管舒张反应的强弱密切相关。另一种是CGRP 可以不经过内皮，直接与血管平滑肌细胞上的受体结合，通过cAMP 活化PKA或通过激活血管平滑肌细胞膜上的K+-ATP 通道来实现[7]。格列本脲是三磷酸腺苷敏感钾通道的抑制剂，它能有效削弱CGRP 对胃黏膜血流量的增加效果，这也说明CGRP 提高血流量需要通过激活三磷酸腺苷敏感钾通道[18]。

2.3 CGRP 与胃肠运动

大量实验证明，胃黏膜损伤及肌肉牵拉等伤害性刺激均可引起感觉神经元释放CGRP，激活蠕动反射的效应器（如调节神经元和运动神经元），也可直接作用于受刺激部位的平滑肌。CGRP 对大部分胃肠道运动起抑制作用，主要涉及的机制有以下两种：一种是对肠段的纵向和圆形肌肉的直接松弛作用；另一种是刺激蠕动反应的神经元（如非肾上腺素能非胆碱能抑制神经元），释放其他抑制型神经递质，如NO 和血管活性肠肽，间接影响肠蠕动[17]。不仅如此，CGRP 在伤害性刺激下被释放到局部，作为脊髓抑制反射通路的一部分，进而激活脊髓传入神经纤维，抑制胃肠运动[19]。胃肠道依赖于CGRP 这种保护剂对血流量的增加和对胃肠道蠕动的调节，有助于改善胃局部微循环并恢复胃溃疡造成的胃黏膜损伤。

3 CGRP 与抗炎和抗凋亡机制的相关性

研究表明，CGRP 的下调和胃溃疡的发病机制有关，而目前许多药物是通过上调CGRP 表现出抗溃疡活性[20]。由柠檬酸杆菌获得的富含鞣花单宁的成分对大鼠乙醇诱导的消化性溃疡发挥胃保护作用，其机制包括增加CGRP 表达，小鼠体内CGRP 表达增加呈柠檬酸杆菌剂量依赖性[21]。辣椒素敏感的感觉神经细胞纤维受刺激后释放CGRP，后者提高胃黏膜组织中前列环素、前列腺素E2水平从而抑制中性粒细胞的活化和肥大细胞的脱颗粒，减少组胺等炎症介质的释放，在减轻胃肠道炎症方面起重要作用[22-23]。

不仅如此，CGRP 也通过抗炎和抗凋亡的机制保护大鼠胃黏膜免受缺血再灌注损伤。在小鼠缺血再灌注损伤模型中，腹腔注射3 μg/kg 的CGRP 能显著减少缺血再灌注损伤引发的胃黏膜水肿、出血、细胞凋亡、黏膜分离和炎症细胞浸润[24-25]。在局灶性脑缺血再灌注诱导的胃黏膜损伤模型中也有类似的结果。CGRP 主要通过促进生长抑素表达的上调和胃泌素表达的下调来改善局部内环境，对缺血再灌注诱导的胃黏膜损伤发挥保护作用[26]。

在其他研究中，CGRP8-37 的全身给药加剧了吲哚美辛或乙醇诱导的黏膜损伤[27]，表明内源性CGRP对胃黏膜防御至关重要。在存在NOS 抑制剂亚硝基左旋精氨酸甲酯的情况下，CGRP 的胃保护作用明显减弱。进一步的研究发现，CGRP 能够通过减少主要内源性NOS 抑制剂（不对称二聚体γ-精氨酸）来增加NO[28]。NO 是一种重要的胃黏膜保护因子，具有扩张血管、调节免疫应答、调节神经递质释放等作用[29]。因此，CGRP/NO 途径可能成为CGRP 对胃黏膜有益作用的另一个机制。

CGRP 基因敲除模型进一步证实了CGRP 在维持胃黏膜完整性和增强溃疡愈合中的重要作用。研究表明，在CGRP 敲除小鼠中，完全不存在由胃先前暴露于轻度刺激物诱导的适应性CGRP 介导的胃肠保护作用[30]。辣椒素去神经支配，导致传入神经末梢释放CGRP 削弱，加重了浸水-束缚应激引发的胃黏膜损伤[5]。这些报告提供趋同的证据，即CGRP 对胃黏膜完整性和防御有益。实际上许多肽（例如肽YY、肾上腺髓质素、胰岛淀粉样多肽、胰高血糖素样肽等）可能都是通过CGRP 释放增加的共同机制提供针对乙醇诱导损伤的胃保护[31]。

4 总结

CGRP 不仅能抑制胃酸分泌，调节胃肠运动，还能通过舒张血管和抗炎、抗凋亡等机制来修复应激性胃损伤。CGRP 的分泌增加能调节肠胃蠕动，有效保护胃黏膜防御刺激物。从辣椒素到合成的辣椒素酯，寻找胃肠道疾病的治疗策略方面在刺激内源性CGRP释放的基础上取得了很大的进展。神经元和免疫细胞的双向调节作用协调宿主对病原体入侵的机制，也为我们提供了新的思考方向。然而，辣椒素在自然水环境中很容易分散，半衰期短，可迅速在血液中被清除。因此，提高辣椒素的稳定性或寻找合适的类似物是未来研究中的主要任务。使用CGRP 治疗的另一个难题是，作为一种多肽，CGRP 口服利用度低，难以从大量相似的内源性分子中鉴定出来进行量化。此外，CGRP治疗在给药和代谢方面还面临很多挑战。