不同鈉尿肽生物學(xué)特性在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用研究1)

張 妍,侯雅竹,毛靜遠(yuǎn)

鈉尿肽(natriuretic peptides,NPs)是一組具有利尿利鈉、舒血管降壓、抗細(xì)胞增殖等活性的多肽[1],包括心房鈉尿肽(atrial natriuretic peptide,ANP)、腦鈉尿肽(brain natriuretic peptide,BNP)、C-型鈉尿肽(c-type natriuretic peptide,CNP)和 D-型鈉尿肽(dendroasspis natriuretic peptide,DNP)等。NPs廣泛存在于人體,對心血管、腎臟等器官的功能有重要調(diào)節(jié)作用,與血壓、血容量和水鹽平衡維持密切相關(guān)[1],但是利鈉肽家族生物學(xué)效應(yīng)和對心血管疾病的診斷以及預(yù)后判斷作用又各具特點(diǎn)。ANP、BNP和CNP已從人體純化提取出來,是此篇文章論述的重點(diǎn)。

1 NPs的生物學(xué)異同

1.1 NPs的結(jié)構(gòu) 已知在人類NPs中均含有一個(gè)特有的由17個(gè)氨基酸組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),為其生物活性所必需,其殘基的差異決定了不同NPs的特異性[1],其中ANP和BNP在環(huán)的羧基端和羥基端均有數(shù)目不等的氨基酸,CNP在環(huán)的羧基端沒有延伸于環(huán)外的氨基酸,DNP羧基端在已知的NPs中延伸最長。

1.2 受體選擇特異性 ANP、BNP均可激活NPR-A、NPR-C,CNP可同時(shí)激活NPR-B和NPR-C,DNP則只能激活NPR-A,但他們結(jié)合受體的能力強(qiáng)弱不同[2]。在心血管疾病中,隨著NPs產(chǎn)生增加,而所表現(xiàn)出的生理效應(yīng)卻是減弱,很大一部分是因?yàn)槭荏w的下調(diào)。因此,研究取得NPR-A、NPR-B的增敏物、NPR-C的抑制物或純化得到DNP,將為心血管疾病的治療提供新的路徑。

1.3 NPs的體內(nèi)合成與代謝

1.3.1 NPs的合成與釋放 ANP主要在心房合成,以前體形式儲存于心房肌分泌顆粒中;其釋放受心房跨壁壓的影響[1],而其他一些激素如抗利尿激素、兒茶酚胺類物質(zhì)也可直接刺激ANP分泌。左心室肥大、血壓過高和血容量超載時(shí),心房大量分泌ANP,在心衰患者中ANP可升高至10倍～30倍。BNP在心房、心室均可合成,但心室占主導(dǎo)地位,其釋放受靜脈血容量或/和血壓的影響。健康個(gè)體血漿BNP濃度為1fmol/ml(3.5 pg/mL)或大約為ANP濃度的1/10,而在慢性心力衰竭患者中BNP的濃度可升高200倍～300倍,這使得BNP已被普遍認(rèn)為是心臟容量負(fù)荷和壓力負(fù)荷的標(biāo)志之一。CNP在哺乳動物血管平滑肌的表達(dá)不依賴于內(nèi)皮細(xì)胞[3,4],某些病理狀態(tài)下,白介素-1、血管內(nèi)皮生長因子、腫瘤壞死因子等血管活性物質(zhì)可誘導(dǎo)CNP基因表達(dá)。DNP的來源及其作用機(jī)制尚不清楚,但在血漿和心房中均可以檢測到DNP,其受內(nèi)皮素-1和血管緊張素Ⅱ的調(diào)節(jié),但是不受TGF-b的影響。

1.3.2 NPs的代謝 NPs在體內(nèi)代謝主要有三種途徑[5]。內(nèi)肽酶途徑對所有NPs都有降解作用,其降解能力依次為CNP＞ANP＞BNP,DNP可抵抗中性肽鏈內(nèi)切酶的降解作用,因此DNP的純化將為心血管疾病的治療拓展新的視角。受體介導(dǎo)途徑的NPs降解清除能力次序?yàn)锳NP＞CNP＞BNP。尿排出途徑的NPs代謝能力有限,但在其他途徑受抑制的情況下,從尿中排出NPs增多。

2 生物學(xué)效應(yīng)的比較

2.1 利尿利鈉作用 ANP是目前已知最強(qiáng)的利尿利鈉劑[1],其作用約為呋塞米的500倍～1 000倍;且作用發(fā)生迅速,靜脈注射后 1 min～2 min即起反應(yīng),5 min～10 min達(dá)到高峰,持續(xù)1 h～2 h。ANP前體肽的利尿作用時(shí)間更長;BNP利尿利鈉強(qiáng)度與ANP相近;CNP對腎的利鈉作用不顯著或無作用。

2.2 擴(kuò)血管降壓作用 ANP有強(qiáng)大的舒張血管作用,可以對抗去甲腎上腺素(NE)、血管緊張素、5-HT和組胺的縮血管效應(yīng),并表現(xiàn)出部位的特異性[1];BNP亦能明顯抑制NE的縮血管效應(yīng),在血容量過多的狀態(tài)下表現(xiàn)出較強(qiáng)的促進(jìn)血管舒張和降低血壓作用;但CNP的心血管作用更傾向于血管局部作用或中樞對加壓素和促腎上腺皮質(zhì)激素釋放的調(diào)節(jié)。DNP也有血管舒張作用,但其作用強(qiáng)度尚未明確。不同鈉尿肽在不同部位發(fā)揮不同生理效應(yīng),主要與受體分布的差異有關(guān),比如ANP與CNP對腎動脈和隱動脈的舒張作用表現(xiàn)出完全不同的效果;CNP作用于NPR-B,可使隱動脈發(fā)生中度舒張,而對腎動脈無效;而ANP作用于NPR-A,引起腎動脈舒張,但對隱動脈無作用。

2.3 抗細(xì)胞、內(nèi)皮增殖作用 ANP、BNP、CNP均可調(diào)節(jié)血管平滑肌、心肌和成纖維細(xì)胞的生長和增殖,阻止細(xì)胞外基質(zhì)的分泌,但CNP是抑制細(xì)胞增殖作用最強(qiáng)的鈉尿肽,它通過旁分泌調(diào)節(jié)平滑肌生長,通過自分泌調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。此外CNP在血管球囊損傷后具有保護(hù)作用,可抑制內(nèi)膜增生,提示CNP具有預(yù)防經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)成型術(shù)(PTCA)后再狹窄的作用。

2.4 對心肌的作用

2.4.1 對心肌收縮力的影響 在鳥的心肌細(xì)胞和大鼠的心室肌中發(fā)現(xiàn)ANP有負(fù)性肌力作用,而對CNP是否具有正性肌力作用還未達(dá)成一致認(rèn)識,只是有證據(jù)認(rèn)為CNP的心肌收縮作用呈濃度依賴性[6]。

2.4.2 抑制心室肌重構(gòu) 臨床研究發(fā)現(xiàn)靜脈輸注ANP可顯著降低首次發(fā)生AMI患者AngⅡ和醛固酮的血漿濃度[7],降低心肌梗死局部的心臟交感神經(jīng)活性,改善患者左心室射血分?jǐn)?shù)值,亦使心肌梗死擴(kuò)展及心肌梗死后心室病理性重構(gòu)的程度顯著減小[8,9]。

2.4.3 心肌保護(hù)作用 ANP可抑制缺血心肌細(xì)胞的凋亡而產(chǎn)生直接的心肌保護(hù)作用,這有利于心肌梗死后心功能的維護(hù)。

2.5 抗氧化應(yīng)激作用 有報(bào)道ANP顯著地抑制由血管緊張素Ⅱ、內(nèi)皮素-1等刺激所致的心肌細(xì)胞增生肥大以及超氧化物的產(chǎn)生,說明ANP的抗心肌肥大作用與細(xì)胞內(nèi)超氧化物的減少是相關(guān)的[10]。ANP還可抑制TNF-α及IL-1β等炎癥因子的釋放,同時(shí)阻斷活化的中性粒細(xì)胞內(nèi)超氧化物、溶酶體及基質(zhì)金屬蛋白酶-9的釋放,并抑制其黏附至冠脈內(nèi)皮細(xì)胞[11],提示ANP的冠脈內(nèi)皮保護(hù)作用與其抗氧化應(yīng)激作用相關(guān)。過氧化物可以增加內(nèi)皮來源的舒張因子CNP的分泌,這可能是在氧化應(yīng)激時(shí)內(nèi)皮做出的反應(yīng)。

3 內(nèi)源性NPs在心血管疾病臨床診療中的應(yīng)用

內(nèi)源性NPs家族的血漿濃度測定已應(yīng)用于心血管疾病的診斷和估計(jì)預(yù)后,但近年來更趨于ANP和BNP的研究,這兩種神經(jīng)肽類物質(zhì)濃度變化對心血管疾病有不同臨床意義。

3.1 心力衰竭 大量研究證實(shí)BNP對于充血性心力衰竭診斷的準(zhǔn)確性高于ANP。中華醫(yī)學(xué)會心血管病學(xué)分會和中華心血管病雜志編委會所制訂的《慢性心力衰竭診斷治療指南》中提出,當(dāng)BNP濃度＜100 pg/mL時(shí),通常不考慮 CHF,而 BNP濃度＞400 pg/mL時(shí),多表明存在CHF。NT-proBNP是BNP激素原分裂后沒有活性的N-末端片段,與BNP相比,半衰期更長,更穩(wěn)定,其濃度可反映短暫時(shí)間內(nèi)新合成的而不是貯存的BNP釋放,因此更能反映BNP通路的激活,比BNP更具有檢驗(yàn)優(yōu)勢。NT-proBNP診斷CHF的準(zhǔn)確性在于其高陰性預(yù)測價(jià)值,O'Donoghue等[12,13]認(rèn)為可將NT-proBNP作為診斷心功能不全的標(biāo)志之一,并可對心力衰竭的預(yù)后做出判斷。BNP則更適合用于判斷較嚴(yán)重的心力衰竭。對于鑒別心源性與肺源性呼吸困難,N T-proBNP和BNP濃度優(yōu)于血漿ANP的測定[14],且BNP/NT-proBNP可作為急性呼吸困難排除心力衰竭的最直接證據(jù)已得到證實(shí)[14,15]。但由于血漿NT-proBNP水平與年齡、性別和體重有關(guān),老齡和女性升高,肥胖者降低,腎功能不全時(shí)升高,其診斷閾值繁雜,因此目前臨床上更常用BNP檢測。BNP單獨(dú)預(yù)測收縮功能異?；蚴鎻埞δ墚惓５哪芰Σ患俺曅膭訄D,因此只分析左心室功能異常時(shí),BNP不能區(qū)分是舒張功能還是收縮功能障礙[16]。

3.2 急性心肌梗死 有關(guān)ANP和BNP在急性心肌損傷時(shí)的血漿濃度測定均有報(bào)道,但血漿BNP/NT-proBNP濃度對心肌損傷后不良事件的發(fā)生有更好的預(yù)測價(jià)值。

BNP水平與梗死面積呈正相關(guān)[17],急性心肌梗死(AMI)早期BNP濃度迅速升高[18]。近年來,NT-proBNP在AMI中臨床應(yīng)用的研究較多。Denzil等[19]通過臨床研究證實(shí)NT-proBNP水平在AMI后迅速增加,并于24 h達(dá)高峰,可持續(xù)至12周;AMI發(fā)生后73 h～120 h,血漿NT-proBNP水平是AMI后6周內(nèi)死亡或左心室功能不全的最強(qiáng)獨(dú)立預(yù)測因子[20]。Khan等[21]研究發(fā)現(xiàn)NT-proBNP預(yù)測死亡能力強(qiáng)于TIMI風(fēng)險(xiǎn)評分,且TIMI和NT-proBNP聯(lián)合并不能顯著改善其死亡預(yù)測能力。在急性心肌梗死時(shí),ANP濃度盡管也會迅速升高[22],但 BNP比ANP更敏感。

3.3 心房顫動 盡管ANP在心房中合成和儲存,但是目前研究認(rèn)為房顫時(shí)血漿BNP濃度的變化意義更大,尤以NT-proB NP相關(guān)報(bào)道較多。多項(xiàng)研究已證明[23,24],房顫可導(dǎo)致NT-proBNP增加,其平均濃度在800 pg/mL～1 100 pg/mL,高頻率的心房肌細(xì)胞收縮和心房本身的炎癥反應(yīng)是促進(jìn)其產(chǎn)生可能的機(jī)制[23],然而也有研究未發(fā)現(xiàn)房顫和NT-proBNP濃度之間存在顯著的聯(lián)系[25]。至于房顫發(fā)生后多久NT-proBNP開始升高、達(dá)峰時(shí)間及持續(xù)時(shí)間尚未定論。有研究認(rèn)為NT-proBNP可以作為一項(xiàng)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素來預(yù)測房顫的發(fā)生[26,27],Hwang等[28]研究發(fā)現(xiàn)射頻消融成功后NT-proBNP濃度＞220 pg/mL時(shí)即可以作為預(yù)測房顫復(fù)發(fā)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素;但Tveit等[29]研究表明NT-proBNP濃度高低不能在房顫電復(fù)律前預(yù)測電復(fù)律成功與否以及電復(fù)律后是否復(fù)發(fā)。

4 結(jié)語與展望

NPs自發(fā)現(xiàn)以來,一直是生物醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)。NPs在生物學(xué)結(jié)構(gòu)上的差異及對受體親和力的不同是其不同生物學(xué)效應(yīng)的基礎(chǔ);其中ANP與BNP在利尿利鈉、舒血管降壓的效度相近;CNP通過NPR-B受體對血管平滑肌更有特異性,能夠抑制平滑肌細(xì)胞增殖遷移和內(nèi)膜的增厚。盡管ANP和BNP濃度測定已嘗試用于疾病的臨床診斷和預(yù)后判斷,但除BNP已明確是CHF診斷最具價(jià)值的神經(jīng)肽類物質(zhì)外,其他內(nèi)源性鈉尿肽家族成員對某些心血管疾病診斷和預(yù)后判斷的特異性還需進(jìn)一步探索。雖然人工合成的單一肽類(卡培立肽、奈西立肽)和肽類復(fù)合體(血管鈉肽)已應(yīng)用于臨床治療且療效顯著,但目前僅用于疾病急性階段的靜脈短期治療,對其長期應(yīng)用的療效和副作用尚需進(jìn)一步評價(jià)。

在今后的研究中可從以下幾方面進(jìn)行探索:NPs的生物學(xué)特點(diǎn)及其病理生理作用機(jī)制需進(jìn)一步明確;加強(qiáng)對CNP和DNP的深層次研究;探索各成員在不同心血管疾病診斷和預(yù)后判斷中的特異性及其血漿濃度的量化規(guī)范;改變已有人工合成肽的劑型以便長期應(yīng)用;充分利用NPs的生物學(xué)效應(yīng),準(zhǔn)確定位鈉尿肽成員強(qiáng)勢作用的不同基因,利用基因克隆重組技術(shù)合成新型鈉尿肽。

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