降钙素基因相关肽在缺血性心肌损伤中的作用

郑小宇，王 威，石 蓓 (遵义医学院附属医院心内科，贵州 遵义 563000)

降钙素基因相关肽(calcitonin gene－related peptide，CGRP)是一个37氨基酸神经肽，广泛分布于中枢和外周神经系统中，能够调节血管舒缩及局部血流，被证实是目前最强的血管扩张剂，然而，大量研究发现CGRP在心血管疾病中也发挥着重要作用。本文深入探讨了CGRP在缺血性心肌损伤中的保护效应以及潜在机制，以期为心肌损伤后的心脏修复提供一个新的治疗策略。

肽类降钙素家族包含5个成员:降钙素(CT)，淀粉不溶素(AMY)，CT基因相关肽(aCGRP和βCGRP)以及肾上腺髓质素(AM)，由于这些肽类家族结构相似，因此它们拥有着同样的生物学活性。其中，CGRP作为目前扩血管作用最强的肽类物质而被广泛研究。外周神经系统中，CGRP合成的主要位点是背根神经节:包括终止于血管外周的感觉神经细胞体和脊髓背侧角的椎弓板I/II中央区，并且在缓激肽和前列腺素类物质的诱导下而释放［1］。此外，有研究提出CGRP的另一个合成途径是通过免疫细胞，即作为对抗原受体的迁入和暴露于神经生长因子的应答反应，由T、B淋巴细胞和单核吞噬细胞产生［2］。在心血管系统中，CGRP发挥着积极的心脏保护作用，本文就CGRP在缺血性心肌损伤中的保护效应及其潜在机制作一综述。

1 CGRP及其受体

CGRP及其受体广泛分布于神经系统和心血管系统中，在所有的血管床内均可发现密集分布的CGRP神经网络。CGRP受体是一个由降钙素受体样受体(CRLR)、I型跨膜蛋白受体活性修饰蛋白－1(RAMP1)和受体组成蛋白(RCP)共同构成的多聚体。CRLR为7－结构域跨膜蛋白，它在许多疾病如偏头痛和心血管疾病中是潜在的药物治疗靶点［3－4］;而RAMP1则作为主要受体负责CRLR转移定位至细胞表面以及参与配体的连接;RCP是位于细胞内的外在膜蛋白，在许多组织中，该受体与CGRP的反应敏感性有着密切联系，RCP表达缺失会引起CGRP介导的环磷酸腺苷(cAMP)产生减少［5］。

2 CGRP信号转导通路

CGRP亲和力较高，能够与RAMP1和CRLR的细胞外结构域相互作用，体现了受体与限定配体的特异性结合［6］。目前我们了解最清楚的信号转导通路则是CGRP受体激活后引起Gas介导的腺苷酸环化酶活化，并伴随着cAMP增加、蛋白激酶A(PKA)激活，从而发挥一系列的生物学效应［7］。有文献报道CGRP处理三叉神经胶质细胞后，MAPK信号的mRNA表达水平上调［8］。在肺泡上皮细胞中，ERK抑制剂U0126可以有效阻断CGRP介导的细胞增殖以及ERK通路的活化［9］。同时，CGRP刺激HaCat角蛋白细胞增殖与ERK1/2、JNK和P38通路的激活有关，由此说明MAPK级联是CGRP主要的下游效应器［10］。

3 CGRP与缺血性心肌损伤

感觉神经广泛分布于冠脉血管系统的肌原纤维之间并且主要支配心脏，它们在心脏中对血压改变、缺血损伤及细胞毒性应激反应等起作用。CGRP最初在感觉神经:即辣椒辣素敏感性C－纤维及A－纤维中被发现，这两种神经纤维与血管紧密相连。当心肌梗死、心力衰竭和高血压发生时，血浆中CGRP浓度也会随之上升，这暗示心血管系统受到不利影响会刺激神经纤维释放CGRP。心肌梗死是导致缺血性心肌损伤最常见的原因，实验室研究发现心肌梗死后将CGRP的主要受体RAMP1处理过的间充质干细胞(MSCs)移植至心脏，比较单纯MSCs移植能够更加显著减少心肌梗死面积，提高心脏功能，由此说明CGRP信号通路在缺血性心脏中的重要性［11－12］。缺血再灌注(I/R)损伤时，a－CGRP基因敲除小鼠的心脏功能比野生型小鼠明显下降，这是由于I/R损伤过程中氧化应激反应增强，心肌细胞死亡增多，缺少CGRP基因的心脏更易受到不利环境的影响所致［13］。Li D等研究发现短暂的缺血预处理对心脏有着保护作用，同时，冠状动脉血流中CGRP释放亦随之增加，在使用CGRP受体拮抗剂后，上述有利效应则被废除［14］。以上研究均表明CGRP除了能够控制血管平滑肌张力外，同时也是一个内源性的心脏保护物质。接下来本文拟从CGRP在缺血心脏中调节血流量、抑制炎性反应、调控细胞功能及其潜在作用机制等四个方面来阐述其强大的保护力。

3.1 CGRP调节血管功能:迄今为止，CGRP是被发现的最强有力的血管调节剂。Li J等［15］使用去氧皮质酮盐型高血压小鼠模型观察到，α－CGRP基因敲除鼠的平均动脉压比野生型鼠高15～20 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa)，且高血压所致的肾脏损害更加明显。CGRP受体主要成分(CLR和RAMP1)位于人皮下动脉平滑肌及内皮细胞中，在人体循环中呈动态分布，CGRP连接至受体上产生扩血管效应，并且对阻力血管发挥着重要的调节作用［16］。有报道称它比腺苷，乙酰胆碱以及P物质的血管调节能力高100－1000倍，能够有选择性的调节多重血管床，其中冠脉血管是其一个特有的敏感靶点［17］。高浓度CGRP受体在心脏的冠状动脉上被发现，它可以调节冠状动脉血管平滑肌的紧张度，有效地增加心脏血流量［18］。血管紧张素II诱导所致高血压形成后，在a－CGRP基因敲除小鼠体内主动脉血管肥厚、胶原形成以及氧化应激反应更加显著，内皮一氧化氮合酶的基因及蛋白表达严重缺失。这些结果提示a－CGRP水平在血管组织中上调对主动脉肥厚及纤维化有着直接的保护作用［19］。然而，关于CGRP的扩血管机制也是多重性的。Sheykhzade等［20］分离大鼠体内冠状动脉的体外实验发现，CGRP通过激活cAMP－PKA通路诱导血管扩张，其主要是抑制钙离子内流，并将其转移至钙储存位点来减少细胞内钙离子，同时还降低组织对钙离子的敏感性而发挥作用的。这表明CGRP促进血管舒张不仅仅依赖于钙离子，还涉及其他的信号通路。正是由于CGRP拥有较强的扩张血管功能，才能在缺血性心脏病中调节冠脉血管，以此增加心脏血流量。

3.2 CGRP的抗炎效应:心肌缺血损伤后会激发强烈的炎性反应，同时分泌一系列促炎因子:如细胞因子和趋化因子等，致使心肌细胞凋亡，心室重构加重及心脏功能恶化［21］。已知的证据表明CGRP有着显著的抗炎效力，它在固有免疫细胞中通过两条途径发挥作用:一个是IL－10依赖途径，即促进抗炎因子IL－10的产生，另一个则是IL－10非依赖途径，由转录抑制物ICER所介导［22］。ICER全称为诱导性cAMP早期阻遏蛋白，CGRP在抑制树突状细胞中肿瘤坏死因子(TNFɑ)产生的同时，可以导致转录抑制物ICER的快速上调，ICER基因敲除后这一效应被阻断，这暗示了CGRP可通过ICER而发挥抗炎作用。使用CGRP处理后的单核巨噬细胞及树突状细胞能够抑制TNFa、IL－1b、IL－12p40和CCL4等炎症因子产生［23］。CGRP除了能够在免疫细胞中起作用外，还能够阻断炎症通路而发挥效应。CGRP连接至RAMP1/CLR受体二聚体上可增加细胞中cAMP水平，激活PKA，活化的PKA通过干扰IkBa磷酸化降解以及促使NF－kB p50蛋白磷酸化来抑制NF－kB的活性，进而促进DNA连接抑制剂p50/p50二聚体形成。因此，CGRP对NF－kB炎症通路应该是发挥抑制作用的［24］。上述数据说明CGRP抑制了固有免疫细胞的抗原递呈和炎性反应能力，减少了炎症因子释放，并通过阻断潜在的炎症途径而产生了积极的抗炎效果:比如减轻过度炎性反应和器官损害等。心脏缺血时，CGRP可发挥其有效的抗炎效力来减轻心肌损伤后的炎性反应。

3.3 CGRP调控细胞功能:心脏缺血损伤区域血流灌注的恢复，不仅要有血管舒张使血流量增加，还需要有新生血管形成增多。文献报道CGRP可以促进人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移和血管腔形成，并且能增加促血管生成因子VEGF及其受体的表达［25］。移植表达CGRP的内皮祖细胞至肺动脉高压的大鼠中，可以减轻肺血管重构并降低血压［26］。高血压模型中CGRP的合成及释放下降会加速内皮祖细胞的衰老及功能紊乱，当使用相应药物刺激CGRP产生后，内皮祖细胞的功能便得以改善［27］。因此，CGRP可调节血管内皮细胞及其祖细胞的功能，有利于新生血管的形成，促进心脏修复。流行病学数据显示急性心肌梗死后的5年内，高达三分之一的存活患者进一步发展成为充血性心力衰竭，这是因为心脏缺血缺氧致使存活心肌数量减少，坏死心肌被疤痕组织取代，心室重构加重所致。尽管药物、手术及缺血预处理干预等方式可以从一定程度上缓解心脏缺血状态［28］，然而受损坏死的心肌细胞却很难再生。干细胞因具有自我更新及多向分化潜能而成为治疗心肌梗死的研究热点。慢病毒转染CGRP基因至大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)可诱导MSCs向内皮分化，还能促进内皮细胞增殖和微血管生成［29］。既然CGRP对间充质干细胞亦有着积极的调节作用，那么它对心脏固有干细胞是否也具有类似影响，正待我们进一步研究。

4 CGRP的作用机制

CGRP是通过多重机制保护心脏功能的。Sueur S等人［30］证实用H2O2模拟氧化应激状态诱导H9c2心肌细胞损伤，使用CGRP预处理后则可以减少一半的细胞凋亡，增强细胞的存活能力，这是通过RAMP1/CRLR复合物发挥作用的。Li等［31］则发现CGRP预处理所介导的心脏保护效应并不是因为激活了KATP通道，而是由于抑制了心脏肿瘤坏死因子－a(TNF－a)产生而起作用。急性心肌缺血早期，儿茶酚胺类物质:如去甲肾上腺素等释放增加会导致心肌损伤，Zhao等［32］使用去甲肾上腺素诱导大鼠心肌细胞凋亡的实验表明，去甲肾上腺素也可使细胞内蛋白激酶A(PKA)及蛋白激酶C(PKC)的活性增加，CGRP虽然能够减轻去甲肾上腺素所致的心肌损伤，然而却并没有发现其是通过PKA及PKC通路而发挥上述效应。Ma等［33］则对上述实验报道进行了更加深入的探索，发现CGRP的抗凋亡作用与凋亡相关基因Bcl－2/Bax比值变化有关，CGRP可通过上调Bcl－2/Bax的比值来抑制心肌细胞凋亡。仅管CGRP具有强大的保护作用，并且涉及到了离子通道及线粒体途径等，然而何种信号机制占主导，仍然需要通过更多的实验数据加以证实。

5 小结

CGRP作为生物体心血管系统内一个保护性因子，以其有效的血管扩张活性及促新生血管形成来增加心脏血流，改善缺血心脏的功能。同时，它还能够增加细胞中抗炎因子的水平，抑制炎症因子的表达来调节免疫系统，减轻心脏炎性反应。此外，CGRP对内皮祖细胞和间充质干细胞的增殖、分化等也发挥了积极的调控作用。综上所述，CGRP在缺血性心脏中增加血流灌注、减轻炎性反应、促进新生血管形成，激活抗凋亡通路等发挥心脏保护效应。目前，CGRP在不同的细胞中有效的作用时间及剂量有一定差别，在缺血性心脏病中，其对心肌细胞及心脏干细胞的影响是否与作用时间及剂量有关，且关系是否密切，其中涉及哪些信号通路等也是值得进一步研究的问题。因此，深入研究CGRP对缺血性心脏的作用，期待能够为缺血性心肌损伤的治疗提供更多更新的治疗策略。

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