利鈉肽系統與高血壓的研究進展

林軍華（綜述），洪華山（審校）

（福建醫科大學附屬協和醫院，福州 350004）

利鈉肽是一組具有利鈉、利尿、舒張血管、抗細胞增殖等活性的多肽，在維持機體水鹽平衡、血壓穩定、心血管及腎臟等器官功能中具有重要意義。利鈉肽家族包括心房利鈉肽（atrial natriuretic peptide，ANP），腦利鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）和C型利鈉肽（C-type natriuretic peptide，CNP）。近年來還發現了一些新的成員，在鰻魚和虹鱒魚的心室發現心室利鈉肽（ventricular natriuretic peptide），從Dendroaspis angusticeps蛇毒液中發現了dendroaspis natriuretic peptide（DNP）及人工合成的血管鈉肽（vasonatrin peptide，VNP）等。利鈉肽家族通過與其受體結合而發揮生物學效應。目前研究較多、較清楚的主要有ANP、BNP、CNP，現就這三型利鈉肽及其受體與高血壓的研究予以綜述。

1 利鈉肽系統的生物學特性

1.1 利鈉肽的合成、分布 ANP于1981年由de Bol首先從心房組織中分離出來，BNP及CNP由日本人Sudoh等相繼于1988和1990年從豬腦中提取出來。三種利鈉肽均有共同的結構特點:含有一個二硫鍵（連接兩個半胱氨酸殘基）形成的、由17氨基酸組成的環狀結構，為利鈉肽生物活性所必需。人類ANP是由28個氨基酸組成的多肽，BNP是32肽，CNP是22肽。ANP主要在心房合成，以126個氨基酸的ANP前體儲存于心房特殊的分泌顆粒中，當心房壓力變化使心肌受到牽拉刺激后，儲存的ANP前體釋放出來，進一步酶解為成熟的ANP。ANP于循環中作用于心臟、腎臟、腎上腺、血管平滑肌、肺、脂肪組織等多個組織器官。BNP與ANP同樣作用于上述器官，它同樣是由心臟產生的以134個氨基酸組成的BNP前體原形式貯存于心臟。受到牽拉刺激時，心室比心房產生更多的是 BNP。ANP、BNP以循環激素的形式作用于全身組織和器官，而CNP主要以旁分泌、自分泌形式在局部起作用，主要是由血管內皮合成的調控血管緊張度和內皮生長。人類ANP和BNP基因主要定位于1號染色體短臂第3區第6條帶的第1亞帶（1p36.1），CNP基因定位于2號染色體長臂第2區第4條帶（2q24）和長臂末端之間。小鼠ANP和BNP基因定位于4號染色體，CNP定位于1號染色體。大鼠的ANP、BNP、CNP基因分別在染色體5q35、5q36和9q35上發現。利鈉肽相似的結構提示它們可能具有共同的基因前體［1］。

1.2 利鈉肽受體 利鈉肽通過膜受體發揮作用，利鈉肽系統（natriuretic peptide system，NPs）受體（NPRs）有三種:NPRA、NPRB、NPRC。NPRA、NPRB又叫鳥苷酸環化酶A和B受體（GC-A、GC-B），擁有信號轉導需要的酶激活活性。NPRA、NPRB受體結構相似，具有一個胞外配體結合結構域、單次跨膜結構域和胞內GC結構域，胞內還有一個激酶同源結構域（kinase homologous domain，KHD）用于調節GC結構域的活性。NPRC較NPRA、NPRB缺乏胞內GC結構區，主要參與受體的清除作用，故又稱“清除受體”。不同的利鈉肽和利鈉肽受體的親和力不同，NPRA和ANP、BNP有高親和力，NPRB和CNP有高親和力;NPRC不同于NPRA和NPRB，可以和三種利鈉肽及其相似物以高親和力結合。近年來研究發現，NPRC還可以與G蛋白耦聯，抑制細胞膜上腺苷酸環化酶的活性從而發揮信號轉導作用。NPR胞外結構域與相應的配體結合后，受體構象改變并在細胞膜中遷移，GC結構域發生改變，催化三磷酸鳥苷生成環磷酸鳥苷。KHD的ATP結合位點是NPs信號轉導所必需，去除KHD將抑制GC催化區域的活性。NPs與GC受體結合后，環磷酸鳥苷作為第二信使激活蛋白激酶G，活蛋白激酶G調節離子通道的活性、基質蛋白磷酸化或通過改變轉錄因子的活性調節細胞生長，導致一系列的細胞功能、狀態變化，從而發揮生理效應。

1.3 利鈉肽的生理作用 ANP、BNP、CNP與其相應的受體結合后通過環磷酸鳥苷的升高，擴張腎動脈，增加腎小球濾過率，抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統和交感神經系統發揮利鈉利尿作用，同時具有舒張血管從而降低血壓，以及調節細胞生長、抗細胞增殖等功能，這些功能均得到比較一致的公認。

2 利鈉肽系統在血壓調節和高血壓診治中的作用

2.1 利鈉肽系統在血壓調節中的作用 高血壓是一種復雜的多因子參與的疾病，利鈉肽系統部分地參與了其發生發展的過程。利鈉肽通過利鈉利尿和擴血管聯合作用而起降壓作用。Steinhelper等［2］對轉基因小鼠的研究發現，單純血漿ANP水平升高8倍可使血壓下降30 mm Hg，其中并未通過外用利鈉或利尿藥。John等［3］發現ANP基因雙倍剔除的純合型小鼠在含0.5%NaCl或2%NaCl的標準飲食條件下血壓水平升高8～23 mm Hg;異合型小鼠標準飲食喂養血壓正常，而以高鹽飲食喂養后血壓比較對照組升高27 mm Hg。以上說明了ANP水平下調可導致鹽敏感性高血壓。ANP基因剔除的純合型小鼠出現左右心室肥厚同時伴有細胞外基質蛋白和基質金屬蛋白酶的表達增加［4］;這些小鼠即便腎小球濾過率和野生型小鼠相似，當灌注鹽水時因無法排鈉而出現腎功能下降。主要是因為高鈉和高氯的重吸收部位是在腎臟集合管，從而進一步說明了ANP在急性血管容量增加時，發揮其利鈉利尿的重要作用［5］。研究發現NPRA基因的表達和血壓的關系呈直線相關［6］。Oliver等［7-9］發現 NPRA 基因完全缺失的小鼠出現鹽抵抗性高血壓、猝死率增加及由于Na+/H+離子交換器1過度活躍而出現的心肌肥厚。NPRA基因部分缺失的小鼠出現輕微的心肌肥厚、ANP分泌增加及血壓下降（可能歸因于ANP的全身作用）［10］。在一般情況下，平滑肌細胞缺失NPRA基因對血壓無影響，但當小鼠注射ANP后血管無擴張反應能力，由此導致急性血管容量增加時血壓的急劇升高［11］。血管內皮細胞部分缺失NPRA基因的小鼠出現顯著的高血壓、心肌肥厚、抑制ANP依賴的滲出液至間質［12］。相反地，NPRA基因過表達可使血壓下降、免受高鹽引起的高血壓;在NPRA基因缺失的小鼠中使心肌NPRA特異性過表達可使心肌細胞變小、ANP表達減少［13］。在對BNP的研究中發現，BNP過表達的轉基因小鼠與野生型比較血漿環磷酸鳥苷水平顯著升高、血壓下降［14］。BNP缺失的小鼠血壓并未下降、心肌無肥厚，但出現了左心室心肌多灶性的纖維化，并且隨著左心室壓力負荷增加出現纖維化面積和數目的增多［15］。剔除CNP基因可出現肢體短小，而CNP基因過表達可改變CNP基因缺失時易出現的肢體短小，對血壓影響不大［16］。類似地，NPRB基因缺失的小鼠血壓正常，但軟骨發育異常、四肢和脊柱短小［17］。NPRB負相表達占明顯優勢的轉基因小鼠出現獨立于血壓之外的心肌肥厚、心率增快［18］。NPRC缺失可輕微下降血壓、中度利尿、減少血容量、增強骨骼發育;這些表型的表現均與利鈉肽的清除受損有關。在對人類的研究中，通過對家族性高血壓的患者首先利用微衛星標記進行全基因組掃描，然后應用高密度的單核苷酸多態性分子標記位點（single nucleotide polymorphism marks，SNPs）研究發現，血壓和其他高血壓相關的性狀之間存在顯著的數量性狀遺傳位點（quantitative trait loci，QTL）。研究發現，含有ANP和BNP基因的1號染色體短臂第3區第6條帶（1p36）存在一QTL，該QTL在高血壓中具有顯著的優勢對數分值（logarithm of odds，LOD），LOD 值≥1.9［19］。最近的一項研究也顯示，3個單核苷酸多態性分子標記位點與循環利鈉肽水平之間具有密切聯系［20］。實際上，不管在正常血壓或高血壓患者中，ANP和BNP基因中的次要等位基因中的3個 SNPs rs5068、rs198358、rs632793與升高的利鈉肽水平均具有直接關系。此外，研究還發現次等位基因rs5098和rs198358可輕微降低收縮壓和舒張壓降低發展為高血壓的風險。這些人類基因研究表明，利鈉肽基因的變化可改變利鈉肽的循環水平，ANP/BNP基因可能是包含在一系列與血壓有關的候補基因位置中。需要進行更多的研究了解在人類1號染色體中基因與基因相互作用的復雜性。

2.2 利鈉肽系統在高血壓診治中的作用 目前利鈉肽是許多病理情況中非常有用的診斷工具。循環ANP和BNP水平的升高與充血性心力衰竭、高血壓、慢性腎衰竭緊密聯系。血漿BNP水平是左心室功能的標志、腦卒中后病死率、心臟手術后心房顫動的預測指標，也可以用來評估充血性心力衰竭患者的預后。正如前面提到的，高血壓患者的利鈉肽水平往往有輕微地升高。因此，臨床上進行了許多研究，以修正高血壓患者的這種病理狀態。對高血壓患者進行急性注射ANP測試，發現可通過增加尿鈉排泄和尿量而降壓［21，22］。高血壓猴子長期注射 ANP使血壓持續下降［23］。即使上述方法是陽性的結果，應用利鈉肽長期治療高血壓由于該操作技術的實踐問題顯然是不可能的。基因療法同樣在進行測試中以更長期地控制高血壓。研究發現，靜脈注射ANP DNA使青年自發性高血壓大鼠血壓下降21 mm Hg而沒有任何明顯的不良反應［24］。然而，基因療法具有爭議性，越經典的和易被接受的控制激素水平的方法是建立在藥物治療為基礎上的。靜脈注射阿那利肽（人工合成ANP）降低高血壓和心力衰竭患者的血壓、利尿和增加尿鈉排泄［25，26］。奈西立肽（重組人工合成BNP）已被證明可使心衰竭患者血管舒張、降低醛固酮水平、促進水鹽排泄［27］。然而，奈西立肽最近被發現與腎功能不全和病死率升高有關［28-30］。其他的方法包括抑制中性內肽酶從而控制NP的降解。通過抑制NEP，循環利鈉肽水平升高，降血壓作用更強，特別是與血管緊張素轉換酶抑制劑聯合后［31-33］。然而，這種抑制劑奧曲馬拉已被證明可使發生血管性水腫的風險增加3倍，尤其在黑人中［33］。因此，從利鈉肽獲得的產物應用于治療需要進行更多的研究，以加強其有效性和安全性。

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