Urocortin在缺血-再灌注應(yīng)激中的心臟保護(hù)作用

【關(guān)鍵詞】  肽類(lèi)；缺血；心臟

　　1995年，Vanghan從大鼠腦組織中發(fā)現(xiàn)一個(gè)與促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子（corticotrophin releasing factor，CRF）相關(guān)的40個(gè)氨基酸多肽-Urocoytin（Ucn），并利用大鼠Ucn探針雜交克隆出人類(lèi)位于第2條染色體的Ucn基因，為揭示心血管系統(tǒng)應(yīng)激反應(yīng)與下丘腦一垂體軸之間的聯(lián)系奠定了基礎(chǔ)[1]。除 Ucn外，新近還發(fā)現(xiàn)兩個(gè)Ucn的同源物:stresscopin（SCP，亦稱(chēng) uriocortin Ⅲ）和 stresscopin相關(guān)肽（stresscopin related peptide，SRP，亦稱(chēng) urocortin Ⅱ）。作為下丘腦-垂體應(yīng)激軸  CRF家族的新成員；Ucn不僅在腦組織中表達(dá)，而且也存在于外周組織，并通過(guò)其受體（corticotrophin releasing factor  receptor，CRFR）發(fā)揮作用，后者分為 CRFR1和CRFR2兩類(lèi)。其中CRFR2主要數(shù)字分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，與Ucn結(jié)合后可激活下丘腦一垂體應(yīng)激軸；而CRFR2主要在心血管和胃腸道等外周組織中表達(dá)，介導(dǎo)Ucn激發(fā)提高心率及增加心輸出量等心血管應(yīng)激機(jī)制，并通過(guò)增加冠脈血流及對(duì)抗心肌缺血一再灌注（ischemic reperfusion，I／R）損傷；而產(chǎn)生心臟保護(hù)作用[2]。本文就Ucn在缺血再灌注應(yīng)激中的心臟保護(hù)機(jī)制作一綜述。

　　1  Ucn在I／R損傷中的心肌細(xì)胞保護(hù)作用
   
　　大鼠心肌體外模擬缺血的細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)顯示，急性缺血及再灌注均可引起心肌細(xì)胞凋亡，但同時(shí)誘導(dǎo)心肌細(xì)胞內(nèi)  Ucn mRNA表達(dá)及蛋白釋放增加；這種內(nèi)源性 Ucn通過(guò) CRFR2受體介導(dǎo)，以自分泌或旁分泌方式發(fā)揮對(duì)抗I／R心肌損傷的心肌保護(hù)作用，而外源性Ucn亦可減少I(mǎi)/R大鼠心臟的梗死面積。Ucn通過(guò)與心肌細(xì)胞CRFR2結(jié)合后，通過(guò)激活多種蛋白激酶發(fā)揮早期／急性心肌保護(hù)作用；以及調(diào)控多種基因表達(dá)而產(chǎn)生后期的心肌保護(hù)效應(yīng)[3]。

　　1. 1  Ucn在I/R早期的心肌保護(hù)作用機(jī)制
   
　　I/R可引起心肌細(xì)胞致死性損傷或凋亡，而Ucn在缺血前或I/R中均可產(chǎn)生抗致死性I/R損傷的早期心肌保護(hù)作用。目前已知有三條蛋白激酶活化信號(hào)通路參與Ucn的I/R心肌保護(hù)作用，即MEK1／2-ERK1／2-p42/44絲分裂原激活的蛋白激酶（mitogen|activated protein kinase，MAPK）級(jí)聯(lián)通路，磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol-3  kinase，PI-3K）／Akt通路，以及蛋白激酶 C（protein kinase C，PKC）通路。

　　1. 1. 1  MEK1/2-ERKl／2-p42/44MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)通路：研究發(fā)現(xiàn)；Ucn由CRFR2介導(dǎo)，通過(guò)激活細(xì)胞內(nèi)MEK1/2-ERK1／2-p42/44MMK存活信號(hào)通路，來(lái)促進(jìn)熱休克蛋白hsp90[4]及心臟營(yíng)養(yǎng)因子（Cardiotrophinl，CT-1）[5]的表達(dá)。前者可作為應(yīng)激蛋白來(lái)對(duì)抗缺血誘發(fā)的心肌細(xì)胞致死性損傷，而后者可進(jìn)一步通過(guò)激活細(xì)胞內(nèi)該級(jí)聯(lián)信號(hào)通路，促進(jìn)熱休克蛋白hsp70和hsp90的表達(dá)[6]，終保護(hù)心肌避免致死性I/R損傷。這一通路亦是Ucn同源物SCP與SRP發(fā)揮心臟保護(hù)作用所共有的，而該信號(hào)通路中MEK1/2特異性抑制劑 PD98059可阻斷Ucn的這種心肌存活促進(jìn)機(jī)制。

　　1. 1. 2  PI-3X/Akt信號(hào)通路：Ucn及其同源物SCP與SRP還可通過(guò)激活PI-3K；來(lái)刺激蛋白激酶  B（protein  kinase  B，PKB／Akt）的磷酸化，同時(shí)Ucn還可增加CT-1的表達(dá)，后者亦通過(guò)N-3K／Akt信號(hào)通路，發(fā)揮對(duì)抗致死性I/R心肌保護(hù)效應(yīng)，而PI-3K抑制劑LY294002可阻斷Ucn的這種心臟保護(hù)作用[5，7]。

　　1. 1. 3  PKC信號(hào)通路：通過(guò)去除葡萄糖及酸化（glucose deprivation and acidosis）模擬體外培養(yǎng)心肌細(xì)胞的缺血狀態(tài)，對(duì)成年大鼠心肌進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ucn可通過(guò)激活 PKC來(lái)顯著減少心肌細(xì)胞缺血性損傷；并產(chǎn)生類(lèi)似心肌缺血預(yù)適應(yīng)的即刻和延遲性的心肌保護(hù)作用機(jī)制，而 PKC抑制劑 chelerythrine可顯著減弱 Ucn這一心肌保護(hù)作用[8]，在 PKC基因敲除小鼠中，Ucn的心臟保護(hù)作用消失。
   
　　除上述蛋白激酶信號(hào)通路外，通過(guò)膜片鉗技術(shù)發(fā)現(xiàn)[9]，在分離的成年大鼠心肌細(xì)胞中，Ucn可以濃度依賴(lài)性方式，通過(guò)調(diào)控L-型Ca2+通道而減少內(nèi)向性 Ca2+流動(dòng)，從而提高細(xì)胞存活率，但尚不清楚，這一作用是否通過(guò)其受體CRFR2介導(dǎo)。

　　1. 2  Ucn對(duì)I/R心肌細(xì)胞的基因表達(dá)調(diào)節(jié)作用
   
　　基因芯片檢測(cè)發(fā)現(xiàn)[10]，Ucn調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞內(nèi)多個(gè)基因表達(dá)，包括ATP敏感的K+通道（ATP-sensitive potassium ohmels，KATP），Ca2+非依賴(lài)性磷脂酶A2［（calcium independent phospholipase A2，iPLA 2）］及 PKC epsilon（protein kinase C epsilon）；這些基因產(chǎn)物定位并相互作用于心肌細(xì)胞線粒體；通過(guò)阻礙線粒體損傷，來(lái)參與Ucn對(duì)抗I/R的心肌保護(hù)作用。

　　1. 2. 1  Ucn對(duì)KATP通道的調(diào)控作用：作為細(xì)胞代謝狀況的感受器，KATP在正常濃度的ATP時(shí)保持關(guān)閉狀態(tài)，而包括I／R在內(nèi)的各種應(yīng)激引起ATP濃度下降，可導(dǎo)致該通道開(kāi)放。對(duì)體外培養(yǎng)心肌及離體心臟的研究發(fā)現(xiàn)，Ucn作為一種內(nèi)源性心肌保護(hù)多肽，可增加心肌KATP基因表達(dá),并激活心肌細(xì)胞 KATP[11]， 而該通道阻斷劑 5-hydroxydecanoate及glibenclamide可抑制這一作用[10,12]，從而阻斷Ucn的心肌保護(hù)效應(yīng)，表明Ucn對(duì)KATP通道的表達(dá)及其開(kāi)閉狀態(tài)的調(diào)控參與了心肌保護(hù)效應(yīng)[13]。此外，大鼠心肌細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ucn可通過(guò)調(diào)控 KATP通道，產(chǎn)生類(lèi)似心肌缺血預(yù)適應(yīng)的即刻和延遲性的心肌保護(hù)作用[10]。

　　1. 2. 2  Ucn對(duì)iPLA2基因表達(dá)的抑制:I/R可導(dǎo)致心肌細(xì)胞的 iPLA2活性增加，而 iPLA2可分解細(xì)胞膜上花生四烯酸，產(chǎn)生具有心肌毒性的溶血磷脂酰膽堿（lysophosphatidylcholine，LPC）。體外心肌培養(yǎng)及離體心臟研究提示，Ucn可抑制 iPLA2基因表達(dá)；進(jìn)而減少 LPC的產(chǎn)生，發(fā)揮心臟對(duì) I/R的心臟保護(hù)作用[17]。

　　1. 2. 3  Ucn增加 PKC epsilon的基因表達(dá)：原代大鼠心肌細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ucn長(zhǎng)時(shí)間刺激（24h）可使細(xì)胞內(nèi)PKC epsilon在mRNA和蛋白水平的表達(dá)增加；而短暫的Ucn刺激(10min）則引起PKC epsilon特異的轉(zhuǎn)位。PKC epsilon對(duì)心肌細(xì)胞的存活很重要；因?yàn)槠湟种苿┛扇∠鸘cn的心肌保護(hù)作用[15]。
   
　　值得提出，心臟I／R導(dǎo)致心肌細(xì)胞線粒體功能受損；造成氧化磷酸化的降低及活性氧自由基的增加，同時(shí)通過(guò)促進(jìn)受累心肌的細(xì)胞凋亡，來(lái)造成心肌I/R致死性損傷。研究發(fā)現(xiàn)，Ucn可增加離體大鼠心臟內(nèi)高能磷酸池儲(chǔ)備并減少心肌凋亡，從而提高I／R中心肌的存活[16]。此外，Ucn可通過(guò)調(diào)控缺氧／復(fù)氧后心肌細(xì)胞內(nèi) Bcl-2家族基因轉(zhuǎn)錄，即抑制促凋亡基因 Bax的轉(zhuǎn)錄而上調(diào)抑凋亡基因 BC1-2的轉(zhuǎn)錄，來(lái)減少I(mǎi)/R造成的心肌細(xì)胞凋亡[17]。

　　2  Ucn對(duì)I／R中冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用
   
　　Ucn在冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞及心臟大血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，并可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞依賴(lài)性或非依賴(lài)性的冠脈舒張。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，Ucn可通過(guò)促進(jìn)一氧化氮（NO）釋放而激活 NO-cGMP通路[18]，以蛋白激酶A（cyclic AMP-dependent protein kinase,PKA）依賴(lài)性機(jī)制激活血管壁K+通道[19]，以及抑制血管平滑肌細(xì)胞Ca2+通道而減少胞內(nèi)Ca2+濃度等機(jī)制[12]，舒張大鼠冠狀動(dòng)脈。
   
　　此外，體外細(xì)胞培養(yǎng)研究顯示[20]，Ucn（10-8M）可抑制由血管緊張素-Ⅱ誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）內(nèi)活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生，進(jìn)而減輕I／R中氧自由基帶來(lái)血管內(nèi)皮結(jié)構(gòu)與功能損傷。而在離體大鼠心臟I/R前及I/R過(guò)程中加入U(xiǎn)cn（10-8M），亦可通過(guò)激活PKC，來(lái)顯著逆轉(zhuǎn)I/R對(duì)乙酰膽堿松弛冠脈造成的減弱作用，從而在I/R中維護(hù)冠脈內(nèi)皮細(xì)胞舒張功能[21]。
   
　　值得提出，炎性細(xì)胞因子TNF-α與IFN-γ及他汀類(lèi)藥物pitavastatin （0. 1～3. 0 μmol）均可促進(jìn)體外培養(yǎng)HUVECs內(nèi)Ucn的表達(dá)及釋放，而口服pitavastatin可增加人體內(nèi)urocortin的血清水平；這可能是他汀類(lèi)藥物除降脂作用外的藥效多樣性機(jī)制之一[20]。此外，對(duì)119例心衰患者及212例無(wú)心衰的健康對(duì)照人群體內(nèi)血漿  Ucn濃度進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，心衰患者體內(nèi)血漿Ucn濃度較健康人群增高，但心衰越重，Ucn濃度越低；推測(cè)Ucn濃度降低可使心臟保護(hù)作用減少，加速心衰的進(jìn)展。提示，通過(guò)檢測(cè)心衰患者體內(nèi)Ucn濃度，可在一定程度上與腦利尿納肽互補(bǔ)早期診斷心衰[22]。

　　3  結(jié)語(yǔ)與展望
   
　　與CRF家族其他成員相比，Ucn尤其是其同源物SCP、SRP，作為CRFR2受體選擇性激動(dòng)劑，具有強(qiáng)大的心臟保護(hù)效應(yīng)，如提高心臟收縮力、增強(qiáng)心臟對(duì)缺血-再灌注等心肌應(yīng)激損傷的抵抗能力等，同時(shí)對(duì)下丘腦應(yīng)激軸的副作用較少，因而有望今后在臨床上應(yīng)用于那些急性缺血及缺血再灌注性心肌損傷的治療[23]。然而，Ucn及其同源物SCP、SRP均可引起心房利尿鈉肽（ANP）和腦利尿鈉肽（BNP）的表達(dá)增加，進(jìn)而促進(jìn)心肌細(xì)胞增生、肥厚及非心肌細(xì)胞增殖，心肌重構(gòu)[24]。因此，如何阻斷Ucn這種心肌重構(gòu)的副作用，是今后Ucn臨床研發(fā)、應(yīng)用的關(guān)鍵。

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作者：王鋼

作者單位：廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院老年內(nèi)一科，廣東 廣州 510010