流感病毒)与我国人群动脉粥样硬化发病的相关性。 我们还观察感染负荷与冠状动脉粥样硬化斑块稳定性及支架内再狭窄发病的关系,检测了患者血清巨细胞病毒、幽门螺旋菌、肺炎衣原体、EB病毒、B型柯萨奇病毒、A型流感病毒、B型流感病毒、结核杆菌抗体IgG/IgA及乙肝病毒表面抗原。结果显示冠状动脉动脉粥样硬化阳性率随感染负荷的增加持续升高,感染负荷与血清炎症标志物C反应蛋白的水平并不平行,但高C反应蛋白水平组冠状动脉硬化阳性率随既往感染微生物数目的增加而明显升高,提示高血清C反应蛋白加剧了感染负荷促冠状动脉动脉粥样硬化的作用。随访感染负荷对放臵支架后6个月的再狭窄发生的影响,结果发现,不同单个感染原或是感染负荷组患者支架内再狭窄率均没有明显差别,由此推断Cpn, CMV, Hp, HSV1, HSV2 和 HBV感染及其负荷对冠状动脉支架内再狭窄发病没有明显影响;而血清C反应蛋白水平与支架内内膜增厚程度显著相关;提示炎症可能是支架内再狭窄的主要原因之一,但感染不是支架内再狭窄发生的重要危险因素,对再狭窄的发生无预测价值。这是首次用我国人群大样本资料对心血管学界目前最具争议问题之一的回答。 ②感染因素与免疫机制参与动脉粥样硬化发病的机理研究: 感染因素: 人巨细胞病毒(HCMV)感染内皮细胞ECV-304发现单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、膜结合型趋化因子Fractalkine(FKN)和炎症蛋白10(IP-10)、升高,而感染的单核细胞(THP-1)中的MCP-1和生长相关基因(GRO)的水平均有明显升高。同时利用MCMV感染的ApoE基因敲除小鼠模型研究发现,该小鼠在高脂饮食喂养合并感染后动脉粥样硬化斑块程度较非感染者更为严重,MCMV感染可使炎症细胞的浸润增加,促进动脉粥样硬化的发生。MCMV感染对照C57BL/6小鼠模型上观察到高脂、高蛋氨酸饮食与巨细胞病毒感染三种因素复合,不但可以引起C57BL/6小鼠明显的高脂和高胆固醇血症,还可以引起主动脉血管炎症病变、内膜增厚和平滑肌细胞增生、排列紊乱以及泡沫细胞出现等动脉粥样硬化特有病理形态特征的变化。 我们从树突状细胞的参与入手研究了动脉粥样硬化发病的免疫机制,观察了炎症刺激因子糖基化终产物(AGEs)及氧化修饰的低密度脂蛋白(ox-LDL)对树突状细胞(DCs)免疫功能状态的影响,发现:AGEs促进DCs成熟,可直接通过 16
促进DC释放炎症因子,加速和放大炎症免疫反应,同时能够上调DCs SR-A和RAGE的表达;而ox-LDL亦促进DCs成熟,DCs激活T淋巴细胞的能力也明显增强,同时 ox-LDL可促进DCs分泌多种细胞因子如TNF、IL-10、IL-1和IL-2等。该发现为‘树突状细胞的参与是动脉粥样硬化发生的重要机制’的假说提供了实验依据。上述部分工作已分别发表于J Cardiovasc Pharmacol 2004,44:381-385 和被Arterioscler Thromb Vasc Biol杂志已接受待发表。 3、心肌重塑 心肌重塑是心衰发生的一个决定性机制,防止和逆转重塑是心衰防治的关键所在。心肌重塑发生和发展的机制还不完全清楚,已知心肌重塑包括细胞增生、肥大、凋亡、坏死和细胞外基质改变等病理变化,这是由一系列复杂的分子和细胞机制导致的心肌结构和功能改变的过程。我们以细胞表型变化作为阐明心肌重塑的切入点。 (1)心肌重塑中细胞表型转化调控机制及其相关基因功能的研究 除血管紧张素转换酶(ACE)外,1990年Dr.Urata提出糜酶(chymase)是人左心室AngII形成的主要酶;但有关研究均来自体外实验,并且对chymase在心脏中的详细生物学功能至今尚不清楚。我们在腹主动脉缩窄诱导的心肌肥厚仓鼠中,证明了仓鼠心脏中存在分别来源于chymase和ACE的AngII形成的双途径。在过度表达人心脏糜酶的转基因小鼠中, 从体内得到的结果同样支持人心脏中存在有一条chymase参与的AngII形成的双途径,这为AngⅡ形成可通过糜酶或ACE的双途径学说提供了体内实验证据。同时我们发现人心chymase通过AngII形成,激活MMP-9和调节I型胶原表达参与了心脏重塑。部分研究结果发表在J Hypertens (2002; 20:2047-2055) 后,编辑部对此写了述评文章J Hypertens 2002,20:1943-1944。此外,我们还建立了心脏细胞的体外牵张模型,以凋亡与增殖为切入点,对机械压力转化成细胞内生物性信号的机制进行了探讨;并筛选心肌肥厚相关基因片段,发现了CREG, ARF1基因在凋亡与增殖中的新功能,发现了心肌重塑中细胞表型转化调控的新机制(J Hyperten,2004,22:1579-1587)。 (2)肾上腺素受体介导的心肌肥大的钙信号转导机制 持续的心肌肥厚可以导致心衰及各种心律失常,大鼠乳鼠培养的心肌细胞 17
???肾上腺素受体持续激动可引起明显的心肌细胞肥大。激光共聚焦技术显示苯肾上腺素引起细胞自发性钙震荡频率加快,局部的钙释放(如钙火化和钙波)增加,细胞核区域钙浓度在自发性钙震荡过程中亦明显增加。免疫荧光和Western blot结果显示大鼠乳鼠心肌细胞有内源性的type-2和type-3磷脂酰肌醇受体(IP3-受体),而该受体抑制剂2-APB和Xe C可显著抑制苯肾上腺素引起的局部钙释放和钙振荡频率增加作用,并且该2种抑制剂还显著抑制苯肾上腺素引起的心肌肥大。该结果表明??肾上腺素受体可参与疾病时心肌细胞的钙调节,尤其是细胞核区的钙信号调控以及整体细胞钙振荡的调节,其机制与磷脂酰肌醇的生成并刺激内源性钙库IP3受体有关。该研究结果阐明在乳鼠心肌细胞除??-肾上腺素受体介导细胞兴奋-收缩耦联外,??-肾上腺素受体亦发挥重要作用;并对心肌肥大病理过程产生诱导作用,从而为指导临床应用肾上腺素受体拮抗防治心肌肥大和心衰提供了新的途径和思路。研究论文已为Circ Res.接收 (3)肾上腺素受体激活心脏STAT3的信号转导通路 心脏肥大和心衰等发病的细胞信号转导通路是多途径的。心脏肥大刺激因素激活JAK/STAT3通路后,STAT3形成二聚体进入细胞核,调节基因的转录,具有促进心肌细胞肥大、抑制细胞凋亡、产生细胞保护作用。我们的研究结果还表明小鼠心肌成纤维细胞上的?2-肾上腺素受体通过与Gs偶联,激活PKA非依赖的信号转导途径介导心肌成纤维细胞IL-6的转录、合成和分泌;而通过偶联Gi蛋白激活PI3K-Akt通路,负性调节IL-6的合成和分泌。心肌成纤维细胞分泌的IL-6进而使心肌细胞的STAT3酪氨酸磷酸化。小鼠心脏α1-肾上腺素受体不能介导IL-6分泌和激活STAT3;但是,大鼠心脏α1-肾上腺素受体则可以激活心肌细胞STAT3的酪氨酸和丝/苏氨酸的磷酸化,且其时程和信号途径可不同。STAT3酪氨酸磷酸化较丝氨酸磷酸化滞后60 min。α1-肾上腺素受体激动通过PLCβ/ERK1/2通路介导STAT3丝氨酸磷酸化,通过PLCβ/Ca/c-Src/EGFR/JAK2信号通路引起STAT3酪氨酸磷酸化。研究结果揭示了交感神经系统通过肾上腺素受体调节心脏自分泌免疫因子,进而激活Jak/STAT信号转导途径引起心肌肥厚的分子机制(JBC 2003,278:21070-21075; CEPP 2004,31:602-607; JMCC 2+2005(in press))。 (4)抑制小鼠心脏 Smad4 基因表达导致心肌肥厚和心力衰竭 18
转移生长因子(TGF-β)在心脏发育和心脏疾病过程中具有重要的作用,而Smad4是TGF-β通路中的重要分子。为了阐明Smad4在心脏发育过程中的作用,我们进行了条件敲除小鼠心脏Smad4 基因,结果发现小鼠随着成长,表现出心肌肥厚和心功能下降,继而ERK1/2 和MEK 1表达增加。提示Smad4在心肌重塑中具有重要作用,心肌细胞对TGF-β的反应降低可能是心肌肥厚的重要机制之一(Cir Res,2005 ,Sep 8 OnLine)。 (三)心脑血管疾病发病的活性多肽机制研究 1、活性多肽功能多样性和分子内调控 心血管活性多肽,尤其是心血管组织局部分泌的、以旁分泌/自分泌方式发挥作用的活性多肽是心脑血管疾病发病的重要因素,也是目前心脑血管疾病治疗的主要靶点。心血管活性多肽结构简单但种类繁多,组织分布广泛、生物效应多样,这些分子作用的特异性不很强,因而对多种生理活动具有普遍调节意义。认识心血管活性多肽功能多样性的机制,是阐明心脑血管疾病发病的活性多肽机制和探寻防治新靶点的关键。 我们注意到蛋白质或多肽的体内生物学效应不仅受本身的表达调控和分子构型、构象及化学修饰的影响,还受到源于其前体肽原(prepro-peptide)的不同肽段彼此间的修饰和调控,以及同一活性分子不同的酶解片段彼此间的修饰和调控。这种同一大分子前体来源的众多小分子活性片段各自具有相对独立的生物学效应,又彼此相互作用的现象,我们称之为?分子内调控?现象。这种生物活性物质结构的多态性和功能的多样性不仅是机体对环境易感性的基础、亦是机体对疾病易感性的基础。目前,这方面的研究资料还很贫乏。我们的研究发现:① 源于肾上腺髓质素原前体(prepro-adrenomedullin, prepro-ADM)不同肽段在离体孵育的血管环引起程度不等的舒张或收缩效应,preproADM不同肽段对培养的血管平滑肌细胞(VSMC)亦有不同的促进或抑制增殖效应。上述结果表明同一分子内不同肽段具有相对独立的生物学效应,证明了多肽功能的多样性。② 在分子、细胞和器官水平观察到preproADM源的不同肽段在基因表达、多肽活性和生物效应等环节均存在相互作用与调控,为我们提出的多肽分子内网络调控的假说提供了有力证据。③动物实验和临床发现,在原发性高血压、心肌梗死、冠心 19
病等疾病时和疾病过程中,preproADM的不同肽段含量与比值变化不同,整合效应也不同。这对目前以活性多肽为靶点防治疾病的方法提出了新的反思。④在自发性高血压大鼠(SHRs),中性内肽酶(NEP)对组织ADM的局部浓度和ADM活性的调节是不同的。⑤醛固酮刺激心脏内源性ADM合成和分泌,而ADM可以拮抗醛固酮的作用,ADM24-50和CGRP8-37可以减弱内源性ADM的作用。⑥ADM和由ADM降解产生的、无血管活性的ADM27-52均可以明显抑制大鼠血管钙化的发病,但其作用机制是不同的。上述研究成果发表在: Peptides 2002,23:1141-1147; Peptides,2003,24:463-468; Peptides,2003,24:1963-1969; Peptide 2003,24:563-568; Hypertens Res 2004,27:109-117 ; Regul Pept 2004,121:49-56 ; J Hypertens, 2004,22:1953-1961 ; Biochim Biophys Acta, 2004,1690:265-275; Regul Peptid 2005,129:125-132. 有关心血管活性多肽‘分子内调控’假说的文章,为国际文献多次引用。 2、活性多肽功能多样性和受体多选择性 一种活性肽可作用于不同的受体,表现为不同的功能。肾上腺髓质素(ADM)的多功能性与其对受体的多选择性有关,ADM除了与自身特异受体(L-1受体、RDC-1受体)结合外,还与同一多肽家系分子的共同受体--降钙素受体样受体(calcitonin receptor-like receptor,CRLR)相结合, 产生一些共同的、交叉的生物血效应。ADM属于降钙素基因相关肽(CGRP)家系,包括αCGRP,βCGRP,ADM,calcitonin,amylin and intermedin。CRLR本身无受体活性,其活性为另一蛋白分子—受体活性修饰蛋白(receptor activity modifying proteins, RAMPs)决定。RAMPs家族有三个成员(RAMP1,RAMP2和RAMP3)。在人体组织中,三种不同的RAMP与CRLR结合表现为不同的受体表型,亲和不同配体而呈现不同的生物学效应。例如RAMP2或RAMP3与CRLR共同作用分别表现为ADM1和ADM2受体表型,识别ADM,且ADM1受体和ADM2受体亚型的药理学特征不尽相同;CRLR与RAMP1共同作用则表现为CGRP受体表型,识别CGRP;RAMP1或RAMP3直接与降钙素受体作用表现为Amylin受体表型,识别Amylin。RAMP1,2和3与CRLR结合均可与Intermedin作用。这种活性多肽的受体多选择性的生理和病理生理意义目前还不清楚。 我们在多种疾病模型上系统研究了ADM受体多选择性的病理生理意义:①在
20