Urocortin在缺血-再灌注应激中的心脏保护作用

作者:王钢

作者单位：广州军区广州总医院老年内一科，广东 广州 510010

 【关键词】  肽类；缺血；心脏

　　1995年，Vanghan从大鼠脑组织中发现一个与促肾上腺皮质激素释放因子（corticotrophin releasing factor，CRF）相关的40个氨基酸多肽-Urocoytin（Ucn），并利用大鼠Ucn探针杂交克隆出人类位于第2条染色体的Ucn基因，为揭示心血管系统应激反应与下丘脑一垂体轴之间的联系奠定了基础[1]。除 Ucn外，新近还发现两个Ucn的同源物:stresscopin（SCP，亦称 uriocortin Ⅲ）和 stresscopin相关肽（stresscopin related peptide，SRP，亦称 urocortin Ⅱ）。作为下丘脑-垂体应激轴  CRF家族的新成员；Ucn不仅在脑组织中表达，而且也存在于外周组织，并通过其受体（corticotrophin releasing factor  receptor，CRFR）发挥作用，后者分为 CRFR1和CRFR2两类。其中CRFR2主要数字分布于中枢神经系统，与Ucn结合后可激活下丘脑一垂体应激轴；而CRFR2主要在心血管和胃肠道等外周组织中表达，介导Ucn激发提高心率及增加心输出量等心血管应激机制，并通过增加冠脉血流及对抗心肌缺血一再灌注（ischemic reperfusion，I／R）损伤；而产生心脏保护作用[2]。本文就Ucn在缺血再灌注应激中的心脏保护机制作一综述。

　　1  Ucn在I／R损伤中的心肌细胞保护作用    　　大鼠心肌体外模拟缺血的细胞培养实验显示，急性缺血及再灌注均可引起心肌细胞凋亡，但同时诱导心肌细胞内  Ucn mRNA表达及蛋白释放增加；这种内源性 Ucn通过 CRFR2受体介导，以自分泌或旁分泌方式发挥对抗I／R心肌损伤的心肌保护作用，而外源性Ucn亦可减少I/R大鼠心脏的梗死面积。Ucn通过与心肌细胞CRFR2结合后，通过激活多种蛋白激酶发挥早期／急性心肌保护作用；以及调控多种基因表达而产生后期的心肌保护效应[3]。

　　1. 1  Ucn在I/R早期的心肌保护作用机制    　　I/R可引起心肌细胞致死性损伤或凋亡，而Ucn在缺血前或I/R中均可产生抗致死性I/R损伤的早期心肌保护作用。目前已知有三条蛋白激酶活化信号通路参与Ucn的I/R心肌保护作用，即MEK1／2-ERK1／2-p42/44丝分裂原激活的蛋白激酶（mitogen|activated protein kinase，MAPK）级联通路，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级联信号通路：研究发现；Ucn由CRFR2介导，通过激活细胞内MEK1/2-ERK1／2-p42/44MMK存活信号通路，来促进热休克蛋白hsp90[4]及心脏营养因子（Cardiotrophinl，CT-1）[5]的表达。前者可作为应激蛋白来对抗缺血诱发的心肌细胞致死性损伤，而后者可进一步通过激活细胞内该级联信号通路，促进热休克蛋白hsp70和hsp90的表达[6]，最终保护心肌避免致死性I/R损伤。这一通路亦是Ucn同源物SCP与SRP发挥心脏保护作用所共有的，而该信号通路中MEK1/2特异性抑制剂 PD98059可阻断Ucn的这种心肌存活促进机制。

　　1. 1. 2  PI-3X/Akt信号通路：Ucn及其同源物SCP与SRP还可通过激活PI-3K；来刺激蛋白激酶  B（protein  kinase  B，PKB／Akt）的磷酸化，同时Ucn还可增加CT-1的表达，后者亦通过N-3K／Akt信号通路，发挥对抗致死性I/R心肌保护效应，而PI-3K抑制剂LY294002可阻断Ucn的这种心脏保护作用[5，7]。

　　1. 1. 3  PKC信号通路：通过去除葡萄糖及酸化（glucose deprivation and acidosis）模拟体外培养心肌细胞的缺血状态，对成年大鼠心肌进行培养实验发现，Ucn可通过激活 PKC来显著减少心肌细胞缺血性损伤；并产生类似心肌缺血预适应的即刻和延迟性的心肌保护作用机制，而 PKC抑制剂 chelerythrine可显著减弱 Ucn这一心肌保护作用[8]，在 PKC基因敲除小鼠中，Ucn的心脏保护作用消失。

　　除上述蛋白激酶信号通路外，通过膜片钳技术发现[9]，在分离的成年大鼠心肌细胞中，Ucn可以浓度依赖性方式，通过调控L-型Ca2+通道而减少内向性 Ca2+流动，从而提高细胞存活率，但尚不清楚，这一作用是否通过其受体CRFR2介导。

　　1. 2  Ucn对I/R心肌细胞的基因表达调节作用    　　基因芯片检测发现[10]，Ucn调节心肌细胞内多个基因表达，包括ATP敏感的K+通道（ATP-sensitive potassium ohmels，KATP），Ca2+非依赖性磷脂酶A2［（calcium independent phospholipase A2，iPLA 2）］及 PKC epsilon（protein kinase C epsilon）；这些基因产物定位并相互作用于心肌细胞线粒体；通过阻碍线粒体损伤，来参与Ucn对抗I/R的心肌保护作用。

　　1. 2. 1  Ucn对KATP通道的调控作用：作为细胞代谢状况的感受器，KATP在正常浓度的ATP时保持关闭状态，而包括I／R在内的各种应激引起ATP浓度下降，可导致该通道开放。对体外培养心肌及离体心脏的研究发现，Ucn作为一种内源性心肌保护多肽，可增加心肌KATP基因表达,并激活心肌细胞 KATP[11]， 而该通道阻断剂 5-hydroxydecanoate及glibenclamide可抑制这一作用[10,12]，从而阻断Ucn的心肌保护效应，表明Ucn对KATP通道的表达及其开闭状态的调控参与了心肌保护效应[13]。此外，大鼠心肌细胞培养实验发现，Ucn可通过调控 KATP通道，产生类似心肌缺血预适应的即刻和延迟性的心肌保护作用[10]。

　　1. 2. 2  Ucn对iPLA2基因表达的抑制:I/R可导致心肌细胞的 iPLA2活性增加，而 iPLA2可分解细胞膜上花生四烯酸，产生具有心肌毒性的溶血磷脂酰胆碱（lysophosphatidylcholine，LPC）。体外心肌培养及离体心脏研究提示，Ucn可抑制 iPLA2基因表达；进而减少 LPC的产生，发挥心脏对 I/R的心脏保护作用[17]。

　　1. 2. 3  Ucn增加 PKC epsilon的基因表达：原代大鼠心肌细胞培养实验发现，Ucn长时间刺激（24h）可使细胞内PKC epsilon在mRNA和蛋白水平的表达增加；而短暂的Ucn刺激(10min）则引起PKC epsilon特异的转位。PKC epsilon对心肌细胞的存活很重要；因为其抑制剂可取消Ucn的心肌保护作用[15]。    　　值得提出，心脏I／R导致心肌细胞线粒体功能受损；造成氧化磷酸化的降低及活性氧自由基的增加，同时通过促进受累心肌的细胞凋亡，来造成心肌I/R致死性损伤。研究发现，Ucn可增加离体大鼠心脏内高能磷酸池储备并减少心肌凋亡，从而提高I／R中心肌的存活[16]。此外，Ucn可通过调控缺氧／复氧后心肌细胞内 Bcl-2家族基因转录，即抑制促凋亡基因 Bax的转录而上调抑凋亡基因 BC1-2的转录，来减少I/R造成的心肌细胞凋亡[17]。

　　2  Ucn对I／R中冠状动脉内皮细胞的保护作用    　　Ucn在冠状动脉内皮细胞及心脏大血管内皮细胞中表达，并可诱导内皮细胞依赖性或非依赖性的冠脉舒张。动物研究发现，Ucn可通过促进一氧化氮（NO）释放而激活 NO-cGMP通路[18]，以蛋白激酶A（cyclic AMP-dependent protein kinase,PKA）依赖性机制激活血管壁K+通道[19]，以及抑制血管平滑肌细胞Ca2+通道而减少胞内Ca2+浓度等机制[12]，舒张大鼠冠状动脉。    　　此外，体外细胞培养研究显示[20]，Ucn（10-8M）可抑制由血管紧张素-Ⅱ诱导的人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）内活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的产生，进而减轻I／R中氧自由基带来血管内皮结构与功能损伤。而在离体大鼠心脏I/R前及I/R过程中加入Ucn（10-8M），亦可通过激活PKC，来显著逆转I/R对乙酰胆碱松弛冠脉造成的减弱作用，从而在I/R中维护冠脉内皮细胞舒张功能[21]。   

值得提出，炎性细胞因子TNF-α与IFN-γ及他汀类药物pitavastatin （0. 1～3. 0 μmol）均可促进体外培养HUVECs内Ucn的表达及释放，而口服pitavastatin可增加人体内urocortin的血清水平；这可能是他汀类药物除降脂作用外的药效多样性机制之一[20]。此外，对119例心衰患者及212例无心衰的健康对照人群体内血浆  Ucn浓度进行测定发现，心衰患者体内血浆Ucn浓度较健康人群增高，但心衰越重，Ucn浓度越低；推测Ucn浓度降低可使心脏保护作用减少，加速心衰的进展。提示，通过检测心衰患者体内Ucn浓度，可在一定程度上与脑利尿纳肽互补早期诊断心衰[22]。

　　3  结语与展望    　　与CRF家族其他成员相比，Ucn尤其是其同源物SCP、SRP，作为CRFR2受体选择性激动剂，具有强大的心脏保护效应，如提高心脏收缩力、增强心脏对缺血-再灌注等心肌应激损伤的抵抗能力等，同时对下丘脑应激轴的副作用较少，因而有望今后在临床上应用于那些急性缺血及缺血再灌注性心肌损伤的治疗[23]。然而，Ucn及其同源物SCP、SRP均可引起心房利尿钠肽（ANP）和脑利尿钠肽（BNP）的表达增加，进而促进心肌细胞增生、肥厚及非心肌细胞增殖，心肌重构[24]。因此，如何阻断Ucn这种心肌重构的副作用，是今后Ucn临床研发、应用的关键。

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