钠尿肽家族研究进展

　　1981年de Bold等发现，将心房组织的提取物输注给大鼠，会有利尿作用。随后人们分离纯化了此物质，命名为心房钠尿肽（atrial natriuretic peptide，ANP），主要由心房肌细胞分泌。10年后Sudoh及其同事从猪脑分离出了一种物质，并将其命名为脑钠尿肽（brain natriuretic peptide，BNP），其实它主要来源于心室。近年来的研究发现，BNP在心力衰竭的诊断［12］、分级以及指导方面有重要的作用［3］。现对钠尿肽家族的生性质、结构和调节等方面作一综述。

　　1  钠尿肽家族

　　该家族目前由ANP、BNP、CNP（Ctype natriuretic peptide，CNP)和DNP(Dtype natriuretic peptide，DNP) 4种钠尿肽组成。它们都有1个由分子内2个半胱氨酸残基通过二硫键形成的环状结构（共由17个氨基酸残基组成），此即是它们的结构域，通过与相应的受体结合发挥作用。ANP由28个氨基酸残基组成，BNP由32个氨基酸残基组成，CNP由53个氨基酸残基组成，DNP由38个氨基酸残基组成［4］。它们最初是以激素原的形式存在，在切除一段肽段后才成为具有生理活性的激素。编码ANP和BNP的基因位于1p362，编码CNP的基因位于2号染色体上，编码DNP的基因定位目前尚不明确［5］。

　　11  ANPANP的mRNA长约1kb，ANP的前体（proANP）由126个氨基酸残基组成。在蛋白水解切除其氨基段98个氨基酸（NTproANP）残基后，剩下由28个氨基酸残基组成的具有生理活性的ANP。在外周血中存在NTproANP和ANP。尽管心室肌细胞有少许ANP分泌，但ANP主要来源于心房。Urodilatin是32个氨基酸残基组成的proANP的片段［6］，主要在肾脏内合成，血浆水平极低，不易被中性内肽酶降解。Urodilatin在心力衰竭的发生中是否起作用，尚不清楚［7］。临床研究表明，ANP是判定动脉狭窄病人发生术后房颤的重要指标［8］。

　　12  BNP编码BNP的基因由3个外显子和2个内含子组成。其mRNA 3′端的非翻译区有4个AUUUAA重复序列，造成该mRNA的不稳定性。不同于ANP，BNP的表达受到转录水平的调控。BNP的mRNA翻译出1个含134个氨基酸残基的前BNP原（preproBNP），在N端切去26个氨基酸残基的信号肽后成为BNP原（proBNP），无活性的proBNP主要存在于心室肌细胞中。proBNP在蛋白酶的作用下切除了其氨基端的76个氨基酸残基的肽段（Nterminal proBNP, NTproBNP）后才成为有生理活性的BNP［9］。在外周血中，存在BNP和NTproBNP两种形式。心房肌细胞能分泌少量BNP，BNP主要来自于心室。对于正常人来说，其血浆BNP和NTproBNP水平是相当的。心脏持续分泌BNP和NTproBNP，其在正常成人的外周血中保持在pmol水平。BNP在血浆的半衰期是22min。每2h检测1次BNP的水平，能够准确反映肺毛细血管楔压的变化。NTproBNP在血浆的半衰期是120min。同样，每12h检测1次NTproBNP也能够反映肺毛细血管楔压的变化［10］。对于左室功能紊乱病人，其外周血中BNP和NTproBNP水平均明显升高，NTproBNP水平升高至BNP的2~10倍。因而对于心力衰竭的诊断来说，指标NTproBNP要优于BNP。造成二者水平的明显差异的原因在于：其一，NTproBNP的半衰期比BNP长。其二，二者在体内的清除机制不同，血液循环中的BNP通过两种机制被清除。一条途径是通过C型BNP受体介导的细胞摄取，然后在溶酶体内被降解。另一条途径是被细胞膜表面的中性内肽酶降解。NTproBNP则是通过肾脏被清除。BNP与肾小球滤过率的相关系数为r=-020，它意味着当患者有肾脏病变时诊断心力衰竭临界值要高些［11］。NTproBNP与肾小球滤过率的相关系数为r=-060，对于那些肾小球滤过率低于 60ml・min-1・（173 m）-2的患者,通常诊断心力衰竭的临界值将变得很不准确［12］。NTproBNP与肾功能的密切关系表明,NTproBNP反映的是心肾功能而不单单是心脏的功能。在临床上作为诊断心力衰竭的指标，BNP和NTproBNP可以相互替换［13］。

　　13  CNP与ANP和BNP所不同,CNP主要是由中枢神经系统和血管分泌的，心脏组织中几乎不存在CNP。CNP基因定位于2号染色体上，包含2个外显子和1个内含子。最初合成含有126个氨基酸残基的CNP前体（proCNP），proCNP在蛋白酶的作用下，形成含有22（CNP22）和53（CNP53）个氨基酸残基的肽段，相对于CNP53，CNP22水平要高，作用要强。CNP的氨基酸序列与ANP极其相似。CNP水平极低，几乎测不出来，它作为一种神经递质来发挥作用［14］。CNP在心血管生理方面起重要作用,是强有力的血管松弛剂，抑制血管平滑肌细胞的增殖，抑制内皮细胞的迁移。近来有报道，CNP具有减弱肌肉收缩能力的作用［15］。CNP能够与其脑部的受体结合，通过迷走神经通路增强胰腺的外分泌功能［16］。

　　14  DNPDNP是最初是由Green Mamba(一种眼镜蛇)的毒液中分离出来的，是1个由38个氨基酸残基组成的多肽，其结构与前3种钠尿肽相似，具有17个氨基酸残基通过二硫键形成的环状结构域。DNP的氨基端和羧基端氨基酸序列与前3种不同。至今尚未从蛇或任何哺乳类动物中克隆出DNP基因。至于人类是否存在DNP尚有争议。有一些学者认为，DNP是进化过程中形成的ANP和BNP的前体［5］。

　　2  钠尿肽的受体

　　存在3种不同的钠尿肽受体(natriuretic peptide receptor，NPR），即NPRA、NPRB和NPRC。它们分别介导不同的生效应。每个受体含有1个单次跨膜结构域和1个细胞外结合结构域（与ANP、BNP和CNP结合）。NPRA与NPRB结构相似，其膜外结构具有40％的同源性。NPRA和NPRB在肾上腺和肾脏均存在，NPRA主要表达于大血管，而NPRB大部分在脑部，尤其是脑下垂体。ANP、BNP选择性结合NPRA，后者与cGMP相连，随后激活cGMP依赖的信号传导通路，进而引起一系列生物学反应［14］。敲除NPRA基因的小鼠，表现为高血压、心脏肥大、心脏扩张，其寿命低于6个月［17］。与ANP相比，BNP与NPRA的亲和力要低10倍，有学者推测还存在一种对BNP特异的受体存在［15］。在NPRA基因敲除的小鼠模型中，其睾丸和肾上腺对BNP有极高的亲和力，表明此种受体的确存在，尽管其生化结构和生理学作用尚不明确，但可以提示ANP和BNP的作用机制和效应是有差别的［15］。CNP不与NPRA相结合，而是选择性的和NPRB结合。由于NPRA和NPRB结构的相似性，NPRB可以与ANP和BNP相作用，但不及与CNP作用敏感［14］。相对于NPRA和NPRB，NPRC不具有鸟苷酸环化酶的活性，它含有1个由37个氨基酸残基构成的胞浆内结构域，此结构具有激活G蛋白的功能［14］。NPRC是最为广泛表达的NPR，它存在于血管内皮细胞、平滑肌、心脏、肾上腺和肾脏等部位。NPRC是ANP、BNP、CNP的清除受体［18］。3种钠尿肽与NPRC的结合力大小为：ANP>CNP>BNP,它们通过与NPRC结合而被转移至胞内，在胞内被中和、酶解，NPRC回到细胞表面再次发挥作用。

　　3  钠尿肽的诱导和调节

　　在细胞水平，室壁张力是刺激BNP从心脏释放的主要因素。心动过速和糖皮质激素等因素则在mRNA水平诱导BNP的表达。当心房壁压力增加时，ANP的释放会增加。而BNP的释放同时受压力和容积负荷的调节，还受到外周血BNP浓度的调节。在体试验表明，心脏负荷增加几天以后，ANP的生成才增加；而BNP在室壁压力增加几个小时后，表达水平即升高。试验数据表明，ANP的升高程度与心衰的严重程度相关性不大，而BNP则与心衰的严重程度明显相关，通过检测BNP可以判断心力衰竭的NYHY分级情况。

　　4  钠尿肽的生物学活性

　　对于肾脏，ANP和BNP都作用于肾脏的肾小球和集合管使其利钠利尿，增加肾小球的滤过率，抑制集合管对钠的重吸收，进而增加钠的排泄。ANP和BNP同时抑制肾素、血管紧张素Ⅱ和醛固酮的分泌。与野生型小鼠相比，高表达BNP的转基因小鼠的血压和毛细血管阻力都变低［19］。这主要是由于一部分动脉血管内液体进入到血管外组织间隙，回流静脉血管量增加，进而促进利钠利尿［11］。BNP基因敲除动物会发生心室多个部位纤维化［20］。观察表明，BNP作为一种心肌细胞来源的抗纤维化因子，可能在心室的重塑中起作用［14］。ANP和BNP具有中枢和外周交感抑制作用，抑制压力感受器的功能，抑制儿茶酚胺的释放。ANP和BNP能够降低传入迷走神经兴奋的阈值，进而抑制反射性心动过速和血管收缩，降低前负荷。

　　5  结语

　　由ANP、BNP、CNP和DNP组成的钠尿肽家族在心脏和血管的调节中发挥重要的病理和生理作用。随着研究的不断开展，相信人们对它们的认识会更加深入。

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