运动性肥大心脏心肌和血浆降钙素基因相关肽含量变化
作者：李昭波1 高云秋1 李维根1 唐朝枢2
单位：李昭波 高云秋 李维根 (北京医科大学第三医院运动医学研究所 北京 100083)；唐朝枢 (北京医科大学心血管基础研究所)
关键词：降钙素基因相关肽；心肌肥大；运动
中国运动医学杂志990102 提要 我们的前期研究发现心血管系统自身产生和分泌的调节肽参与运动性心肌肥大形成机制，但对心血管系统肽能神经纤维分泌的神经递质是否参与其机制尚不清楚。本实验采用放射免疫方法对运动性肥大心脏心肌局部降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide,CGRP)含量变化进行研究。结果表明，大鼠游泳运动10周后，心系数比对照组增加35%，心肌CGRP含量明显提高70%，血浆CGRP含量提高47%。这一结果提示，CGRP这一心血管神经调节肽在运动性心肌肥大形成中具有重要的调节作用，从已知CGRP作用机理推断，CGRP可能对运动性肥大心脏心肌收缩性的提高和肌球蛋白α重链的增加具有积极意义。
, 百拇医药
Level of Calcitonin Gene Related Peptide Left in Myocardium andPlasma are Elevated inSwimming-inducedCardiac Hypertrophied Rats
Li Zhaobo,Gao Yunqui,Li Weigen,Tang Zhaoshu(1)
Institute of Sports Medicine,3rd Hospital,Institute of Cardiovascular Research(1)
Beijing Medical University,Beijing 100083
Our prior studies showed cardiac active peptides by autocrine or paracrine,such as angiotensin Ⅱ,endothelin and atrial natriuretic factor,may play important roles in physiological cardiac hypertrophied remodelling.But there is very little known about the role of calcitonin generelated peptide(CGRP), a 37 aminoacids neuropeptide in nerves found throughout all regions of the heart,in physiological cardiac hypertrophied remodelling.The level of CGRP in swimminginduced hypertrophied myocardium and plasma were measured by radioimmunoassay.Rats were subjected to a 10 weeks swimming program.The result showed that swimmers increased their left ventricular weights by 35%(p<0.05) and level of CGRP in myocardium and plasma were increased by 70% and 47% after,compared with matched sedentary controls (p<0.05).It suggests that the chronic hypertrophied response if the heart to physiological loads is influenced by the neuropeptide in heart nerves such as CGRP.
, 百拇医药
Key words: CGRP,cardiac hypertrophy,exercise
心血管系统局部存在多种调节肽，但其来源不同。有的是心血管系统自身产生和分泌的，如血管紧张素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ,AngⅡ)、心钠素(atrial natriuretic factor,ANF)、内皮素(endothelin,ET)等。另一类是心血管系统肽能神经纤维分泌的神经递质，如CGRP、阿片肽(opioid peptides)等。大量研究已证实AngⅡ、ET和ANF等心血管自身分泌的活性肽在高血压等病理性心肌肥大形成中具有重要作用[1，2，3]。我们的前期研究表明，AngⅡ、ET和ANF也参于运动性心肌肥大形成中的机制[4，5]。过去对心血管系统肽能神经纤维分泌的神经递质在心血管机能的调节作用研究较多[6]，而对其是否参与心肌肥大形成机制并不清楚。最近文献报道心血管的神经递质CGRP除强烈的扩血管作用和对心肌的正性变力作用外，还具有明显的致心肌肥大作用[7]。运动可明显降低高血压、提高心肌收缩性[5，8]，那么探讨CGRP是否在运动心肌肥大形成中具有一定的调节作用就是一个十分有意义的研究课题。目前尚未见有关文献报道。本实验采用放射免疫方法，通过测定运动性肥大心脏心肌局部CGRP含量变化测定，以探讨CGRP在运动性心肌肥大形成中的作用。
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1 实验方法
1.1 材料
体重220～250g雄性Wistar大鼠12只，购自北京医科大学实验动物中心。CGRP放免分析试剂盒购自东亚免疫技术研究所。其余试剂为国产分析纯。
1.2 大鼠运动模型
运动性心肌肥大模型：Wistar大鼠6只，每日游泳运动1次，每次2h，共10周。游泳池40×60×60cm3，水温33～34℃。最后1次游泳24h后取材。对照Wistar大鼠6只，同等条件下饲养10周后取材。
1.3 血压和心肌肥大计算
大鼠称体重(BW)后，戊巴比妥钠腹腔注射麻醉(35mg/kg)。右颈总动脉插管，稳定5min，用RM—6000生理多道仪测动脉压。然后开胸快速取出心脏，生理盐水冲洗，沿室间隔剔除心房和右心室，称左心重(LVW)。以LVW/BW为心系数。
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1.4 心肌和血浆CGRP放射免疫测定
取左心室心肌组织200～300mg，放入1N冰醋酸，100℃水浴10min，4℃3000rpm离心15min。取上清20℃保存。大鼠腹主动脉取血2～3ml，加入含10%EDTA二钠30μl和抑肽酶40μl的试管
中，4℃3000rpm离心10min分离血浆。加样具体操作按试剂盒说明书进行。
1.5 统计处理
数据用平均数±标准差表示，采用两组间均数t检验行统计处理。
2 结果
运动大鼠心系数比对照组值高35%(p<0.01)。运动大鼠收缩压和舒张压与对照组大鼠相比无显著差异(p>0.05)。
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表1 运动大鼠血压和心系数
Table 1 Blood pressure(BP) and left ventricular weight/body
weight(LVW/BW) in swimming rats(n=6) 组别Groups
血压BP(mmHg)
心系数LVW/BW(mg/g)
对照组Control
96±10/78±8
2.12±0.16
游泳组Swimming
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94±5/70±4
2.86±0.12*
*p<0.05,与对照组比较,compared with control
实验结果表明运动大鼠心肌CGRP含量比对照组提高70%，血浆CGRP含量比对照组提高47%(表2)。表2 运动大鼠心肌和血浆CGRP含量
Table 2 CGRP levels of left ventricular
myocardium and plasma in swimming rats(n=6) 组别Groups
myocardium(pg/mg)
plasma(pg/ml)
, 百拇医药
对照组Control
5.17±0.27
176±36
游泳组Swimming
8.78±0.23*
258±54*
*p<0.05,与对照组比较,compared with control.
3 讨论
CGRP是第一个通过分子生物学技术发现的生物活性肽，在体内主要分布于中枢和外周神经系统，后来发现它也广泛存在于心血管系统，是调节心血管活动的重要肽能神经递质[6，7]。大量研究已证实，CGRP是体内已知最强的扩血管物质，有强大的舒张冠状动脉作用，并参与高血压及休克形成机制[6，9]。对心肌具有正性变力和变时作用，使心肌收缩力增强，心输出量增加[6，9]。CGRP致心肌肥大作用是最近才发现。研究表明CGRP可明显增加成年哺乳动物心肌细胞蛋白质合成和DNA合成。进一步用CGRP1受体阻断剂和蛋白激酶C(PKC)阻断剂可明显抑制CGRP致心肌肥大的作用。说明CGRP致心肌肥大的效应是通过CGRP1受体，经PKC信号传导途径实现的[7]。
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我们前期研究表明心肌AngⅡ、ET和ANF等心血管自身分泌的活性肽在运动性心肌肥大形成中明显提高了176%、40%和23%，提示这些活性肽参与了其形成机制[4，5]。本实验结果表明运动心肌肥大时，心肌CGRP含量明显提高了70%，其提高幅度仅次于AngⅡ，但明显高于ET和ANF。提示CGRP这类心血管神经调节肽与AngⅡ、ET和ANF等心血管自身分泌的活性肽一样，在运动性心肌肥大的形成中具有重要的调节作用。
运动性心肌肥大与高血压等病理性心肌肥大细胞表型在结构和功能方面的改变不同[10]，而cAMP和PKC对细胞表型的变化具有重要的调节作用[11，12]。目前对CGRP正性肌力的作用机制的研究结果提示，可能是激活腺苷酸环化酶，促使细胞内cAMP水平升高而发挥的生物学效应[13]。运动心肌肥大在功能上不同于病理性心肌肥大的突出表现之一，就是前者心肌收缩力增强，研究已发现运动性肥大心脏心肌cAMP水平提高[14]，这与CGRP的正性肌力作用及其可能机制相吻合。对CGRP致心肌肥大机制研究结果表明，其效应可能是经PKC信号传导途径实现的[7]。已有文献报道心肌细胞内PKC对其肌球蛋白重链α亚型具有上调作用[12]。我们前期研究已证实运动性肥大心脏与高血压肥大心脏心肌肌球蛋白重链变化明显不同，前者α亚型增多，后者β亚型增多[10]。这与CGRP的致心肌肥大机制相一致。
, 百拇医药
*本课题为国家自然基金资助项目(编号：39500168)
4 参考文献
[1]Hasenfuss G,Just H. Myocardial phenotype changes in heart failure:cellular and subcellular adaptations and their functional significance.Br Heart J 1994;72(supplement):s10-17.
[2]Yamazaki T,Komuro I,Yazaki Y.Molecular mechanism of cardiac cellular hypertrophy by mechanical stress.J Mol cell Cardiol 1995;27:133-140.
[3]Ogawa T,Linz W,Stevenson M,et al.Evidence for load-dependent and load-independent determinants of cardiac natriuretic peptide production. Circulation 1996;93:2059-2067.
, 百拇医药
[4]李维根，高云秋，张继峰等.血管紧张素Ⅱ在运动性心肌肥大中的作用.中国运动医学杂志.1994，13(3)：133-135.
[5]李昭波，高云秋，唐朝枢.运动对自发性高血压大鼠心肌血管紧张素Ⅱ含量的影响.体育科学.1997，17(2)：80.
[6]汤健，唐朝枢.循环系统的内分泌功能.北京医科大学中国协和医科大学联合出版社.1998年9月第1版，122-132.
[7]Bell D,Schluter KD,Zhou X J,et al.Hypertrophic effect of calcitonin gene-related peptide(CGRP) and amylin on adult mammalian ventricular cardiomyocytes.J Mol Cell Cardiol 1995,27:2433-2443.
, 百拇医药
[8]李昭波，高云秋.心肌收缩成分缩短加速度的测定及在运动心脏研究中的应用.中国运动医学杂志.1996，15(2)：101-105.
[9]Wang X,Han CD,Fiscus R R,et al. Hypotension-and endotoxin-induced alterations in calcitonin gene_related peptide(CGRP):Modulation by dexamethasone.Circulatory shock 1991,34:217.
[10]李昭波，高云秋，刘秀华等.运动性和病理性心肌肥大肌球蛋白α和β重链变化比较.体育科学.1997，17(1)：50-53.
[11]Morano I,Adler K,Weismann K,et al.Correlation of myosin heavy chain expression in the rat with cAMP in different models of hypertension_induced cardiac hypertrophy.J Mol Cell Cardiol 1993,25:387_394.
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[12]Kariya K,Karns L R,Simpson PC.Expression of a constitutively activated mutant of the β_isoenzyme of protein kinase C in cardiac myocytes stimulates the promoter of the β_myosin heavy chain isogene J Biological Chemistry 1991,266(16):10023_10026.
[13]Wang X,Han C and Fiscus R R.Calcitonin gene_related peptide(CGRP) causes endothelium_dependent cyclic AMP,cyclic GMP and vasorelaxant responses in rat abdominal aorta. Neuropeptides 1991,20:115.
[14]Dunbar C C,Klinski M I.Cardiac intracellular regulation:exercise effects of the cAMP system and A_kinase. Med Sci Sports Exerc 1994,26(12):1459-1465.
(1997.12.05收稿), 百拇医药
单位：李昭波 高云秋 李维根 (北京医科大学第三医院运动医学研究所 北京 100083)；唐朝枢 (北京医科大学心血管基础研究所)
关键词：降钙素基因相关肽；心肌肥大；运动
中国运动医学杂志990102 提要 我们的前期研究发现心血管系统自身产生和分泌的调节肽参与运动性心肌肥大形成机制，但对心血管系统肽能神经纤维分泌的神经递质是否参与其机制尚不清楚。本实验采用放射免疫方法对运动性肥大心脏心肌局部降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide,CGRP)含量变化进行研究。结果表明，大鼠游泳运动10周后，心系数比对照组增加35%，心肌CGRP含量明显提高70%，血浆CGRP含量提高47%。这一结果提示，CGRP这一心血管神经调节肽在运动性心肌肥大形成中具有重要的调节作用，从已知CGRP作用机理推断，CGRP可能对运动性肥大心脏心肌收缩性的提高和肌球蛋白α重链的增加具有积极意义。
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Level of Calcitonin Gene Related Peptide Left in Myocardium andPlasma are Elevated inSwimming-inducedCardiac Hypertrophied Rats
Li Zhaobo,Gao Yunqui,Li Weigen,Tang Zhaoshu(1)
Institute of Sports Medicine,3rd Hospital,Institute of Cardiovascular Research(1)
Beijing Medical University,Beijing 100083
Our prior studies showed cardiac active peptides by autocrine or paracrine,such as angiotensin Ⅱ,endothelin and atrial natriuretic factor,may play important roles in physiological cardiac hypertrophied remodelling.But there is very little known about the role of calcitonin generelated peptide(CGRP), a 37 aminoacids neuropeptide in nerves found throughout all regions of the heart,in physiological cardiac hypertrophied remodelling.The level of CGRP in swimminginduced hypertrophied myocardium and plasma were measured by radioimmunoassay.Rats were subjected to a 10 weeks swimming program.The result showed that swimmers increased their left ventricular weights by 35%(p<0.05) and level of CGRP in myocardium and plasma were increased by 70% and 47% after,compared with matched sedentary controls (p<0.05).It suggests that the chronic hypertrophied response if the heart to physiological loads is influenced by the neuropeptide in heart nerves such as CGRP.
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Key words: CGRP,cardiac hypertrophy,exercise
心血管系统局部存在多种调节肽，但其来源不同。有的是心血管系统自身产生和分泌的，如血管紧张素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ,AngⅡ)、心钠素(atrial natriuretic factor,ANF)、内皮素(endothelin,ET)等。另一类是心血管系统肽能神经纤维分泌的神经递质，如CGRP、阿片肽(opioid peptides)等。大量研究已证实AngⅡ、ET和ANF等心血管自身分泌的活性肽在高血压等病理性心肌肥大形成中具有重要作用[1，2，3]。我们的前期研究表明，AngⅡ、ET和ANF也参于运动性心肌肥大形成中的机制[4，5]。过去对心血管系统肽能神经纤维分泌的神经递质在心血管机能的调节作用研究较多[6]，而对其是否参与心肌肥大形成机制并不清楚。最近文献报道心血管的神经递质CGRP除强烈的扩血管作用和对心肌的正性变力作用外，还具有明显的致心肌肥大作用[7]。运动可明显降低高血压、提高心肌收缩性[5，8]，那么探讨CGRP是否在运动心肌肥大形成中具有一定的调节作用就是一个十分有意义的研究课题。目前尚未见有关文献报道。本实验采用放射免疫方法，通过测定运动性肥大心脏心肌局部CGRP含量变化测定，以探讨CGRP在运动性心肌肥大形成中的作用。
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1 实验方法
1.1 材料
体重220～250g雄性Wistar大鼠12只，购自北京医科大学实验动物中心。CGRP放免分析试剂盒购自东亚免疫技术研究所。其余试剂为国产分析纯。
1.2 大鼠运动模型
运动性心肌肥大模型：Wistar大鼠6只，每日游泳运动1次，每次2h，共10周。游泳池40×60×60cm3，水温33～34℃。最后1次游泳24h后取材。对照Wistar大鼠6只，同等条件下饲养10周后取材。
1.3 血压和心肌肥大计算
大鼠称体重(BW)后，戊巴比妥钠腹腔注射麻醉(35mg/kg)。右颈总动脉插管，稳定5min，用RM—6000生理多道仪测动脉压。然后开胸快速取出心脏，生理盐水冲洗，沿室间隔剔除心房和右心室，称左心重(LVW)。以LVW/BW为心系数。
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1.4 心肌和血浆CGRP放射免疫测定
取左心室心肌组织200～300mg，放入1N冰醋酸，100℃水浴10min，4℃3000rpm离心15min。取上清20℃保存。大鼠腹主动脉取血2～3ml，加入含10%EDTA二钠30μl和抑肽酶40μl的试管
中，4℃3000rpm离心10min分离血浆。加样具体操作按试剂盒说明书进行。
1.5 统计处理
数据用平均数±标准差表示，采用两组间均数t检验行统计处理。
2 结果
运动大鼠心系数比对照组值高35%(p<0.01)。运动大鼠收缩压和舒张压与对照组大鼠相比无显著差异(p>0.05)。
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表1 运动大鼠血压和心系数
Table 1 Blood pressure(BP) and left ventricular weight/body
weight(LVW/BW) in swimming rats(n=6) 组别Groups
血压BP(mmHg)
心系数LVW/BW(mg/g)
对照组Control
96±10/78±8
2.12±0.16
游泳组Swimming
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94±5/70±4
2.86±0.12*
*p<0.05,与对照组比较,compared with control
实验结果表明运动大鼠心肌CGRP含量比对照组提高70%，血浆CGRP含量比对照组提高47%(表2)。表2 运动大鼠心肌和血浆CGRP含量
Table 2 CGRP levels of left ventricular
myocardium and plasma in swimming rats(n=6) 组别Groups
myocardium(pg/mg)
plasma(pg/ml)
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对照组Control
5.17±0.27
176±36
游泳组Swimming
8.78±0.23*
258±54*
*p<0.05,与对照组比较,compared with control.
3 讨论
CGRP是第一个通过分子生物学技术发现的生物活性肽，在体内主要分布于中枢和外周神经系统，后来发现它也广泛存在于心血管系统，是调节心血管活动的重要肽能神经递质[6，7]。大量研究已证实，CGRP是体内已知最强的扩血管物质，有强大的舒张冠状动脉作用，并参与高血压及休克形成机制[6，9]。对心肌具有正性变力和变时作用，使心肌收缩力增强，心输出量增加[6，9]。CGRP致心肌肥大作用是最近才发现。研究表明CGRP可明显增加成年哺乳动物心肌细胞蛋白质合成和DNA合成。进一步用CGRP1受体阻断剂和蛋白激酶C(PKC)阻断剂可明显抑制CGRP致心肌肥大的作用。说明CGRP致心肌肥大的效应是通过CGRP1受体，经PKC信号传导途径实现的[7]。
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我们前期研究表明心肌AngⅡ、ET和ANF等心血管自身分泌的活性肽在运动性心肌肥大形成中明显提高了176%、40%和23%，提示这些活性肽参与了其形成机制[4，5]。本实验结果表明运动心肌肥大时，心肌CGRP含量明显提高了70%，其提高幅度仅次于AngⅡ，但明显高于ET和ANF。提示CGRP这类心血管神经调节肽与AngⅡ、ET和ANF等心血管自身分泌的活性肽一样，在运动性心肌肥大的形成中具有重要的调节作用。
运动性心肌肥大与高血压等病理性心肌肥大细胞表型在结构和功能方面的改变不同[10]，而cAMP和PKC对细胞表型的变化具有重要的调节作用[11，12]。目前对CGRP正性肌力的作用机制的研究结果提示，可能是激活腺苷酸环化酶，促使细胞内cAMP水平升高而发挥的生物学效应[13]。运动心肌肥大在功能上不同于病理性心肌肥大的突出表现之一，就是前者心肌收缩力增强，研究已发现运动性肥大心脏心肌cAMP水平提高[14]，这与CGRP的正性肌力作用及其可能机制相吻合。对CGRP致心肌肥大机制研究结果表明，其效应可能是经PKC信号传导途径实现的[7]。已有文献报道心肌细胞内PKC对其肌球蛋白重链α亚型具有上调作用[12]。我们前期研究已证实运动性肥大心脏与高血压肥大心脏心肌肌球蛋白重链变化明显不同，前者α亚型增多，后者β亚型增多[10]。这与CGRP的致心肌肥大机制相一致。
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*本课题为国家自然基金资助项目(编号：39500168)
4 参考文献
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[11]Morano I,Adler K,Weismann K,et al.Correlation of myosin heavy chain expression in the rat with cAMP in different models of hypertension_induced cardiac hypertrophy.J Mol Cell Cardiol 1993,25:387_394.
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[12]Kariya K,Karns L R,Simpson PC.Expression of a constitutively activated mutant of the β_isoenzyme of protein kinase C in cardiac myocytes stimulates the promoter of the β_myosin heavy chain isogene J Biological Chemistry 1991,266(16):10023_10026.
[13]Wang X,Han C and Fiscus R R.Calcitonin gene_related peptide(CGRP) causes endothelium_dependent cyclic AMP,cyclic GMP and vasorelaxant responses in rat abdominal aorta. Neuropeptides 1991,20:115.
[14]Dunbar C C,Klinski M I.Cardiac intracellular regulation:exercise effects of the cAMP system and A_kinase. Med Sci Sports Exerc 1994,26(12):1459-1465.
(1997.12.05收稿), 百拇医药