近10年来中国心脑血管病发病率、死亡率和危险因素仍呈直线上升趋势，而西方国家已呈平缓下降趋势。心脑血管病构成我国40.72％的死亡(头号杀手)，为国人造成了巨大的健康威胁与经济负担。目前，心脑血管疾病防治的进展，还不能从根本上解决国人心脑血管疾病发病率和死亡率逐年上升的问题。国家科技部批准“心脑血管疾病发病与防治的基础研究”为国家重大基础发展规划“973”资助项目(2000~2005年)，旨在建立心脑血管疾病发病的分子机理和整合研究的新观念，形成具有中国特色的心脑血管病基础研究体系，以期在心脑血管疾病发病的共同机制和防治的理论研究上取得突破。经项目组成员五年的共同努力，在下述重要科学问题的研究上取得了一批自主创新的科研成果。
1　心脑血管疾病发病新危险因素的研究
1.1　高同型半胱氨酸血症是心脑血管疾病发病的新的独立危险因子　
      心脑血管疾病是复杂性疾病，是遗传因素和多种内外环境因素共同作用的结果。除传统危险因子外，近年来逐步确立了同型半胱氨酸在心脑血管疾病发病中的作用。高同型半胱氨酸血症在我国特别高发，这可能与国人的饮食和生活习惯有密切的关系，但与国人遗传易感性是否有关尚不清楚。我们通过建立国内最大规模的脑卒中病例-对照(case-control)研究人群，包括脑中风患者2 000例(其中脑出血503例，脑血栓形成1 497例，这是目前国际上最大的一组病例)以及对照2  000例的研究，发现血浆同型半胱氨酸水平增高(≥16.0 mmol/L)，则增加总体脑卒中发病危险87%[1]; 高同型半胱氨酸血症不仅是缺血性脑卒中，而且也是出血性脑中风的危险因素，增加脑出血发病危险94%。同型半胱氨酸代谢调控基因——亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)基因的C677T多态性与国人脑卒中发病相关[2]。血浆同型半胱氨酸水平升高还增加肺动脉栓塞的危险。
1.2　高同型半胱氨酸血症诱发心脑血管病的氧化应激和炎症损伤　
      同型半胱氨酸是多功能损伤因子，目前认为，高同型半胱氨酸血症诱发心脑血管病的机制主要是在过渡金属离子(Fe3+或Cu2+)的存在下，同型半胱氨酸发生自身氧化，生成多种强氧化产物，如氧自由基导致细胞结构和功能的损伤，以及特异地诱导血管内皮细胞和平滑肌细胞发生内质网应激，损害细胞功能。我们新发现同型半胱氨酸能够以自身氧化产物作为抗原刺激，激活体内多种免疫细胞，如直接刺激B细胞增殖和分泌，放大已激活的T细胞[3~4]，直接诱导人外周血单核细胞分泌CXC类趋化因子IL-8和CC类趋化因子MCP-1的合成及分泌增加，其分子机制是通过PKC/CaM/ROS/Ref-1/p38- ERK1/2 MAPK/NFkB 途径；PPAR-g激动剂可通过抑制ROS和NF-kB 途径，抑制刺激的趋化因子IL-8和MCP-1合成及分泌的增加。结果证实，同型半胱氨酸作为炎症原因子(proinflam-matory  factor)参与动脉粥样硬化等血管慢性炎症和血管损伤的早期发病[5]。高同型半胱氨酸血症的动脉粥样硬化患者的研究证实高同型半胱氨酸血症比已知的氧化应激损伤更为严重的危害，是其放大单核巨噬细胞对其他致病危险因素引起的炎症免疫反应性，加速动脉粥样硬化的发生和发展。服用小剂量叶酸降低血浆高同型半胱氨酸水平，同时明显改善了单核巨噬细胞炎症免疫的高反应性[6]。
1.3　防治高同型半胱氨酸血症的新策略　
      机体自身具有强大的维持稳态的能力，维持自稳态的不同的生物活性物质彼此间处于相互作用的平衡关系。我们注意到代谢中(终)产物分子间动态平衡的关系，蛋氨酸代谢产物，如S-腺苷蛋氨酸、S-腺苷同型半胱氨酸、同型半胱氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、牛磺酸和硫化氢等，及其合成产物谷胱甘肽和金属硫蛋白等，形成庞大的蛋氨酸“代谢家系分子群”(“代谢同源分子群”)，各成员具有彼此相对独立的生物学效应，彼此间又相互作用形成复杂的“网络”关系和动态平衡。S-腺苷蛋氨酸及S-腺苷同型半胱氨酸可活化同型半胱氨酸生成的酶——胱硫醚-b-合酶(cystathionine-b-synthase  CBS)，并抑制同型半胱氨酸代谢的甲基四氢叶酸还原酶活性，导致同型半胱氨酸生成进一步增加。半胱氨酸在体内可加速同型半胱氨酸自身氧化，增强同型半胱氨酸的氧化应激损伤；而牛磺酸、金属硫蛋白、谷胱甘肽及硫化氢等则可通过膜稳定、清除自由基及维持钙稳态等多种效应，对抗同型半胱氨酸的细胞损伤作用。因此，利用蛋氨酸代谢“家系”成员间的“网络”关系和动态平衡，探寻同型半胱氨酸生物学效应和代谢通路的机体内源性拮抗剂和抑制剂，可能是具有临床应用前景的防治高同型半胱氨酸血症的新策略[7~8] 。
2　心血管重塑是心脑血管疾病共同的病理过程
2.1　血管重塑　
高血压、动脉硬化及血栓形成等血管损伤性疾病，在发病过程中都具有血管的细胞迁移、肥大、增殖、坏死及凋亡等表现，细胞外基质的成份和量发生变化，以致血管的形态结构和功能代谢都发生了显著改变，称为重塑(Remo-deling)。心血管重塑是多种心血管疾病发生和发展的共同病理基础，也是目前心血管疾病防治的重要靶的。
2.1.1　血管外膜损伤是诱导血管重塑的重要机制之一　以往重视了血管内皮损伤在血管重塑发病中的作用，我们发现血管外膜成纤维细胞产生和分泌骨桥蛋白(osteopontin)、肝细胞生长因子、结缔组织生长因子、一氧化氮和肾上腺髓质素等许多种血管活性物质；发现外膜成纤维细胞上存在有肝细胞生长因子受体及内皮生长因子1型受体。这些血管活性物质通过自分泌/旁分泌作用，促进外膜成纤维细胞增殖、迁移和表型转化，胶原合成的量和质都发生改变。应用生物蛋白胶携带骨桥蛋白反义寡核苷酸经血管外膜途径给药，可以明显抑制球囊导管损伤引起的动脉新生内膜形成和再狭窄。成纤维细胞向肌性成纤维细胞表型转化是血管外膜细胞参与血管重塑的始动环节，这为干预血管重塑提供了新的治疗靶点。我们在血管外膜成纤维细胞上发现，血管紧张素II通过NADPH氧化酶产生氧自由基调节细胞向肌性成纤维细胞表型分化；PKCa和PhoA/POKa通路参与了TGFb1诱导的细胞表型转化过程[9]。此外，TGFb1诱导AF向MF表型转化时出现一种快速瞬时激活和快速失活的外向钾电流(A-type channels)，这一新型离子通道的出现可作为识别肌性成纤维细胞的新特征[10]。
2.1.2　参与血管重塑的新基因——增殖抑制基因HSG　对自发性高血压大鼠和正常血压大鼠的平滑肌细胞进行基因差异筛选，发现并克隆了具有抑制细胞增生功能的增殖抑制基因(hyperplasia suppressor gene,  HRG)。高血压时HSG表达降低；而在血管平滑肌细胞中过表达HSG，则抑制血清及生长因子所刺激的血管平滑肌细胞增殖。整体动物颈动脉球囊拉伤后，腺病毒介导HSG基因转入可以显著抑制再狭窄的发生。它的作用机制，是HSG通过抑制Ras-ERK/MAPK信号并将细胞周期阻断在G0/G1期，从而抑制细胞增殖。HSG抑细胞增殖作用与基因上的ras结合位点相关，并不依赖于其线粒体融合位点[11]。
2.2　动脉粥样硬化血管重塑发病的新机制
2.2.1　雄激素缺陷可能参与动脉粥样硬化的发生和发展　高脂饮食复制雄性小鼠高胆固醇血症模型上用双向电泳和质谱分析肝脏激素调节蛋白的表达变化发现，主要尿蛋白系列、碳酸酐酶Ⅲ、谷胱甘肽S转移酶P2三个受雄激素调控的蛋白质的表达都下调。给小鼠肌肉注射人绒毛膜促性腺激素发现，高胆固醇血症小鼠血清、睾丸和肝脏里这三个蛋白表达量均降低，提示饮食引起的高胆固醇血症可能导致雄激素缺陷，而雄激素缺陷也可能参与动脉粥样硬化的发生和发展[12]。在小规模的临床流行病学观察中也发现男性动脉粥样硬化发病与低血清雄激素水平相关。
2.2.2　血流动力学因素在动脉粥样硬化发生中起重要作用　在兔动脉-静脉互换移植合并高脂饮食的速发型动脉粥样硬化模型上发现，自体静脉移植可以模拟冠脉搭桥后血管壁的重塑；血管移植合并高脂饮食后对高脂诱导动脉硬化的易感性高于对照血管，易发生不稳定斑块；移植动脉与对照动脉均发生了适应性重塑，细胞的凋亡和MMPs参与了此过程；动脉移植于静脉后，其结构逐渐静脉化，对动脉硬化的易感性明显低于对照动脉。这些结果表明，在血流动力学与高脂血症两个因素中，前者在动脉粥样硬化发生的过程中可能起着更重要的作用[13]。
2.2.3　氧化型低密度脂蛋白受体1(LOX-1)在动脉粥样硬化形成的早期事件中起重要作用　在兔自体静脉移植物粥样硬化模型上发现：(1)在兔自体静脉移植物的内皮和新生内膜表面也有LOX-1的表达，LOX-1的表达和内膜厚度显著正相关；(2)高胆固醇血症引起的静脉移植物动脉粥样硬化病变部位LOX-1的表达更显著上调，LOX-1的表达和血清总胆固醇水平也显著正相关；(3)在静脉移植物新生内膜和动脉粥样硬化病灶中，管腔内皮细胞和泡沫细胞均表达LOX-1，其中内皮细胞表达最强。高胆固醇血症可以通过上调内皮细胞和血管平滑肌细胞LOX-1的表达，从而促进静脉移植物动脉粥样硬化的发生和发展。这些结果表明，LOX-1在内皮和新生内膜的过度表达可能是动脉粥样硬化形成的早期事件，并且LOX-1介导的内皮细胞活化或功能失调可以存在于非动脉粥样硬化部位，使这些部位成为易于发生动脉粥样硬化的区域。低剂量的洛沙坦(血管紧张素II的AT-1受体阻断剂)治疗在不影响血脂水平的情况下，可以减轻静脉移植物动脉粥样硬化的病变程度，其效应与下调LOX-1的表达有关，这可能是血管紧张素II受体阻断剂抗动脉粥样硬化的新机制[14]。
2.2.4　感染因素促进动脉粥样硬化的发生发展　感染因素在我国人群中非常普遍，临床血清流行病学大样本人群(上海和江苏)分析了我国常见病原体——人巨细胞病毒(HCMV)、幽门螺旋菌、肺炎衣原体(Cpn)、EB病毒、B型柯萨奇病毒、A型流感病毒、B型流感病毒、结核杆菌及乙肝病毒等多种感染与冠状动脉粥样硬化之间的相关性，并检测动脉粥样硬化病变部位各种病原体的相关抗原及基因表达，其结果显示，我国人群的人巨细胞病毒、肺炎衣原体慢性感染与冠状动脉动脉粥样硬化发生率正相关。在动脉粥样硬化患者血管组织中分别或同时检测出了HCMV基因、即刻早期反应基因及晚期反应基因，多见于血管内膜下平滑肌细胞，并可检出肺炎衣原体抗原以及肺炎衣原体外膜蛋白基因。提示HCMV可能参与了动脉粥样硬化发生， HCMV基因片段的检出可能与动脉粥样硬化的转归有关。体外实验观察到 HCMV可能通过调节内皮细胞趋化因子的表达参与动脉粥样硬化的发生发展。人群肺炎衣原体慢性感染及血清C反应蛋白水平均与冠状动脉粥样硬化发生率显著相关，其中血清C反应蛋白水平与冠状动脉粥样硬化病变程度呈正相关，而血清肺炎衣原体抗体水平与粥样硬化的病变程度无相关。这些结果提示炎症反应贯穿于动脉粥样硬化发生发展的全过程，而感染似乎在动脉粥样硬化发病中不起主要的作用，尤其是对动脉粥样硬化斑块进展不起重要影响。我们未发现所观察的其他病原体(包括国人高感染的乙肝病毒和流感病毒)与我国人群动脉粥样硬化发病的相关性。
      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密切相关。 检测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型和B型流感病毒、结核杆菌抗体IgG/IgA及乙肝病毒表面抗原，其结果显示，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粥样硬化的作用。随访感染负荷对放置支架后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，由此推断上述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做出回答。
      实验研究人巨细胞病毒感染人内皮细胞后多种炎症因子的水平均显著升高。利用巨细胞病毒感染的ApoE基因敲除小鼠(动脉粥样硬化模型)研究发现，该小鼠在高脂饮食喂养合并感染后动脉炎症细胞的浸润增加，粥样硬化斑块程度较非感染者更为严重。对照C57BL/6小鼠在高脂、高蛋氨酸饮食与巨细胞病毒感染三种因素复合下，不但发生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、平滑肌细胞增生以及泡沫细胞出现等动脉粥样硬化特有病理形态的变化。
      从树突状细胞的参与入手研究动脉粥样硬化发病的免疫机制，炎症刺激因子糖基化终产物促进树突状细胞成熟，并促进树突状细胞释放炎症因子，加速和放大炎症免疫反应，同时上调树突状细胞 SR-A和RAGE的表达。而氧化型低密度脂蛋白亦促进树突状细胞成熟和分泌多种细胞因子，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[15~16]。
2.3　心肌重塑
2.3.1　心肌重塑中细胞表型转化的调控机制　除血管紧张素转换酶外，1990年，Urata提出糜酶(chymase)是人心脏血管紧张素II(AngII)形成的主要酶，但长期缺乏体内实验依据。我们在腹主动脉缩窄诱导的心肌肥厚仓鼠中发现仓鼠心脏中存在有糜酶－AngII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。我们还发现，人心脏chymase通过生成AngII激活MMP-9和调节I型胶原表达参与了心脏重塑[17~18]。筛选心肌肥厚和重塑相关基因片段，发现了CREG和ARF1基因调控细胞凋亡、增殖和表型转化[19]。
2.3.2　肾上腺素受体介导了心肌肥大的钙信号转导机制　大鼠乳鼠培养的心肌细胞用a1-肾上腺素受体持续激动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，而该受体抑制剂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，并显著抑制苯肾上腺素引起的心肌肥大。该结果表明，a1-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，表明心肌细胞除b1-肾上腺素受体介导细胞兴奋－收缩耦联外，a1-肾上腺素受体亦发挥重要作用[20]。
2.3.3　肾上腺素受体激活心脏STAT3的信号转导通路　心脏肥大和心力衰竭等发病的细胞信号转导通路是多途径的。在小鼠心肌成纤维细胞上发现b2-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a1-肾上腺素受体不能介导IL-6分泌和激活STAT3；但是，大鼠心脏a1-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。a1-肾上腺素受体激动通过PLCb/ERK1/2通路介导STAT3丝氨酸磷酸化，通过PLCb/Ca2+/c-Src/EGFR/JAK2信号通路引起STAT3酪氨酸磷酸化。这些结果表明，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[21~22]。
2.3.4　Smad4 参与心肌肥厚和心力衰竭　转移生长因子(TGF-b)在心脏发育和心脏疾病过程中具有重要的作用，而Smad4是TGF-b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。提示心肌细胞对Smad4介导的TGF-b的反应降低可能是心肌肥厚的一个新机制[23]。
3　心脑血管疾病发病的活性多肽机制
3.1　活性多肽功能多样性和受体多选择性具有重要病理生理意义　
      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，但对多种生理活动具有普遍调节意义。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、分子构型和化学修饰的影响，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。肾上腺髓质素原前体(prepro-adrenomedullin, prepro ADM，含185个氨基酸残基)在体内水解为preproADM 22-41、preproADM 45-92、preproADM 95-146和peproADM 153-185等不同生物学活性的多个肽段; ADM(含52个氨基酸残基)体内代谢成ADM 13-52、ADM 16-52、ADM 22-52和ADM 34-52等不同作用的片段。心血管活性多肽的体内效应取决于这些肽段相互的综合作用。这种同一大分子前体来源的众多小分子活性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。在原发性高血压、心肌梗死、冠心病和血管钙化等疾病过程中，preproADM的不同肽段的含量与比值变化均不同，所发挥的病理生理意义也不同[24~28]。
      一种活性肽可作用于不同的受体，表现出不同的功能。ADM属于降钙素基因相关肽(CGRP)超家系成员，除了与自身特异受体(L-1受体和RDC-1受体)结合外，还与CGRP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、交叉的生物学效应。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：RAMP2或RAMP3与CRLR共同作用分别表现为ADM1和ADM2受体表型，识别ADM；RAM1与CRLP共同作用，则表现为CGRP受体表型；RAMP1或RAMP3直接与降钙素受体作用，则表现为Amylin受体表型。
      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在离体培养的大鼠VSMCs，ADM受体不易脱敏，而降钙素基因相关肽(CGRP)受体对预先用ADM或CGRP处理后的激动剂的第二次刺激都能脱敏，表明ADM和CGRP的脱敏现象不一致；②心脏和主动脉ADM水平、ADM和RAMP2基因上调在因结扎冠状动脉左前降支引起的缺血所产生的心脏肥厚病理过程中起重要作用；③钙化的心脏和主动脉组织ADM含量增加，ADM、CRLR和RAMP2的 mRNA表达水平均升高，而RAMP3 mRNA在钙化心脏和主动脉的改变是不同的，提示ADM及其受体系统参与了心脏和主动脉钙化的调节；④因结扎冠状动脉左前降支引起急性心肌梗死的心肌ADM含量增加，ADM、RAMP2 mRNA表达水平升高。这些结果表明活性多肽的受体多选择性的变化是活性多肽参与心血管疾病调节的重要机制之一，干预活性多肽的受体多选择性，亦可能是心血管疾病防治的一个新靶
点[29~31]。
3.2　活性分子功能多样性与受体亚型密切相关　
      传统观念认为b1-肾上腺素受体通过cAMP/蛋白激酶A通路可调控细胞收缩、代谢、凋亡以及基因的表达。我们在培养的小鼠心肌细胞上研究发现，持续b1-肾上腺素受体刺激可引起心肌细胞的凋亡；持续b2-肾上腺素受体刺激却可以保护心肌细胞。L-型钙通道抑制剂，细胞内钙螯合剂以及钙调素激酶II(CaMKII)的抑制剂可完全保护心肌细胞，而选择性的蛋白激酶A抑制剂、PKI14-22以及无活性cAMP拟似剂、RP-8-CPT-cAMP对b1激动剂引起的细胞凋亡无保护作用。此外，心肌钙调素激酶II亚型CaMKII-dC过表达则显著增加b1受体介导的细胞凋亡作用，表明b1肾上腺素受体激活引起心肌凋亡的机制与经典的蛋白激酶信号通路无关，而b1受体介导的细胞内钙增加和钙调蛋白激酶激活则参与了细胞的凋亡过程[32]。研究还显示，b1-肾上腺素受体通过cAMP-PKA及G途径激活PI3K信号，活化的PI3K则通过抑制PKA依赖的钙信号而负性调节b1肾上腺素受体介导的心肌细胞收缩活动[33]。小鼠心肌细胞b1肾上腺素受体激动可呈时间依赖性地增高ERK1/2和p38丝裂原活化蛋白激酶的活性，而b2-肾上腺素受体并不影响ERK活性。Gs-PKA的参与介导了b2肾上腺素的p38MAPK信号途径。研究还发现b1和b2肾上腺素受体可以二聚体形式存在，且对配体的亲和性增加，从而导致心肌细胞收缩反应增强并扩大了细胞内信号反应，提示b肾上腺素受体亚型之间的交互作用增加了受体对激动剂的敏感性。但是，b1-受体的存在却抑制了b2受体的自主活性。提示生理情况下，心肌细胞中b1和b2-肾上腺素亚型共存可以增强受体对配体激动的反应性，同时抑制配体非依赖性的受体活性，从而有效调节心肌收缩功能，具有重要的生理意义[20]。
3.3　新的心血管活性分子及其功能
3.3.1　Intermedin1-53 　Intermedin(IMD)是2004年美国和日本学者相继发现的降钙素/CGRP家系的新成员。IMD前体由148个氨基酸组成，切割位点位于Arg100-Arg101和Arg107-Val108，分别产生两个多肽分子(preproIMD101-147和preproIMD108-147)。根据分子内调控和受体多选择性的理论，我们2005年发现了体内preproIMD于Arg93-Arg94位点水解，产生preproIMD95-147，即IMD1-53。IMD1-53是具有较ADM和CGRP更强舒张血管和降低血压作用的新肽，对CRLR受体具有多选择性，无论RAMP1，或2，或3与CRLR结合均能识别IMD1-53。用HPLC和放免测定证明人和动物(大鼠)血和组织富含IMD1-53。IMD1-53减轻缺血-再灌注引起的心脏损伤和心功能抑制，具有很强的心血管保护作用。脑室内给予IMD1-53可引起血压升高和心率加快，而静脉给予IMD1-53引起血压下降和心率加快，提示IMD1-53通过中枢和外周作用调节血压和心率[34~37]。
3.3.2　硫化氢(H2S)——心血管系统功能调节的新型气体信号分子　H2S可以在体内由半胱氨酸在胱硫脒-b-合酶(CBS)和胱硫脒-g-裂解酶(CSE)作用下生成，曾被认为是一种毒性废气，20世纪90年代，发现神经细胞中的H2S影响神经元的兴奋性参与学习和记忆功能调节，内源性H2S被认为是一种非典型的神经递质。我们证实了内源性H2S类似一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)，是参与心血管系统功能调节的新型气体信号分子。                                        
      发现正常大鼠的血管和心脏组织中存在CSE的高表达，其CSE具有高活性，产生H2S。内源性产生的H2S具有广泛的心血管效应：舒张血管平滑肌，降低血压；通过影响丝裂素活化蛋白激酶途径抑制平滑肌细胞增殖；抑制离体心肌收缩功能。静脉注射H2S，可产生短暂负性肌力，有降低中心静脉压的作用[38]。在缺氧诱导的大鼠肺动脉高压和动脉-静脉分流的高灌流肺动脉高压模型上，发现血浆H2S浓度下降，肺动脉组织H2S生成量下降，CSE mRNA水平下降。外源性给予H2S后，明显降低缺氧性肺动脉高压和右心肥大；而CSE抑制剂干预加重肺动脉高压和肺动脉的重塑。实验结果表明，CSE/H2S通路参与肺动脉高压的发病过程。在自发性高血压大鼠和NO合酶抑制剂诱导的高血压大鼠，其血浆和动脉组织H2S含量明显降低，血管CSE活性和mRNA水平下降。外源性给予H2S治疗能有效改善动物的高血压，并明显增加组织NO的生成；而CSE抑制剂干预加重高血压及其并发病。表明CSE/H2S通路在高血压的发病中起重要的调节作用。在内毒素休克和腹膜炎败血症大鼠模型上，发现主动脉、肺动脉、肠系膜上动脉、尾动脉等血管组织中H2S生成普遍增加，同时伴随NO生成减少，表明H2S参与休克时血管反应的病理生理过程，并与其他气体信号分子，如NO形成复杂的网络联系。在ISO引起心肌缺血损伤的大鼠模型上，心肌和血浆H2S水平下降，CSE活性降低，内源性CSE/ H2S通路参与了ISO引起心肌缺血损伤的病理过程。外源性给予H2S供体NaHS可增加左室发展压和收缩压，降低舒张末压，改善心功能，部分是通过清除氧自由基和减少脂质过氧化物的堆积[39~42]。
3.4　血管钙化发病的心血管活性物质调控机制
       血管钙化是动脉硬化、高血压和糖尿病血管病的常见的共同病理表现。以往认为是无机钙磷盐的被动沉积于血管细胞外基质和细胞内，近年新发现血管钙化是类似骨发育的主动过程，其发病机制尚未完全阐明，似与氧自由基、细胞凋亡及钙调节激素紊乱等多因素有关。我们通过系列的体内外实验研究发现，血管内源性内皮素、血管紧张素II和Urotensin II促进血管钙化的发生发展，而肾上腺髓质素、ghrelin、NO、CO、H2S抑制血管钙化的发生发展，其间的平衡决定血管壁细胞由收缩型转化为成骨细胞样表型。我们还发现，血管壁细胞Adrenomedullin(ADM)/ADM receptor系统是抗血管钙化形成的重要防御体系，其机制可能与cAMP/PKA途径和MAPKs途径被激活有关。体内和体外实验都证实，外源应用ADM具有显著防治血管钙化的作用，提出血管钙化的血管活性物质调控机制的假说，即：并不直接作用于钙磷代谢的血管组织局部的旁分泌/自分泌功能紊乱，最终导致血管壁细胞向成骨细胞表型转化以形成血管钙化[29~30,43~44]。
4　内源性心血管细胞保护物质的分子机制
      机体内存在有强大的自身抗病、防病机制，存在着各种内源性抗病物质和致病因子的抑制因子，内源性抗病机制能促进抗病物质的合成和分泌，抑制致病因子的合成和分泌。阐明防治心脑血管疾病的自身抗病机制，调节、恢复和补充体内的内源性抗病物质，修复心血管细胞的损伤和功能，是防治心血管疾病的一个重要的新方向，亦是发展心血管新药物和防治新途径的重要源泉。
4.1　寻找参与缺氧预处理引起的细胞保护作用的内源性物质　
在肺II型上皮细胞用蛋白质组学技术，发现缺氧预适应明显上调钙网蛋白(calreticulin, CRT)的表达，而钙网蛋白介导了该细胞的缺氧/预适应对细胞缺氧再复氧(再灌注)损伤，其机制是通过增加抗氧化的硫氧还蛋白(thioredoxine)抑制氧自由基的产生，最终抑制JNK/MAPK/AP-1而实现的。在心肌缺血预适应延迟相，用蛋白质组技术发现13个差异蛋白，其中谷胱甘肽巯基转移酶Yb4、蛋白酪氨酸磷酸酶eC、长链脂肪酸辅酶A连接酶、维生素D结合蛋白和重组活化蛋白2等5个蛋白质属首次发现与心肌缺血预适应有关。这些差异蛋白可能通过其分子伴侣功能、清除自由基、改善心肌能量代谢等参与了心肌缺血预适应延迟相的心肌保护作用。证实了HSP70可通过抑制线粒体通路和死亡受体通路的活化及其cross-talk通路，从而减轻H2O2所致的原代培养大鼠心肌细胞和C2C12肌原细胞的凋亡。采用免疫共沉淀技术发现了多个与HSP70 及aB晶状体蛋白相互作用的凋亡相关蛋白[45]。采用过表达热休克因子1(heat shock factor 1, HSF1)基因的细胞株及HSF1 基因敲除小鼠，发现HSF1可促进另一核转录因子KLF4 的表达，而KLF4可促进aB晶状体蛋白，HSP25，HSP84和 HSP86等热休克蛋白的表达。上述发现揭示了HSP基因表达调控的新机制。
4.2　炎症/缺氧诱导神经和免疫细胞分泌CGRP　
我们发现致炎因子IL-1b和趋化因子可以刺激感觉神经元神经肽降钙素基因相关肽(CGRP)表达和释放增多[46~47]，激活人和大鼠T淋巴细胞一定时间后还可诱导免疫细胞神经肽CGRP表达和分泌增多，后者以自分泌/旁分泌形式抑制T淋巴细胞的增殖和IL-2的分泌[48]，致炎因子IL-1b还可以诱导非特异免疫细胞。II型肺上皮细胞分泌神经肽CGRP增多，其机制是通过PKCg-p38/MAPK-核转录因子(NF-kB)从而引起b-CGRP分泌增加[49]。分泌的CGRP通过作用于CGRP 1受体抑制II型肺上皮细胞IL-1b引起的趋化因子MCP-1 和IL-8的分泌及其分子机制；CGRP还可通过作用于T细胞的CGRP 1受体抑制Th1和增加Th2功能，从而减轻I型糖尿病大鼠胰岛b细胞炎症损伤。在离体肺II型上皮细胞水平，用外源CGRP或CGRP转基因法以及外源性CGRP拮抗剂或肺II型上皮细胞CGRP缺失(RNAi)法均发现，CGRP参与缺氧预适应的机制之一是通过PKCe的增加，进而增加HSP70的表达，介导了肺II型上皮细胞缺氧/预适应对细胞缺氧再灌注损伤[50]。此外，经过外源CGRP或CGRP转基因法以及外源性CGRP拮抗剂或CGRP缺失(RNAi)法以及整体动物CGRP基因治疗法发现，CGRP通过增加平滑肌细胞凋亡而抑制血管损伤后的再狭窄发生[51]。
4.3　生长素(Ghrelin)的心血管保护作用　Ghrelin是含28个氨基酸残基的多肽，是2000年新发现的生长激素促分泌素受体的内源性配体，调节机体代谢称为“终极代谢激素”。近来发现心血管组织能生成ghrelin，且富含ghrelin受体。我们较系统研究了ghrelin的心血管病理生理意义，观察到ghrelin可以部分纠正败血症休克大鼠的血流动力学紊乱和代谢障碍，ghrelin具有增强心功能、减轻缺血再灌注引起的心肌损伤及改善心肌氧耗的作用和具有改善异丙基肾上腺素诱导的大鼠心肌损伤和拮抗大鼠血管钙化等治疗效应。体外实验发现ghrelin抑制人内皮细胞与单核细胞的结合、抑制NF-kB的激活和体内内毒素引起的促炎因子的产生。Ghrelin的抗炎症、抗感染作用提示它在动脉粥样硬化，尤其是伴发肥胖患者(肥胖患者的ghrelin是降低的)发病中可能起重要的调节作用[52~54] 。
5　心血管活性物质和信号转导通路的复杂体系研究
5.1　代谢同源性分子“家系”网络调节的研究模式　
      小分子活性物质种类繁多，其生物学效应间的相互作用形成复杂网络调控。目前对于分子间的相互作用的研究，主要按“功能同源”(舒缩血管、细胞生长分化等功能)或“功能同源”的分子群研究。这种研究模式对小分子活性物质并不很合适，因其结构简单(“结构同源”少)而且功能广泛(“功能同源”难归类)。我们通过对肾上腺髓质素(Adrenomedullin)的系统研究，注意到活性多肽的“分子内调控”现象，即大分子的多肽原前体(prepro-peptides)在体内形成的众多活性小分子肽段和酶解小分子中产物，活性多肽在体内的功能及对疾病的最终影响取决于这些分子相互作用的综合效应。我们对作为生物活性分子的蛋氨酸的代谢研究，蛋氨酸代谢产物包括S-腺苷蛋氨酸、半胱氨酸、S-腺苷同型半胱氨酸、同型半胱氨酸、胱氨酸、牛磺酸、H2S等，各自具有很强的生物学活性，但在体内的功能及对疾病的最终影响取决于这些分子相互作用的综合效应。我们提出小分子活性物质的“代谢同源家系”研究的新模式，研究这些同代谢来源的分子群的相互作用网络，作为研究机体复杂网络调控体系的一部分(初级部分)。在一定程度上以整合的观点阐明疾病的发生机制，而且可能从同一“家系”分子间的相互作用关系提示复杂疾病防治的新策略。
5.2　肾上腺素受体在心血管重塑调控中的网络调节模式研究 　
      心脑血管疾病是多因素参与发病的复杂疾病。我们探索用复杂系统的研究理念和方法研究肾上腺素受体对心脏血管重塑的调控网络。我们先从激动肾上腺素受体引起心血管重塑时的基因表达调控网络入手，初步确定了在现有基因芯片上的心脏和血管平滑肌表达的基因，找到一些与重塑过程相关的基因(组)群，发现了不同肾上腺素受体(及亚型)激动引起不同的基因表达谱变化，揭示了生理性心脏生长和病理性心脏肥厚过程中基因表达谱的差别。在正常生长发育中的生理性心肌重塑，基因表达群谱的改变利于维持生长发育所需要的平衡状态。病理性心肌重塑所涉及的基因表达群谱改变与生理性重塑虽有相似之处，但病理因素的存在引起了特征性变化，为细胞结构物质基因群和能量代谢基因群的不平衡变化，这种变化有可能是最终导致心衰的病理基础。在各种不同因素引起的心血管重塑过程中存在有一些共同变化基因，对这些基因的认识有助于揭示重塑过程的共同调节环节和关键信号分子。
      初步建立了适合本课题需要的数据聚类和网络分析的一些计算方法和软件，确定了一些基因类群以及一些基因与基因之间的依存和调控关系，尝试了对数据的挖掘，构建局部的基因表达网络和建立了初级数学模式。通过对基因群的启动子预测分析，发现聚为同一类的基因可能有共同的启动子，为揭示基因调控规律提供了依据。在此基础上，我们构建转录因子及受其调控的基因之间的关系，作为支持向量机方法的学习集，通过bayes估计和启动子分析，结合传统分子生物学试验构建信号转导通路调控网络。我们对肾上腺素受体引起心肌重塑的比较蛋白质组学进行了研究。与基因表达变化相似，肾上腺素受体激动引起心肌细胞蛋白质表达变化主要是细胞结构蛋白、骨架蛋白、转运相关膜蛋白、信号转导相关蛋白及转录因子等，深入的数据分析和信息挖掘正在进行中。这部分工作将在蛋白质水平揭示信号分子的调节网络，为本项目的深入和持续发展奠定了基础[55]。
6　心血管细胞内新的分子转运体系
      我们探寻并构建了细胞内给药载体，发现了新的具有穿膜和穿核效应的分子PDCD5，以及PDCD5的转导功能区，利用PDCD5的转导功能区成功将P53多肽和NEMO结合多肽导入细胞，并发挥了多肽的生物学活性。在电脉冲导入技术的条件优化方面开展了一系列的研究，建立的新的技术路线，并开展了多种治疗性基因的小鼠骨骼肌电脉冲导入治疗糖尿病、肥胖、骨质疏松等疾病的整体动物实验研究[56]。
      根据近几年RNA干扰技术和microRNA (miRNA)研究的迅猛发展，我们对这方面的研究作了相应跟踪，主要策略是利用内源性的miRNA能够通过与靶 mRNA 特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译，从而对基因进行转录后的表达调控的特性来抑制某些内源性心血管活性物质如内皮素、血管紧张素II的过度表达，以达到治疗心脑血管疾病的目的[57]。我们构建了人心脏组织特异性miRNA的cDNA文库，发现了在心脏高表达的5种新的miRNA。目前正在构建血管内皮细胞的特异性miRNA的cDNA文库，克隆相应的miRNA，建立组织和细胞特异性miRNA表达谱。运用基因微芯片技术平台筛选某些miRNA调控的对应靶基因群，进而有针对性地在细胞、组织和动物整体水平进行转基因和基因敲除实验，分析特定miRNA功能。预期可确认一些心血管系统中组织和细胞特异性表达的miRNA，确定其相应的细胞学功能，尤其了解其与心脑血管疾病发病机理的相关性，阐明心脑血管疾病发生中的RNA调控机制，使我们对重大疾病的病因及分子机制得到深入的认识，并发现以RNA分子为对象的治疗靶标和早期诊断标识，并为其防治提供新的思路和方法。
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