降钙素基因相关肽/蛋白激酶A：调节动脉导管通畅性的新途径

CGRP通过PKA途径抑制平滑肌细胞增殖迁移及氧化应激，维持新生儿动脉导管开放并防止重塑，为先天性心脏病治疗提供新靶点。

吴彦贤|刘一青|詹仁龙|蔡小萍|黄尚恩|吴斌楠|罗世兴|陈一辰|戴振坤|吴俊仁|曾玉欣|叶俊来|徐正豪

台湾高雄医科大学附属医院儿科，高雄医科大学，高雄

摘要

动脉导管（DA）的关闭是通过血管收缩和随后的血管重塑来实现的。钙调神经磷酸肽（CGRP）已被证明具有血管扩张和抗重塑作用，但其在动脉导管中的作用尚不清楚。本研究旨在阐明CGRP在调节动脉导管中的作用和机制。在体内实验中，我们研究了CGRP对新生大鼠动脉导管通畅性和血管重塑的影响；而在体外实验中，我们检测了CGRP的血管扩张效应。在体外培养的动脉导管平滑肌细胞（DASMCs）中，我们研究了CGRP的抗重塑作用及其潜在机制，并探讨了蛋白激酶A（PKA）和CGRP受体在CGRP信号传导中的作用。我们的研究结果首次表明，CGRP可以减轻新生大鼠动脉导管的内膜增厚并维持其通畅性。在动脉导管环中，CGRP能够抑制氧气诱导的血管收缩。在DASMCs中，CGRP减少了由血小板衍生生长因子（PDGF）-BB引起的细胞增殖、迁移、活性氧（ROS）的产生、钙释放以及MAPKs和Akt的激活。这些体外实验结果在PKA抑制剂和CGRP受体拮抗剂的作用下均得到了减弱。总之，CGRP通过PKA通路促进血管扩张并发挥抗重塑作用，从而防止动脉导管关闭，这表明CGRP可能成为临床管理中调节动脉导管通畅性的新药物靶点。

引言

动脉导管（DA）作为肺动脉和主动脉之间的临时血管连接，在胎儿期是不可或缺的[1]。在健康的足月婴儿中，由于氧分压升高和循环中的前列腺素（PG）E2水平下降，动脉导管通常在出生后12-24小时内功能性关闭[2]。随后在2-3周内完成解剖学上的关闭，这一过程涉及通过血管重塑使管腔永久性闭合[2][3]。动脉导管未闭（PDA）是一种常见的先天性心脏病（CHD），可能导致肺水肿，需要通过药物或手术治疗来关闭动脉导管[4]。然而，在某些依赖动脉导管的CHD（如主动脉缩窄或严重肺动脉狭窄）中，保持动脉导管的通畅性对于维持肺血流和防止低氧血症至关重要[5]。因此，防止动脉导管关闭并维持肺血流至手术完成的药物对于某些CHD患者的治疗具有救命作用[6]。

1981年获得FDA批准的PGE1仍然是目前唯一用于保持动脉导管通畅性的临床药物[7]；然而，PGE1治疗可能会引起一些不良反应，包括呼吸暂停和低血压[7]。进一步的研究表明，PGE1可能通过EP4受体对动脉导管产生重塑作用[8]，因此儿科心脏病学领域需要一种新的、副作用较少且具有抗重塑作用的药物来维持动脉导管通畅性，但目前这类药物仍尚缺乏。

钙调神经磷酸肽（CGRP）是一种由辣椒素敏感感觉神经产生的神经递质。该肽由37个氨基酸组成，在神经元细胞中合成并储存在神经末梢[9]。CGRP受体的激活会促进腺苷酸环化酶（cAMP）的产生，进而激活蛋白激酶A（PKA）[10]。CGRP的释放与偏头痛的发生有关，并参与脑血管张力的调节[11]，针对CGRP或CGRP受体的单克隆抗体在偏头痛的治疗和预防中显示出潜力[12]。CGRP及其受体不仅广泛分布于神经系统，也存在于心血管系统（如血管和心脏）中[13]。我们之前发现，PDA和其他CHD患者的CGRP水平升高，且其水平与疾病严重程度相关[14]；最近的研究表明，CGRP是一种强效的血管扩张剂，能够调节血管重塑[11][15]，并通过PKA通路抑制肺动脉平滑肌细胞的增殖和迁移[16]。CGRP的抗增殖作用也存在于主动脉血管平滑肌细胞中[16][17][18]；然而，CGRP对动脉导管调节的作用及其潜在机制仍不清楚。

在本研究中，我们探讨了CGRP是否可以通过在新生大鼠和动脉导管环中发挥血管扩张和抗重塑作用来防止出生后的动脉导管关闭，并研究了在血小板衍生生长因子（PDGF）-BB刺激下的动脉导管平滑肌细胞（DASMCs）中的相关机制。

实验动物

所有涉及动物的实验均获得了机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准（批准编号：107102），安乐死方法严格遵循AVMA动物安乐死指南[19]。具体来说，我们从Bio LASCO Taiwan Co., Ltd获取了8周大的Wistar大鼠（体重176-200克），并通过腹腔注射戊巴比妥钠（200毫克/千克）实施安乐死，死亡通过确认动物无生命体征来确认

CGRP可防止新生大鼠的动脉导管关闭

为了研究CGRP对动脉导管通畅性的影响，新生大鼠在出生后立即接受1或10毫克/千克剂量的CGRP腹腔注射。出生后2小时检查动脉导管的通畅情况，并与对照组进行比较。通过显微镜解剖观察动脉导管和主动脉干的形态，并测量动脉导管/主动脉干的外径以评估动脉导管的关闭程度。我们发现出生后2小时动脉导管已经发生管腔闭合，而CGRP可以阻止这一现象

讨论

本研究首次证明CGRP通过血管扩张和抗重塑作用维持了新生大鼠的动脉导管通畅性。在体内实验中，我们发现CGRP通过抑制内膜增厚来维持动脉导管通畅性；在体外实验中，CGRP减轻了氧气诱导的动脉导管收缩，而H89则减弱了这一效应。在体外培养的动脉导管平滑肌细胞中，CGRP抑制了细胞增殖、迁移、活性氧的产生、钙释放以及MAPKs和Akt的激活

作者贡献声明

吴彦贤：撰写初稿、实验设计。刘一青：实验设计、数据管理。詹仁龙：实验设计、概念构思。蔡小萍：方法学研究、数据分析。黄尚恩：监督、方法学指导、实验设计。吴斌楠：监督、方法学指导。罗世兴：实验设计、数据分析。陈一辰：实验设计、概念构思。戴振坤：监督、实验设计。吴俊仁：监督、实验设计。

伦理批准和参与同意

高雄医科大学的动物护理和使用委员会已批准本研究（IACUC批准编号：107102）。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究工作。

致谢

本研究部分得到了台湾国家科学技术委员会的研究资助（资助编号：MOST 108-2314-B-037 -072 -MY3），以及高雄医科大学附属医院的资助（资助编号：KMUH111-1R42、KMUH112-2R47和KMUH 114-4R48）。同时，作者感谢高雄医科大学实验动物中心提供的动物护理支持。