EGYÉB Adrenomedullin: egy új értágító, vérnyomáscsökkentı peptid Írta: IFJ. DR. SZENTIVÁNYI MÁTYÁS és DR. MONOS EMIL
Az artériás magasvérnyomás betegség és más, különösen érspazmussal járó kóros elváltozások igen nagy gyakorisága világszerte rendkívüli módon stimulálja a tudományos kutatók aktivitását új vasodilatatios mechanizmusok megismerése irányában. Várható volt tehát a nagy érdeklıdés Hisayuki Matsuo professzor plenáris elıadása [1] vonatkozásában, amelyet a 2. Kórélettani Világkongresszuson (1994. november 19-25.) tartott Kyotóban, s ebben beszámolt egy újonnan felfedezett endogen vasodilatátor pepiidrıl, az adrenomedullinról is. H. Matsuo, Ph. D., az Oszakában mőködı Nemzeti Cardiovascularis Központ Kutató Intézetének igazgatója 1989-tıl. İ volt az, aki a 70-es évek folyamán Schally (Nobel-díj: 1978) laboratóriumában feltárta a hypothalamicus LHRH kémiai struktúráját. Közvetlen tanúja volt tehát annak a két évtizedes elkeseredett küzdelemnek, amelyet a két kiváló tudós, Schally és Guillemin vívott egymással a világ legnagyobb presztízső kutatói díjáért. Ennek történetét Nicholas Wide írta le érdekfeszítı regényében, a "The Nobel duel"-ben. Matsuo identifikálta továbbá a humán atrialis natriureticus peptidet (hANP), amelyet követett többek között a BNP és CNP, valamint egyes opioid peptidek izolálása és aminosav-szekvenciájának feltárása. Jelenleg igen nagy érdeklıdéssel kutatja munkatársaival az újonnan felfedezett hypotenzív peptid, az adrenomedullin biokémiai és élettani sajátosságait. A Kyotóban megtartott "In search of new peptides involved in cell-cell communication" címő plenáris elıadásának elnöklésére e beszámoló társszerzıjét kérte fel a szervezı bizottság.
Az adrenomedullin általános tulajdonságai Az adrenomedullint elıször Kitamura és mtsai. írták le 1993-ban [2], Humán pheochromocytoma szövetbıl mutatták ki, mint vasodilatátor, illetve a vérlemezkék cAMP szintjét növelı anyagot. Mivel a mellékvesevelıben fiziológiás körülmények között is kimutatható volt, ezért az "adrenomedullin" nevet adták neki. Ugyanezen cikkükben leírták, hogy az adrenomedullin 52 aminosavból áll, a molekulán belül egy diszulfid-híd található, aminosavszerkezete pedig a calcitonin-gene-relatedpeptidéhez (CGRP) hasonlít. Az adrenomedullin molsúlya 5200. A már említett pheochromocytomán és mellékvesevelın kívül adrenomedullint kimutatták tüdıbıl és veséból egyaránt, valamint a vérplazmából is, mint keringı peptidhormont. Agyból azonban adrenomedullin nem mutatható ki [2]. Plazma koncentrációja 19+5,4 fmol/ml, vagyis, l,9xl0-11 mol/1 [3], ami 5,2 pg/ml (l,72xl0-8 g/l)-nek felel meg. ED50 értéke 94 nM (9,4x10-8 mol), ami valamelyest meghaladja a CGRP hasonló értékét. Patkányban az adrenomedullin plazmaszintje (3,6ą0,34 fmol/ml) kisebb, mint emberben, a szöveti adrenomedullin szintek viszont 6-10-szer meghaladják az emberben mérteket [4]. Az adrenomedullin mRNS-ét tüdıben, vesében, lépben, duodenumban, a szívkamrák izomsejtjeiben, nyálmirigyekben, illetve pheochromocytoma- és mellékvesevelıszövetben egyaránt sikerült kimutatni [5, 6], ezen szövetekben tehát valószínőleg folyik adrenomedullin szintézis. Az adrenomedullin génje 4 exont és 3 intront tartalmaz, rendelkezik továbbá különbözı fehérjék kötıhelyeivel. Valószínő ezért, hogy az adrenomedullin termelésében a cAMP szint és a protein kináz C aktivitás mértéke fontos szabályozó tényezı [7]. A már említetteken kívül adrenomedullint az endothelium sejtek is termelnek, legnagyobb mértékben a patkányéi [8j. Megállapítható, hogy az endothelium sejteknek ez a fajta aktivitása minden speciesben meghaladja az eddig ismert
2 legerısebb, endothelium- eredető vasoconstrictor anyag, az endothelin termelés mennyiségét, egyes régiókban az arány akár 68:1 is lehet az adrenomedullin javára. Ugyancsak termelıdik adrenomedullin simaizomsejtekben, igaz jóval kisebb mértékben, mint az endotheliumban. Tekintettel arra, hogy a simaizmon specifikus adrenomedullin-receptorok is vannak, paracrin, illetve autocrin hatások is feltételezhetık [9]. Az adrenomedullin peptidhormon jellegére utal, hogy a többi peptidhormonhoz hasonlóan, preprohormon alakjában szintetizálódik, mely 185 aminosavból áll. Ennek elsı 21 aminosavból álló része szignálpeptid, a következı 20 aminosav pedig a szintén hatásos "pro-adrenomedullin-N-termi- nális-20-peptid", mely a tulajdonképpeni pro-adrenomedullint megelızi, és semmilyen eddig ismert biológiailag aktív peptid hasonló régiójával nem mutat hasonlóságot. Meglepı módon 45%-ban hasonlóságot mutat viszont egy "glukagonszerő-peptid-1" nevő, ismeretlen szerepő fehérje receptorával. A teljes tulajdonképpeni proadrenomedullin 164 aminosavból áll [5], Kimutatták, hogy a patkány adrenomedullin felépítése nagyban hasonlít a humán adrenomedullinéhoz, hatáserıssége pedig meg is haladja azt [6]. Emelkedett adrenomedullin koncentrációt egyes kórképekben, mint pl. pheochromocytomában, orthostaticus hypotensióban [2], hypertoniában [3, 10], szívelégtelenségben, myocardialis infarctusban, instabil anginában, egyes vitiumokban és veseelégtelenségben [10, 11], illetve haemodialisist követıen [12] egyaránt leírtak. Valószínő tehát, hogy az adrenomedullin ezen betegségek patomechanizmusában is szerepet játszik, termelıdésének stimulusa pedig az artériás és a capillaris nyomás emelkedése lehet [13]. Az adrenomedullin cardiovascularis hatásai Tekintettel arra, hogy a CGRP, amellyel az adrenomedullin aminosav sorrendje homológiát mutat, vasodilatátor anyag, felvetıdött, hogy esetleg az adrenomedullinnak is lehet ilyen hatása. Sikerült is kimutatni, hogy az adrenomedullin a hátsó végtagi-, a mesenteriális-, a pulmonális-, coronaria-, illetve a veseerekben fokozza a véráramlást [14, 15, 16, 2, 17], ezenkívül a hörgık simaizmára is diktátorként hat [18]. Patkány mesenteriális ereken in vitro vasodilatatiót mutattak ki, mely 10-szer gyengébb volt, mint a CGRP okozta vasodilatatio, és nem függött sem a sympathicus, sem a parasympathicus rendszertıl. Meglepı módon azonban egy CGRP receptor blokkoló az adrenomedullin hatását is gátolja [15, 17]. Macska pulmonális erein vizsgálva az adrenomedullin, CGRP-vel összehasonlítva, ugyanúgy kevésbé hat, mint ahogy arról az elızıekben már szó volt [19, 20], Az elızıekkel némileg ellentmondanak más megfigyelések, melyek szerint a humán adrenomedullin macskában potensebb vasodilatátor a CGRP-nél [20]. Macska hátsó végtagi artériáján az adrenomedullin szintén értágító hatást fejt ki. Patkány és humán vizsgálatok eredményeivel szemben azonban itt csak rövid ideig (1 percig) tartó hatást figyeltek meg, aminek oka egyelıre nem ismert. Ugyancsak rövid hatástartama van az adrenomedullinnak macska pulmonális érterületén: a lobáris artérián ugyanis dózistól függıen 150- 200 másodpercig tartó vasodilatatiót figyeltek meg, melynek amplitúdója a bradykininnel kiváltott dilatatiónál háromszor erısebb volt [14]. Lippton és mtsai. kísérleteiben ugyanez a hatás csak aktív precontractio után volt megfigyelhetı [21], Érdekes megfigyelés, hogy a karboxi terminális 15-52 fragmentum önmagában is elegendı az adrenomedullin árhatásának kiváltásához, az 1-14 szakasz pedig hatástalan [21, 20, 22]. Az adrenomedullin a veseereket (afferens, efferens arteriolákat) is tágítja, ezáltal
3 fokozza a glomeruláris filtratiót és a Na+-, K+-excretiót [23, 16]. Mindezek hatására az adrenomedullin diureticus peptid, hisz elıbb említett hatása révén a vizelet mennyiségét is fokozza [23]. A localis hatásokon túl az adrenomedullin szisztémás hatásai csekélyek. Macskán egyáltalán nem [22], vagy csak nagy dózisokban [19] figyelhetık meg, emberben pedig csupán az artériás vérnyomás csökken a perctérfogat egyidejő változása nélkül [24]. E humán eredmények alapján az adrenomedullinnak a hypertonia kezelésében lehet esetleg a késıbbiekben szerepe. Az elızıekkel ellentétben patkányokon nagyobb szisztémás hatást írtak le: altatott patkányokon kimutatták, hogy az adrenomedullin gyors, nagyfokú (53ą5 Hgmm), hosszantartó (30-60 perces) dózisfüggı vérnyomáscsökkenést okoz [2], mely általános vasodilatatio következménye [25], Az adrenomedullin közvetlen szívhatása negatív inotrop, ami a szív teljesítményének és a maximális systolés nyomásnak a csökkenésében nyilvánul meg. Míg azonban a vascularis hatások hosszú ideig tartanak, addig a szívhatások csak rövid idejőek [26]. Kimutatható, hogy az adrenomedullin spontán hypertensiv patkányokon (SHR) nagyobb koncentrációban van jelen, mint Wistar-Kyoto törzsekben, ami a vérnyomásemelkedés elleni esetleges pufferszabályozó szerepére enged következtetni [27]. Mindezt humán eredmények is alátámasztják: ezek szerint az adrenomedullin plazmaszintje arányos a hypertensio mértékével [10]. A vasodilatator hatáson túl, adrenomedullin intracerebroventricularis, illetve intracysternalis adagolása dózisfüggı, hosszan (20 óránál is tovább) tartó vasopressór hatást vált ki, a szívfrekvencia változatlansága mellett. A CGRP rendszerrel való szoros kapcsolatot bizonyítja, hogy CGRP-receptor antagonistával történı elıkezelés ezt a hatást gátolja. Mindezek alapján feltételezhetı, hogy bár adrenomedullin az agyban nem termelıdik, receptora az agyban is megtalálható [28]. Az adrenomedullinnak a hörgı-tónus beállításában is nagy szerep jut: mind az acetylcholin-, mind a histamin okozta bronchoconstrictiot gátolja, és hosszan tartó bronchodilatatiot okoz [18]. Az adrenomedullin gén által termelt adrenomedullinon kívüli más peptid-részletek (a karboxi terminális 15-52- es aminosavakból álló peptidrészlet, a pro-adrenomedullinN-terminális-20-petid, prodepin) is rendelkeznek vérkeringési hatásokkal: patkányban mind a systémás vérnyomás, mind a perifériás rezisztencia csökken az ilyen adrenomedullinhoz hasonló peptidek hatására. A különbözı specieseken elvégzett eredmények összevetésébıl megállapítható, hogy a patkány adrenomedullin-szerő anyagoknak csak patkányban van hatása, humán adrenomedullin pedig macskában 10-szer potensebb vasodilatator, mint patkányban [20, 29]. Az adrenomedullin hatásmechanizmusáról a következık ismertek: specifikus receptorán [30], illetve a CGRP- 1 receptoron [15, 17] keresztül hatva emeli a cAMP szintet patkány vérlemezkékben [2] és simaizomsejtekben [30, 31], ez utóbbi révén pedig vasodilatatiót vált ki. Az adrenomedullin receptor G-proteinen keresztül funkcionálisan kapcsolva van az adenilát-ciklázhoz [32], Újabb közlemények szerint az adrenomedullin endothelium-, illetve endothelium eredető relaxáló faktortól (vagyis nitrogén monoxid szabadgyöktıl) függı módon vált ki vasodilatatiót. Patkány aortán például az endothelium kiirtása, illetve az NO- szintézis gátlása teljesen felfüggeszti az adrenomedullin hatását. Különösen igaz ez az SHR patkányokon, melyek közismerten nagy NO-termelı kapacitással rendelkeznek [33]. Ugyancsak NO-fiiggı a veseerekre kifejtett értágító hatása is. A DOCA által okozott hypertoniában így az endothelium károsodása lehet a renalis vasoconstrictio oka [16]. Patkányban a hátsó végtagi perfúziós nyomást ugyancsak NO-függı módon csökkenti az adrenomedullin,
4 míg a prostaglandin rendszernek itt nincs kimutatható szerepe. A sok hasonlóság mellett ez eltérés a CGRP- hez képest: utóbbi ugyanis nem endot- helium-függı módon hat [34]. Összefoglalva megállapítható, hogy az adrenomedullin, ez az újonnan felfedezett polipeptid, melyet különféle szervek termelnek, a plazmában pedig mérhetı koncentrációban van jelen, tehát hormonnak is tekinthetı, jelentıs szerepet játszhat a cardiovascularis rendszer szabályozásában, valamint az egyes kórképek kialakulásában. Az a tény pedig, hogy hatása a különbözı specieseken egyaránt kimutatható, arra enged következtetni, hogy az adrenomedullin az élıvilágban fontos általános szabályozó tényezı lehet. Külön kiemelendı az értónus localis szabályozásában betöltött szerepe, amit jelez, hogy az érfal két fı sejtes rétege (endothelium, simaizom) egyaránt termeli. Köszönetnyilvánítás E közlemény elkészítését az ETT 291-93/94. és az OTKA T017789. sz. kutatási támogatása tette lehetıvé. Irodalom 1. Matsuo, H.: In search of new peptides involved in cell-cell communication. Pathophysiology, 1: 5 (1994). 2. Kitamura, K, Kangawa, K., Kawamoto, M., Ichiki, Y., Nakamura, S., Matsuo, 77, Eto, 71: Adrenomedullin: a növel hypotensive peptide isolated from humán pheochromocytoma. Bi- ochem. Biophys. Res. Comm., 192: 553-560 (1993). 3. Kitamura, K., Ichiki, Y., Tanaka, M., Kawamoto, M., Emura, J., Sakakiba ra, S., Kangawa, K., Matsuo, H., Eto, T.: Immunoreactive adrenomedullin in humán plasma. FEBS-Lett., 341: 288-290 (1994). 4. Sakata, J., Shimokubo, 71, Kitamura, K, Nishizono, M., Iehiki, Y., Kanagawa, K., Matsuo, 77, Eto, 71: Distribution and characterization of immunoreactive rat adrenomedullin in tissue and plasma. FEBS Lett., 352: 105- 108 (1994). 5. Kitamura, K, Sakata, J., Kangawa, K, Kojima, M., Matsuo H, Eto, 71: Cloning and characterisation of cDNA encoding a precursor for humán adrenomedullin. Biochem. Biophys. Res. Comm., 194: 720-725 (1993). 6. Sakata, J., Shimokubo, T, Kitamura, K, Nakamura, S., Kangawa, K., Matsuo, H, Eto, T.: Molecular cloning and biological activities of rat adrenomedullin, a hypotensive peptide. Biochem. Biophys. Res. Comm., 195: 921-927 (1993). 7. Ishimitsu, T., Kojima, M., Hangawa, K, Hino, J., Matsoka, H., Kitamura, K, Eto, T., Matsuo, H.: Genomic structure of humán adrenomedullin gene. Biochem. Biophys. Res. Comm., 203: 631-639 (1994). 8. Sugo, S., Minamino, N., Kangawa, K., Miyamoto, K, Kitamura, K., Sakata, J., Eto, T., Matsuo, H.: Endothelial cells actively synthesize and secrete adrenomedullin. Biochem. Biophys. Res. Comm., 201: 1160-1166 (1994).
5 9. Sugo, S., Minamino, N., Shoji, H., Kangawa, K, Kitamura, K., Eto, T., Matsuo, H: Production and secretion of adrenomedullin from vascular smooth muscle cells: augmented production by tumor necrosis factor-alpha. Biochem. Biophys. Res. Comm., 203: 719-726 (1994). 10. Ishimitsu, T., Nishimiki, T., Saito, Y., Kitamura, K., Eto, T., Kangawa, K., Matsuo, H., Omae, T., Matsuoka, H.: Plasma levels of adrenomedullin, a newly identified hypotensive peptide in patients with hypertension and renal failure. J. Clin. Invest., 94: 600-604 (1994). 11. Ishimitsu, T., Nishimiki, T., Matsuoka, H: Plasma adrenomedullin in patients with cardiovascular diseases. Pathophysiology, 1: 296 (1994). 12. Washimine, H., Kitamura, K., Yamamoto, Y., Ichiki, Y., Kangawa, K., Matsuo, H., Eto, T: Plasma concentration of humán adrenomedullin (AM) in patients on hemodialysis (HD). Pathophysiology, 1: 296 (1994). 13. Kobayashi, K., Etoh, T., Hirano, S., Doi, H., Nagoshi, T., Maeno, M., Nakashima, K., Hanada, Y., Nagatomo, Y., Imamura, T., Kitamura, K., Koiwaya, Z, Eto, T.: Increased plasma adrenomedullin levels in heart failure. Pathophysiology, 1: 295 (1994). 14. Cheng, D. Y" Dewitt, B. J., Wegmann, M. J., Coy, D. H., Bitar, K., Murphy, W. A., Kodowitz, P. J.: Synthetic humán adrenomedullin and ADM15-52 have potent shortlasting vasodilator activity in the pulmonary vascular bed of the cat. Life Sci., 55: 251-256 (1994). 15. Entzeroth, M., Doods, H. N., Wieland, H. A., Wienen, W.: Adrenomedullin mediates vasodilation via CGRP1 receptors. Life Sci., 56: 19- 25 (1994). 16. Hirata, Y., Hayakawa, H., Suzuki, Y., Kimura, K., Kitamura, K., Eto, T., Kangawa, K., Matsuo, H., Omata, M.: Renal effects of adrenomedullin and its alteration in DOCA-salt hypertensive rats. Pathophysiology, 1: 294 (1994). 17. Nuki, C., Kawasaki, H., Kitamura, K., Takenaga, M., Kangawa, K., Eto, T., Wada, A.: Vasodilator effect of adrenomedullin and calcitonin-gene- relatedpeptide receptors in rat mesenteric vascular beds. Biochem. Biophys. Res. Comm., 196: 245-251 18. Kanazawa, H., Kurihara, N., Hirata, K., Kudoh, S., Kawaguchi, T., Takeda, T.: Adrenomedullin, a newly dis- covered hypotensive peptide, is a potent bronchodilator, Biochem. Biophys. Res. Commun., 205: 251-254 19. Dewitt, B. J., Cheng, D. Y., Caminiti, G. N., Nossmann, B. D., Coy, D. H., Murphy, W. A., Kadowitz, P. J.: Comparison of responses to adrenomedullin and calcitonin gene-related peptide in the pulmonary vascular bed of the cat. Eur. J. Pharmacol., 257: 303-306 (1994). 20. Nossmann, B. D., Feng, C. 71, Cheng, D. Y., Dewitt, B. J., Coy, D. H., Murphy, W. A., Kadowitz, P. J.: Comparative effects of adrenomedullin, an andrenomedullin analóg, and CGRP in the pulmonary vascular bed of the cat and rat. Life Sci. 56: 63-66 (1994)
6 21. Lippton, H., Chang, J. K, Hao, Q., Summer, W., Hyman, A.: Adrenomedullin dilates the pulmonary vascular bed in vivo. J. Appl. Physiol., 76(5): 2154-2156 (1994). 22. Santiago, J. A., Garrison, E. A., Ventura, V. L., Coy, D. H., Bitar, K., Murphy, W. A., McNamara, D. B., Kadowitz, P- 7.; Synthetic humán adrenomedullin and adrenomedullin 15-52 have potent short lived vasodilator activity in the hindlimb vascular bed of the cat. Life Sci., 55: 85-90 (1994). 23. Ebara, T., Miura, K, Okumura, M., Matsuora, T., Kim, S., Yukimura, T., Iwao, H.: Effect of adrenomedullin on renal hemodynamics and functi- ons in dogs. Eur. J. Pharmacol., 263: 69-73 (1994). 24. Hao, W., Chang, J. K, Gharavi, H., Fortenberry, Y., Hyman, A., Lippton, H.: An adrenomedullin (ADM) fragment retains the systemic vasodilator activity of humán ADM. Life Sci., 54: 265-270 (1994). 25. Ishiyama, Y., Kitamura, K., Ichiki, Y., Nakamura, Y., Kida, O., Kangawa, K, Eto, T.: Hemodynamic ef- fects of a növel hypotensive peptide, humán adrenomedullin in rats. Eur. J. Pharmacol., 241: 377-379 (1994). 26. Perrett, M., Broussard, H., Legros, T., Burns, A., Chang, J. K, Summer, W., Hyman, A., Lippton, H.: The effect of adrenomedullin on the isola- ted heart. Life Sci., 53: 377-379 (1994). 27. Shimokubo, T.., Sakata, J., Kitamura, K., Kangawa, K, Matsuo, H., Eto, T.: Alteration in tissue concentration and gene expression of adrenomedullin in spontaneously hypertensive rats. Pathophysiology, 1: 295 (1994). 28. Takahashi, H., Watanabe, T. X., Nishimura, M., Nalanishi, T., Sakamoto, M., Yoshimura, M., Komiyama, Y., Masuda, M., Murakami, T.: Centrally induced vasopressor and sympathetic responses to a növel endogenous peptide, adrenomedullin, in anesthetized rats. Am. J. Hypertension, 7: 478-482 (1994). 29. Lippton, H., Gao, Y., Lin, B., Heaton, ]., Ferrara, ]., Devito, M., Granger, T., Piggott, J., Chang, J. K., Hyman, A.: Prodepin: a new product of the adrenomedullin (ADM) gene has systemic vasodilator activity. Life Sci., 54: 409-412 (1994). 30. Eguchi, S., Hirata, Y., Kano, H, Sato, K., Watanabe, Y., Nakajima, K., Sakakibara, S., Marumo, F.: Specific receptors for adrenomedullin in cultured rat vascular smooth muscle cells. FEPS-Lett., 340: 226-230 (1994). 31. Ishizaka, Y., Tanaka, M., Kitamura, K., Kangawa, K., Minamino, N., Matsuo, H., Eto, T.: Adrenomedullin stimulates syclic AMP formation in rat vascular smoot muscle cells. Biochem. Biophys. Res. Comm., 200: 642-646 (1994). 32. Eguchi, S., Hirata, Y., Iwasaki, H, Sato, K., Watanabe, T. X., Inui, T., Nakajima, K., Sakakibara, S., Marumo, F.: Structure-activity relationship of adrenomedullin, a növel vasodilatory peptide, in cultured rat vascular muscle cells. Endocrinology, 135: 2454-2458 (1994).
7 33. Matsunaga, K., Iwasaki, T., Yonetani, Y" Kitamura, K, Eto, T., Kangawa, K, Matsuo, H.: Nitric oxidé associated hypotensive and vasodilating effects of adrenomedullin in rats. Pathophysiology, 1: 294 (1994). 34. Feng, C. J" Kang, B., Kaye, A. D., Kadowicz, P. J., Nossmann, B. D.: Modulates responses to adrenomedullin in the hindquarters vascular bed of the rat. Life Sci. 55: 433-438 (1994) Dr. Szentiványi Mátyás SOTE Klinikai Kísérleti Kutató II. sz. Élettani Intézet 1082 Budapest, Üllıi út 78/A.
Érbetegségek: 1995/3. 3-5. oldal
