多肽在心血管疾病中的研究进展及展望
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［6 ］
0
引言
进入 21 世纪以来， 随着计算机技术、 分离及分析 等技术的进步， 多肽组学逐渐成为一门新兴热门学 科 ． 多肽组学是研究多肽的组成、 功能、 变化规律 与相关关系的学科， 是对基因组学和蛋白质组学的补 充． 然而， 多肽组学的研究颇具难度， 其复杂的结构 ［2 ］ 和动态变化性对研究人员提出了新的挑战 ． 多肽 不仅仅是蛋白质降解的产物， 还是重要的生物活性分 子， 参与了许多生理活动． 在心脏方面， 多肽组学的 研究较少， 但多肽在心血管结构和功能中发挥着重要 ［3 ］ 作用 ．
节骨骼肌收缩． 研究者们还在一例患有阿尔茨海默 病患者的 cDNA 文库中， 筛选到一个含 24 个氨基酸 残基的 SEP ， 将其命名为 Humanin
［11 ］
， 它可以逆转由
多种阿尔茨海默病相关基因突变所导致的神经细胞 凋亡， 具有治疗阿尔茨海默病的潜能． 3．2 多肽作为疾病诊断标志物 大量的肽是在细 胞内合成并受到调控的， 其中一些则可以在组织内或
［9 ］ 析生理病理生理的改变显得尤为必要 ． 现在对人 和鼠中小肽的研究还处于起步阶段 ， 目前鉴定了一部 ［10 ］ 分具有生物学功能的小肽． Anderson 等 发现了一 个长度为 46 个氨基酸的小肽 MLN， 能够与内质网钙 2+ 泵 SEＲCA 特异性结合， 抑制 SEＲCA 对 Ca 摄入， 调
［8 ］ ［7 ］
研究探索
［17 ］
．
心血管疾病在全世界范围内仍然是发病率最高 的疾病， 所以挖掘新的诊疗工具对疾病的诊断及治疗 有重要的意义． 多肽组学在心血管疾病中的研究主 要有两方面， 一是发现在疾病病理生理过程中具有功 能的肽， 作为治疗的药物进行研究． 二是寻找那些对 疾病状态作出反应的肽， 这些肽可能作为疾病的诊断 标志物． 4． 1 高血压 回顾近几年文献， 心房钠尿肽 （ ANP ） 和脑钠 肽 （ BNP ） 都 参 与 了 血 压 和 体 液 稳 态 的 调 ［18 ］ 节 ， 在新生儿体液循环中 ANP 的水平要明显高于 成人， 而新生儿心室中 ANP 和 BNP 的水平都要高于 成人， 这可能是由于新生儿的心室较成人有着更强的 ANP 储存能力［3］． 脑钠肽 （ BNP ） 是一种主要由心肌 细胞产生的， 具有利尿、 利钠和血管舒张功能的心脏 利钠激素． 心房利钠肽 （ ANP ） 的作用是减少循环系 ［19 ］ 统中的水钠负荷， 从而降低血压 ． ANP 和 BNP 主 BNP 来 自 心 要都在心脏组 织 合 成： ANP 来 自 心 房、 ［20 ］ 室 ， 一些 小 鼠 模 型 已 经 阐 明 了 这 些 钠 尿 肽 的 作 ， 这些数据均显示钠尿肽对于心脏发育的特定 通路有着重要的作用． 用 钠尿肽信号通路的复杂性通过另外两个受体 NPＲ2 和 NPＲ3 与相应的活性肽的相互作用得到了 进一步的阐明． NPＲ2 在心脏发育中的作用还未完全 阐明， 但是在大鼠上过表达 NPＲ2 的一个亚型受体可 以造成心脏的肥大． 在小鼠上敲除 NPＲ3 可以导致高 ［22 ］ 血压和骨骼肌的损害 ． 4．2
J Transl Med） 2017， 4（ 2） 转化医学电子杂志（ E-
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·综述·
6894（ 2017） 027704 文章编号： 2095-
多肽在心血管疾病中的研究进展及展望
钱玲梅 （ 南京医科大学第一临床医学院心内科 ， 程子杰， 江苏 南京 210029）
［4 ］
． 内源性生物活
性肽主要是指人体内存在的、 天然的生物活性肽． 生 物活性肽一般以较低丰度表达， 特别是在翻译后可由 蛋白水解酶进行位点特异性的降解 ， 这使得对肽的检 ［2 ］ 测尤为困难 ． 外源性生物活性肽主要指动植物、 微 生物体内的、 天然生物活性肽．
2
2．1
多肽研究的工具
多肽的鉴定
12 条可能是卵巢癌潜在的肿瘤标志物． Zhang 等［14］ 发现了一个新的方法来辨别早期乳腺癌可变剪切的 ［15 ］ 标志物亚型． Tian 检测了人 HBV 感染的多肽表达 谱， 识别了可能影响疾病进展的特异性血清肽 ．
4
多肽在心血管疾病研究中的进展
心脏功
能的顺利执行主要依赖于精确的调控网络 ， 病理生理 ． 反应以及环境适应能力 心脏的独特性不仅体现为 其复杂的生物学发育过程， 体系结构和不间断收缩的 特性， 而且还体现在它具有能够及时地对不断变化的
收稿日期： 2016－11－25； 接受日期： 2016－12－10 基金项目： 国家自然科学基金（ 81370278） 作者简介： 程子杰． 硕士． 研究方向： 内源性多肽对心肌缺氧损伤的影 响． E－mail： chengzijie1992@ gmail．com 通讯作者： 钱玲梅． 主任医师， 副教授． E－mail： lmqian@ njmu．edu．cn
分别聚焦， 进而得到图谱确定其质量． 2． 2 多肽的定量 对含量差异微小的多肽样本进行 定量是多肽组学中最重要、 也是最具有挑战性的任务 ［5 ］ 之一 ． 不同生理条件下样品之间肽丰度的差异可 以从所测量的肽接收的信号进行统计学的推断 ． 2．2．1 化学标记法 肽的相对丰度的测量可以通过 同重元素标记法， 分别在培养的细胞或者动物体内， 在肽合成的阶段将一种富集同位素的元件打入生长 介质或用于标签的蛋白
NTproBNP 水平在各种先天性 心室功能关系时发现， 心脏之间的表达有所不同． 法洛四联症患者， 升高的 NTproBNP 水平通常与左心室功能减退有关． 大动脉 NTproBNP 水平与右心室容积和右心室 转位的患者， 收缩功能相关． Chen 等［24］发现了一条由高度保守的基因所编 码的肽， 这 条 肽 对 于 斑 马 鱼 的 心 脏 发 育 较 为 重 要． ELABELA， 之前一直被认为是非编码 ＲNA， 然而， 作 者发现 ELABELA 含 有 一 段 保 守 的 OＲF 可 以 编 码 54 个氨基酸的蛋白． ELA 成熟体仅由 32 个氨基酸构 成． 研究人员变异了一些等位基因以此证明 ELA 可 以导致 心 脏 形 态 的 异 常． ELA 变 异 的 表 型 类 似 于 APLNＲ 受体变异， 而且 ELA 和 APLNＲ 均在原肠胚 ［25 ］ 期前表达 ． ELA 在人胚胎干细胞和成人前列腺及 肾脏组织中均有表达， 研究人员认为 ELA 对成人心 脏可能会有保护作用．
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广泛推广， 因为其在使用的过程中需考虑个性化的定 量标准． 但是对于特定的肽进行定量分析仍不失为 一个好的选择 ． 2． 3 其他工具 运用在线计算工具对差异多肽的等 电点（ PI ） 和分子质量 （ MW ） 进行描述和分析． IPA （ ingenuity pathway analysis） 软件： 使用 IPA 软件可进 一步探索差异表达的多肽及其前体蛋白的生物学意 义， 对差异多肽及其蛋白前体所参与的经典生物学路 径进行分析
质谱法 （ mass spectrometry ，MS ） 是利用电磁学原理， 对荷电分子或亚分子片段依其质 M / Z ） 进行分离和分析 量和电· 荷的比值 （ 质荷比， 的方法． 质谱不仅可以检测多肽单元的完整信息， 还 可以同时检测多肽的数量． 在质量分析器中， 利用电 ， 场或磁场使这些离子发生不同的速度色散 再将它们
1
多肽的定义、 命名及分类
多肽通常是指分子量不超过 10 kDa 的小分子量 蛋白， 由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做 二肽， 同理类推还有三肽、 四肽、 五肽等． 通常由三个 或三个以来自百度文库氨基酸分子脱水缩合而成的化合物都可 以称为多肽． 根据多肽的来源， 可以将其分为内源性 生物活性肽和外源性生物活性肽
［1 ］
． 该方法更适合于在细胞
系或低级组织内的标记蛋白． 2．2．2 非标记法 非标记法是生物学研究中最广泛 使用的方法， 使用非标记法最显著的一个优点是没有 样本量的限制
［5 ］
． 非标记法的策略是质谱检测计数，
这项技术认为肽的丰度与每条被检测的肽的序列呈 线性相关． 2．2．3 多肽的绝对定量在有 参考肽或内源性定量标准的情况下 ， 利用质谱技术可 以对多肽进行精确的定量． 然而这项技术并未得到 多肽组学的绝对定量
Progress and prospect of polypeptide in cardiovascular diseases
CHENG ZiJie，QIAN LingMei Department of Cardiology，First Clinical Medical College of Nanjing Medical University，Nanjing 210029，China 【Abstract】 Peptidomics is a branch of proteomics，which has received more and more attention in recent years． Peptidomics has become a hot topic in various fields， such as inflammatory diseases， cardiovascular diseases and so on． More and more polypeptides have been used as drugs in clinical practice，so polypeptides have broad prospects in the prevention and treatment of heart diseases． In this study，the main research methods of peptidomics in recent years and the latest progress of polypeptides in the field of heart were reviewed． 【Keywords】polypeptide； heart development； heart regeneration 【摘 要】多肽组学是蛋白质组学的一个分支 ， 近年来受到了
［23 ］ 先天性心脏病 Eindhoven 等 在研究成人先 proBNP ） 水平与其 天性心脏病 N末端脑钠肽原 （ NT［21 ］
．
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3．1
多肽组学的应用
多肽作为功能学单位 许多病理过程中伴随着 蛋白水解酶的活动， 从而影响了多肽组学的研究． 此 外， 一些来自长链非编码 ＲNA 编码的小肽也可以在 体内发挥生物学的调节功能． 所以， 从多肽水平来分
越来越多的关注． 多肽组学逐渐成为各领域研究的热点 ， 如炎 症疾病， 心血管疾病等． 已有越来越多的多肽被作为药物应用 于临床， 因此多肽将在心脏疾病的防治中具有广阔的前景 ． 本 研究对近几年来多肽组学主要的研究方法及多肽在心脏领域 内的最新进展进行综述 ． 【关键词】多肽； 心脏发育； 心脏再生 【中图分类号】Ｒ541．1 【文献标识码】A
［16 ］ 生理和神经心理情况做出反应的能力 ． 因此， 调节 心脏发育和适应能力的调控网络 ， 一直都在被深入的
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4．3
分析了舒张性心力衰 竭患者血浆中的成纤维细胞生长因子 FGF21， 发现 有研究
心力衰竭
体液内检测到， 所以对于人体内这些肽的检测和定量 ［2 ］ 可以作为疾病早期的诊断标志物 ． 多肽的动态变 化可作为人体健康的一个参考标准． 而其本身又受 ［12 ］ 到多种因子的调控 ． 目前已经发现了许多肽可作
［13 ］ 为疾病诊断的标志物． Bery 等 在卵巢癌患者的腹 腔积水中发现了 777 个差异表达的多肽， 而其中的
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引言
进入 21 世纪以来， 随着计算机技术、 分离及分析 等技术的进步， 多肽组学逐渐成为一门新兴热门学 科 ． 多肽组学是研究多肽的组成、 功能、 变化规律 与相关关系的学科， 是对基因组学和蛋白质组学的补 充． 然而， 多肽组学的研究颇具难度， 其复杂的结构 ［2 ］ 和动态变化性对研究人员提出了新的挑战 ． 多肽 不仅仅是蛋白质降解的产物， 还是重要的生物活性分 子， 参与了许多生理活动． 在心脏方面， 多肽组学的 研究较少， 但多肽在心血管结构和功能中发挥着重要 ［3 ］ 作用 ．
节骨骼肌收缩． 研究者们还在一例患有阿尔茨海默 病患者的 cDNA 文库中， 筛选到一个含 24 个氨基酸 残基的 SEP ， 将其命名为 Humanin
［11 ］
， 它可以逆转由
多种阿尔茨海默病相关基因突变所导致的神经细胞 凋亡， 具有治疗阿尔茨海默病的潜能． 3．2 多肽作为疾病诊断标志物 大量的肽是在细 胞内合成并受到调控的， 其中一些则可以在组织内或
［9 ］ 析生理病理生理的改变显得尤为必要 ． 现在对人 和鼠中小肽的研究还处于起步阶段 ， 目前鉴定了一部 ［10 ］ 分具有生物学功能的小肽． Anderson 等 发现了一 个长度为 46 个氨基酸的小肽 MLN， 能够与内质网钙 2+ 泵 SEＲCA 特异性结合， 抑制 SEＲCA 对 Ca 摄入， 调
［8 ］ ［7 ］
研究探索
［17 ］
．
心血管疾病在全世界范围内仍然是发病率最高 的疾病， 所以挖掘新的诊疗工具对疾病的诊断及治疗 有重要的意义． 多肽组学在心血管疾病中的研究主 要有两方面， 一是发现在疾病病理生理过程中具有功 能的肽， 作为治疗的药物进行研究． 二是寻找那些对 疾病状态作出反应的肽， 这些肽可能作为疾病的诊断 标志物． 4． 1 高血压 回顾近几年文献， 心房钠尿肽 （ ANP ） 和脑钠 肽 （ BNP ） 都 参 与 了 血 压 和 体 液 稳 态 的 调 ［18 ］ 节 ， 在新生儿体液循环中 ANP 的水平要明显高于 成人， 而新生儿心室中 ANP 和 BNP 的水平都要高于 成人， 这可能是由于新生儿的心室较成人有着更强的 ANP 储存能力［3］． 脑钠肽 （ BNP ） 是一种主要由心肌 细胞产生的， 具有利尿、 利钠和血管舒张功能的心脏 利钠激素． 心房利钠肽 （ ANP ） 的作用是减少循环系 ［19 ］ 统中的水钠负荷， 从而降低血压 ． ANP 和 BNP 主 BNP 来 自 心 要都在心脏组 织 合 成： ANP 来 自 心 房、 ［20 ］ 室 ， 一些 小 鼠 模 型 已 经 阐 明 了 这 些 钠 尿 肽 的 作 ， 这些数据均显示钠尿肽对于心脏发育的特定 通路有着重要的作用． 用 钠尿肽信号通路的复杂性通过另外两个受体 NPＲ2 和 NPＲ3 与相应的活性肽的相互作用得到了 进一步的阐明． NPＲ2 在心脏发育中的作用还未完全 阐明， 但是在大鼠上过表达 NPＲ2 的一个亚型受体可 以造成心脏的肥大． 在小鼠上敲除 NPＲ3 可以导致高 ［22 ］ 血压和骨骼肌的损害 ． 4．2
J Transl Med） 2017， 4（ 2） 转化医学电子杂志（ E-
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·综述·
6894（ 2017） 027704 文章编号： 2095-
多肽在心血管疾病中的研究进展及展望
钱玲梅 （ 南京医科大学第一临床医学院心内科 ， 程子杰， 江苏 南京 210029）
［4 ］
． 内源性生物活
性肽主要是指人体内存在的、 天然的生物活性肽． 生 物活性肽一般以较低丰度表达， 特别是在翻译后可由 蛋白水解酶进行位点特异性的降解 ， 这使得对肽的检 ［2 ］ 测尤为困难 ． 外源性生物活性肽主要指动植物、 微 生物体内的、 天然生物活性肽．
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多肽研究的工具
多肽的鉴定
12 条可能是卵巢癌潜在的肿瘤标志物． Zhang 等［14］ 发现了一个新的方法来辨别早期乳腺癌可变剪切的 ［15 ］ 标志物亚型． Tian 检测了人 HBV 感染的多肽表达 谱， 识别了可能影响疾病进展的特异性血清肽 ．
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多肽在心血管疾病研究中的进展
心脏功
能的顺利执行主要依赖于精确的调控网络 ， 病理生理 ． 反应以及环境适应能力 心脏的独特性不仅体现为 其复杂的生物学发育过程， 体系结构和不间断收缩的 特性， 而且还体现在它具有能够及时地对不断变化的
收稿日期： 2016－11－25； 接受日期： 2016－12－10 基金项目： 国家自然科学基金（ 81370278） 作者简介： 程子杰． 硕士． 研究方向： 内源性多肽对心肌缺氧损伤的影 响． E－mail： chengzijie1992@ gmail．com 通讯作者： 钱玲梅． 主任医师， 副教授． E－mail： lmqian@ njmu．edu．cn
分别聚焦， 进而得到图谱确定其质量． 2． 2 多肽的定量 对含量差异微小的多肽样本进行 定量是多肽组学中最重要、 也是最具有挑战性的任务 ［5 ］ 之一 ． 不同生理条件下样品之间肽丰度的差异可 以从所测量的肽接收的信号进行统计学的推断 ． 2．2．1 化学标记法 肽的相对丰度的测量可以通过 同重元素标记法， 分别在培养的细胞或者动物体内， 在肽合成的阶段将一种富集同位素的元件打入生长 介质或用于标签的蛋白
NTproBNP 水平在各种先天性 心室功能关系时发现， 心脏之间的表达有所不同． 法洛四联症患者， 升高的 NTproBNP 水平通常与左心室功能减退有关． 大动脉 NTproBNP 水平与右心室容积和右心室 转位的患者， 收缩功能相关． Chen 等［24］发现了一条由高度保守的基因所编 码的肽， 这 条 肽 对 于 斑 马 鱼 的 心 脏 发 育 较 为 重 要． ELABELA， 之前一直被认为是非编码 ＲNA， 然而， 作 者发现 ELABELA 含 有 一 段 保 守 的 OＲF 可 以 编 码 54 个氨基酸的蛋白． ELA 成熟体仅由 32 个氨基酸构 成． 研究人员变异了一些等位基因以此证明 ELA 可 以导致 心 脏 形 态 的 异 常． ELA 变 异 的 表 型 类 似 于 APLNＲ 受体变异， 而且 ELA 和 APLNＲ 均在原肠胚 ［25 ］ 期前表达 ． ELA 在人胚胎干细胞和成人前列腺及 肾脏组织中均有表达， 研究人员认为 ELA 对成人心 脏可能会有保护作用．
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J Transl Med） 2017， 4（ 2） 转化医学电子杂志（ E-
广泛推广， 因为其在使用的过程中需考虑个性化的定 量标准． 但是对于特定的肽进行定量分析仍不失为 一个好的选择 ． 2． 3 其他工具 运用在线计算工具对差异多肽的等 电点（ PI ） 和分子质量 （ MW ） 进行描述和分析． IPA （ ingenuity pathway analysis） 软件： 使用 IPA 软件可进 一步探索差异表达的多肽及其前体蛋白的生物学意 义， 对差异多肽及其蛋白前体所参与的经典生物学路 径进行分析
质谱法 （ mass spectrometry ，MS ） 是利用电磁学原理， 对荷电分子或亚分子片段依其质 M / Z ） 进行分离和分析 量和电· 荷的比值 （ 质荷比， 的方法． 质谱不仅可以检测多肽单元的完整信息， 还 可以同时检测多肽的数量． 在质量分析器中， 利用电 ， 场或磁场使这些离子发生不同的速度色散 再将它们
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多肽的定义、 命名及分类
多肽通常是指分子量不超过 10 kDa 的小分子量 蛋白， 由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做 二肽， 同理类推还有三肽、 四肽、 五肽等． 通常由三个 或三个以来自百度文库氨基酸分子脱水缩合而成的化合物都可 以称为多肽． 根据多肽的来源， 可以将其分为内源性 生物活性肽和外源性生物活性肽
［1 ］
． 该方法更适合于在细胞
系或低级组织内的标记蛋白． 2．2．2 非标记法 非标记法是生物学研究中最广泛 使用的方法， 使用非标记法最显著的一个优点是没有 样本量的限制
［5 ］
． 非标记法的策略是质谱检测计数，
这项技术认为肽的丰度与每条被检测的肽的序列呈 线性相关． 2．2．3 多肽的绝对定量在有 参考肽或内源性定量标准的情况下 ， 利用质谱技术可 以对多肽进行精确的定量． 然而这项技术并未得到 多肽组学的绝对定量
Progress and prospect of polypeptide in cardiovascular diseases
CHENG ZiJie，QIAN LingMei Department of Cardiology，First Clinical Medical College of Nanjing Medical University，Nanjing 210029，China 【Abstract】 Peptidomics is a branch of proteomics，which has received more and more attention in recent years． Peptidomics has become a hot topic in various fields， such as inflammatory diseases， cardiovascular diseases and so on． More and more polypeptides have been used as drugs in clinical practice，so polypeptides have broad prospects in the prevention and treatment of heart diseases． In this study，the main research methods of peptidomics in recent years and the latest progress of polypeptides in the field of heart were reviewed． 【Keywords】polypeptide； heart development； heart regeneration 【摘 要】多肽组学是蛋白质组学的一个分支 ， 近年来受到了
［23 ］ 先天性心脏病 Eindhoven 等 在研究成人先 proBNP ） 水平与其 天性心脏病 N末端脑钠肽原 （ NT［21 ］
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多肽组学的应用
多肽作为功能学单位 许多病理过程中伴随着 蛋白水解酶的活动， 从而影响了多肽组学的研究． 此 外， 一些来自长链非编码 ＲNA 编码的小肽也可以在 体内发挥生物学的调节功能． 所以， 从多肽水平来分
越来越多的关注． 多肽组学逐渐成为各领域研究的热点 ， 如炎 症疾病， 心血管疾病等． 已有越来越多的多肽被作为药物应用 于临床， 因此多肽将在心脏疾病的防治中具有广阔的前景 ． 本 研究对近几年来多肽组学主要的研究方法及多肽在心脏领域 内的最新进展进行综述 ． 【关键词】多肽； 心脏发育； 心脏再生 【中图分类号】Ｒ541．1 【文献标识码】A
［16 ］ 生理和神经心理情况做出反应的能力 ． 因此， 调节 心脏发育和适应能力的调控网络 ， 一直都在被深入的
J Transl Med） 2017， 4（ 2） 转化医学电子杂志（ E-
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4．3
分析了舒张性心力衰 竭患者血浆中的成纤维细胞生长因子 FGF21， 发现 有研究
心力衰竭
体液内检测到， 所以对于人体内这些肽的检测和定量 ［2 ］ 可以作为疾病早期的诊断标志物 ． 多肽的动态变 化可作为人体健康的一个参考标准． 而其本身又受 ［12 ］ 到多种因子的调控 ． 目前已经发现了许多肽可作
［13 ］ 为疾病诊断的标志物． Bery 等 在卵巢癌患者的腹 腔积水中发现了 777 个差异表达的多肽， 而其中的