Реферат: BNP – мозговой натрийуретический пептид

Известно, что для образования активной формы корина, осуществляющего процессинг предшественников НП, необходимо отщепление пептида от первоначально синтезируемой молекулы фермента [27]. Однако до настоящего времени неизвестно, какая протеаза участвует в активации корина. в нормальном состоянии только небольшое количество корина находится в активном состоянии в кардиомицитах. При повышении давления, возможно, увеличивается активность протеазы, активирующей корин, и образуется необходимое количество активного корина, осуществляющего процессинг proANP. Корин является гликопротеидом. Также было установлено, что гликозилирование корина относится к N-типу. Причем гликозилирование корина имеет важное значение для процесса его активации.

Транспорт НП (рецепторы натрийуретических пептидов)

Действие НП проявляется за счет связывания со специфическими рецепторами, обладающими гуанилатциклазной активностью. Натрийуретические пептиды являются лигандами трех типов рецепторов: А (NPR-A), В (NPR-B) и С (NPR-C). Эти рецепторы отличаются по сродству к разным НП, так NPR-А активируется физиологическими концентрациями ANP и BNP, NPR-B с наибольшим сродством связывает СNP, а NPR-C связывает все три типа пептидов. Связывание НП с рецепторами типов А и В приводит к повышению внутриклеточной концентрации циклического гуанозинмонофосфата, а рецепторы С-типа служат для удаления гормонов из кровотока (Рис. 4). Все три типа рецепторов широко распространены в различных типах тканей, они обнаружены в почках, сердце, эндотелии сосудов, надпочечниках и по всей центральной нервной системе [28].A и NPR-B относятся к классу гуанилатциклазных рецепторов и имеют сходное строение. Они представляют собой трансмембранные белки, состоящие из трех доменов: внеклеточного лиганд-связывающего домена, трансмембранного домена, внутриклеточного домена. В последнем можно выделить киназо-подобный и С-концевой гуанилатциклазный каталитический домены, соединенные амфипатической последовательностью, состоящей из 41 АК [29].

Рис.3

Рецепторы А-типа наиболее широко распространены в клетках сосудов, почках, надпочечниках. Активация NPR-A приводит к вазорелаксации, диурезу, натрийурезу, ингибированию синтеза альдостерона, подавлению клеточной пролиферации.

Рецепторы В-типа преобладают в мозге, включая гипофиз, и, возможно, принимают участие в нейроэндокринной регуляции.

В настоящее время предложена следующая модель функционирования NPR-A. В отсутствие натрийуретических пептидов рецептор существует в виде гомодимера или гомотетрамера, находится в фосфорилированном состоянии, а гуанилатциклазная активность подавлена. Связывание гормона не приводит к дальнейшей агрегации рецептора. Связывание АТР с киназо-подобным доменом приводит к конформационным изменениям этой части рецептора. При этом пропадает ингибирующий эффект киназо-подобного домена на каталитическую активность, гуанилатциклазные домены сближаются и образуют два активных центра. После чего сродство рецептора к гормону снижается. Конформационные изменения киназо-подобного домена делают доступными фосфорилированные остатки для конститутивной или сGMP-индуцируемой протеинфосфатазы. В результате дефосфорилированный рецептор становится невосприимчивым к дальнейшей гормональной стимуляции [29].

NPR-C отличается по строению от рецепторов А и В типов: он содержит короткий цитоплазматический домен, связанный с G-белком и не обладает гуанилатциклазной активностью. Имеются данные о том, что NPR-C может ингибировать аденилатциклазную активность через Gi-белок [30]. Этот тип рецепторов широко распространен в различных тканях: NPR-C представлены в эндотелии сосудов, гладкой мускулатуре, сердце, надпочечниках и почках. Отличается этот тип рецепторов и по выполняемым в организме функциям. Так, на мышах, нокаутированных по гену рецепторов С-типа (Npr3), показано, что эти рецепторы служат для удаления натрийуретических пептидов из кровотока [31].

Концентрация BNP в крови.

Данные о значениях концентрации BNP в крови здоровых людей в литературе варьируют, они зависят от метода измерения и выбора контрольной популяции. Известно, что содержание BNP в крови увеличивается с возрастом и может быть немного выше у женщин, чем у мужчин. Концентрацию BNP от 0,5 до 30 пг/мл (от 0,15 до 8,7 пмоль/л) считают нормальной. Концентрация BNP 80 пг/мл в возрасте 55 лет считается критической для диагностики СН. Для NT-proBNP нормальной считается концентрация в пределах от 68 до 112 пг/мл (от 8,2 до 13,3 пмоль/л) [32].

Было показано, что концентрация BNP в крови увеличивается при физической нагрузке. В связи с этим для избежания ошибок было предложено проводить измерение концентрации BNP через час после прекращения физической нагрузки, когда содержание BNP в крови приходит в норму [33].

Обнаружено, что концентрация BNP в крови увеличивается при таких заболеваниях как СН, почечная недостаточность, дисфункция левого желудочка, после инфаркта миокарда. Показано, что при СН возрастание концентрации происходит пропорционально степени тяжести заболевания. Кроме того, повышение концентрации BNP наблюдается уже на начальных этапах развития заболевания. Это делает возможным использование BNP в качестве маркера СН.

Клиническое значение BNP (международные исследования)

Идентификация пациентов с коронарной недостаточностью.

Подтверждение степени выраженности коронарной недостаточности.

Направленный мониторинг пациентов с коронарной недостаточностью.

Мониторинг терапии и ее оптимизация.

Выявление групп риска.

Клиническое использование БНП (BNP):

Диагностика дисфункций левого желудочка или сердечной недостаточности - дифференциальная диагностика у пациентов с одышкой.

Оценочный прогноз дисфункций левого желудочка.

Оценка риска возникновения вторичного острого инфаркта миокарда (ОИМ), независимый фактор риска внезапной смерти.

Мониторинг терапии болезни.

Скрининг пациентов из групп высокого риска, с асимптоматичным течением левожелудочковой дисфункции (больные сахарным диабетом, пациенты с гипертонической болезнью, перенесшие ОИМ, люди старше 50 лет).

Прогноз течения заболевания.

Физиологическое действие BNP

натрийуритический пептид рецептор

Физиологическое действие BNP на почки

Показано, что действие BNP на почки осуществляется на уровне клубочков и канальцев. В клубочках он способствует расширению приносящей артериолы и одновременному сужению выносящей артериолы, что приводит к увеличению клубочковой фильтрации. В канальцах действие BNP направлено на уменьшение реабсорбции натрия, что способствует его выведению. Кроме того, BNP подавляет синтез ренина, ангиотензина II и альдостерона [30].

Физиологическое действие BNP на сердечно-сосудистую системуобладает вазорелаксирующим действием, вызывающим расширение кровеносных сосудов, что приводит к уменьшению кровяного давления. Так, в одном из исследований [34] при внутривенном введении BNP крысам с повышенным давлением было отмечено значительное снижение кровяного давления. Кроме того, было показано более длительное действие BNP по сравнению с ANP.

У мышей с повышенной экспрессией гена BNP наблюдается более низкое кровяное давление и более низкое сопротивление периферических сосудов по сравнению с мышами дикого типа [30].

Кроме того, известно, что BNP ингибирует пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов и оказывает ингибирующее влияние на симпатическую систему сердца [6].

Формы BNP в крови

Гетерогенность молекулярных форм proBNP, циркулирующих в крови человека, исследована с помощью хроматографических методов в сочетании с иммунохимическим анализом [21]. Установлено, что BNP секретируется кардиомиоцитами и циркулирует в крови в свободном состоянии. Показано, что при инкубации в крови синтетического BNP происходит отщепление двух N-концевых аминокислотных остатков (Ser-Pro). Известно, что мотив X-Pro является сайтом расщепления таких молекул, как хемокины и цитокины. Поэтому высказывается предположение, что молекула BNP может подвергаться протеолетической деградации с N-конца с помощью аминодипептидаз. Следует отметить, что N-конец молекулы BNP не играет существенной роли для связывания BNP с рецепторами и проявления физиологической активности. В исследовании [35] в плазмы крови людей методом обратно-фазовой хроматографии было показано наличие двух форм пептида: низко- и высокомолекулярной. При анализе аминокислотной последовательности этих форм было установлено, что низкомолекулярная форма пептида представляет собой BNP, а высокомолекулярная форма - proBNP. Таким образом, можно заключить, что в крови циркулируют как интактные молекулы proBNP, так и NT-proBNP и BNP, образующиеся в результате процессинга молекул предшественника.

Формы BNP в сердечной ткани

В работе [36] был проведен анализ экстрактов ткани сердца человека. В данном исследовании экстракт предсердий анализировали методом гель-фильтрации с последующим измерением иммунохимической активности во фракциях методом радиоиммунного анализа с помощью антител, специфичных к молекуле BNP человека. Авторы этой работы наблюдали два пика иммунологической активности BNP: высоко- и низкомолекулярный. Молекулярные массы, определенные методом гель-фильтрации, для высоко- и низкомолекулярной форм составили 13-15 кДа и 4 кДа, соответственно. На основании полученных результатов было сделано предположение о том, что высокомолекулярная форма соответствует молекуле proBNP, а низкомолекулярная форма представляет собой BNP.

При анализе экстрактов правых желудочков сердца человека были получены похожие результаты [37]. В этой работе разделение белков экстракта проводили методом гель-фильтрации, содержание иммунореактивного BNP в полученных фракциях определяли методом радиоиммунного анализа с помощью антител, специфичных к молекуле BNP человека. В результате были определены две молекулярные формы BNP: высокомолекулярная форма с молекулярной массой более 13 кДа и низкомолекулярная с молекулярной массой 3 кДа. Подвижность низкомолекулярной формы совпадала с подвижностью синтетического BNP.

В работе [3] было проведено определение аминокислотной последовательности форм BNP, содержащихся в сердечной ткани человека. По полученным результатам было установлено, что высокомолекулярная форма соответствует proBNP, а низкомолекулярная форма соответствует BNP, как и предполагалось ранее.

Таким образом, можно заключить, что в ткани сердца присутствуют proBNP и BNP.

Клиническое значение BNP

В клинической практике показано, что СН (сердечную недостаточность) достаточно сложно диагностировать. Сложность диагностики этого заболевания связана с неспецифичностью симптомов. Наиболее достоверными считаются данные эхокардиографии, но ее использование не всегда представляется возможным. Поэтому создание недорогого и несложного биохимического теста для диагностики СН является очень актуальной задачей. Повышенный интерес к исследованию BNP и NT-proBNP связан с возможностью их использования в качестве маркеров СН. В настоящее время измерение концентраций BNP и NT-proBNP в крови широко используется для диагностики СН [38]. Измерение концентрации BNP и NT-proBNP в крови людей с симптомами СН позволяет исключить вероятность этого заболевания или направить пациентов на дальнейшие исследования.

Во многих исследованиях [39, 35, 36] было показано, что увеличение концентрации BNP и NT-proBNP в крови пациентов коррелирует со степенью тяжести заболевания, определяемому по классификации NYHA (New York Heart Association). В работе [39] эти данные были получены при исследовании 105 больных хронической СН. В качестве контроля были исследованы 67 здоровых людей. Для NT-proBNP было показано увеличение концентрации в большей степени по сравнению с BNP. В связи с этим было высказано предположение о том, что NT-proBNP может быть более чувствительным маркером заболевания, чем BNP.

Показано, что систолическая дисфункция левого желудочка очень часто является причиной развития СН. При дисфункции левого желудочка наблюдается уменьшение фракции выброса левого желудочка. Показано, что NT-proBNP и BNP являются маркерами дисфункции левого желудочка [56, 59], увеличение концентрации пептидов коррелирует с уменьшением фракции выброса левого желудочка. В исследовании [40] проводили сравнительный анализ способности предсказывать уменьшение фракции выброса левого желудочка с помощью измерения концентрации BNP, NT-proBNP и NT-proANP в крови пациентов. В работе были исследованы 57 пациентов. Было показано, что лучшими маркерами являются BNP и NT-proBNP. При предсказании уменьшения фракции выброса левого желудочка меньше 40 % были определены контрольные значения концентраций BNP и NT-proBNP, которые составили 41 и 488 пмоль/л, соответственно. При этом чувствительность составила 73 % и 70 %, специфичность - 77 % и 73 %, эффективность - 75 % и 72 % для BNP и NT-proBNP, соответственно. Таким образом, было показано, что BNP и NT-proBNP могут быть использованы в качестве маркеров дисфункции левого желудочка. Причем различия в чувствительности этих маркеров оказались практически незначимыми.

В некоторых работах было высказано предположение о том, что BNP обладает меньшей чувствительностью для предсказания дисфункции левого желудочка по сравнению с диагностикой СН, особенно в случае слабо выраженной дисфункции [39,36].

По результатам другого исследования [41], измерения концентрации NT-proBNP не давали достоверных результатов при определении дисфункции левого желудочка. Это связано с перекрыванием значений концентрации NT-proBNP у людей, страдающих СН, с концентрациями пептида у здоровых людей. Однако авторы данной работы отмечают высокое негативное предсказательное значение NT-proBNP, что делает метод измерения концентрации в крови NT-proBNP простым и эффективным средством для определения отсутствия дисфункции левого желудочка у пациентов.

Измерение концентрации BNP и NT-proBNP может иметь прогностическое значение [32, 41]. У пациентов с хронической СН наиболее высокие концентрации BNP свидетельствуют о высокой вероятности смертельного исхода, независимо от возраста, степени тяжести заболевания по классификации NYHА, предшествующего инфаркта миокарда и фракции выброса левого желудочка. Измерение концентраций НП в крови также используется для предсказания необходимости пересадки сердца.

Показана также возможность использования BNP для лечения СН. Показано, что увеличение концентрации BNP в крови больных приводит к благоприятному эффекту [42]. При этом повышение концентрации можно производить двумя способами - внутривенным введением BNP и ингибированием нейтральной эндопептидазы, фермента, катализирующего распад натрийуретических пептидов.

Для BNP не найдено эндокринных патологий, связанных с повышением или снижением его синтеза в организме. Этот гормон является в настоящее время прежде всего диагностическим. Некоторыми учеными высказываются предположения о возможности использования BNP для прогнозирования развития сердечных заболеваний.

Терапия с использованием BNP

В настоящее время исселдуется возможность использования ВNP и NT-про-ВNP для терапии сердечных заболеваний. Например, плазматический уровень про-пептидов мог бы использоваться для корректировки лечения середчной недостаточности. Терапевтические подходы к усилению превращения пропептидов в активные пептиды можно было бы разработать для стимуляции вазорелаксации, натрийуреа и диуреза. Синтетические АNP и ВNP исползовались для лечения пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Эти экзогенныее натрийуретические пептиды могут быть терапевтически полезными для пациентов с низкими уровнями АNP и ВNP. У пациентов с острым инфарктом миокарда, внутривенное введение АNP снижало ремоделинг левого желудочка и сохраняло его сократительную функцию. При сердечной недостаточности инфузия АNP понижала легочное концевое капиллярное давление. Однако ответ почек на инфузию АNP у пациентов тяжелой застойной сердечной недостаточностью было значительно снижено - феномен, известный как сниженный почечный ответ. В экспериментальных моделях сердечной недостаточности, также как и у пациентов с сердечной недостаточностью эффекты АNP на объем выделяемой мочи, секрецию натрия мочой и клиренс чистой воды был снижен по сравнению с контролем (здоровыми организмами). Существует несколько возможных объяснений данного феномена. Частично гормон-зависимая активность NPR-A могла быть снижена при постоянном воздействии натрийуретических пептидов - процесс, известный как гомологичная десенситизация. Предшествующее связывание рецепторов с эндогенными активными натрийуретическими пептидами, скорее всего, снизит доступность рецепторов для последующих экзогенных натрийуретических пептидов.